吳 嶺，邱彥文，王 梟

（中國(guó)人民解放軍66135部隊(duì)，北京100071）

0 引言

美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)自20世紀(jì)50年代開(kāi)始，經(jīng)過(guò)四個(gè)階段的建設(shè)，目前已形成包含陸/海/天基預(yù)警探測(cè)、一體化指揮控制、中末段分層攔截等要素完備、手段齊全的全球最強(qiáng)反導(dǎo)體系。其中，反導(dǎo)預(yù)警體系是美軍反導(dǎo)體系的千里眼，是其反導(dǎo)攔截行動(dòng)的觸發(fā)器和指向器，對(duì)其導(dǎo)彈防御的有效性起著至關(guān)重要的影響作用，對(duì)美軍反導(dǎo)預(yù)警體系的電子目標(biāo)開(kāi)展研究有助于分析其薄弱環(huán)節(jié)并尋找對(duì)抗措施。

美軍現(xiàn)役反導(dǎo)預(yù)警體系主要由兩部分組成，一是天基紅外預(yù)警衛(wèi)星，包括尚未退役的國(guó)防支援計(jì)劃（DSP）衛(wèi)星和正在部署的天基紅外系統(tǒng)（SBIRS）衛(wèi)星；二是地/海基遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)，包括1部L波段的“丹麥眼鏡蛇”（Cobra Dane）雷達(dá)、7部P波段的升級(jí)型預(yù)警雷達(dá)（UEWR）、1部?；鵛波段雷達(dá)（SBX）和若干部地基X波段TPY-2雷達(dá)。本文即對(duì)這些預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行研究，主要從基本情況、技術(shù)特征及位置分布三個(gè)方面進(jìn)行梳理。

1 國(guó)防支援計(jì)劃衛(wèi)星

1.1 基本情況

國(guó)防支援計(jì)劃（Defense Support Program,DSP）是20世紀(jì)70年代初，由美國(guó)和加拿大雙邊簽署的北美空中防御計(jì)劃（NORAD）之一，其主要任務(wù)是利用紅外檢測(cè)器監(jiān)視前蘇聯(lián)等國(guó)的地下核試驗(yàn)、彈道導(dǎo)彈與航天器發(fā)射活動(dòng)，重點(diǎn)探測(cè)導(dǎo)彈發(fā)射主動(dòng)段的火焰，可為洲際彈道導(dǎo)彈提供20 min以上預(yù)警時(shí)間[1]。

DSP自1970年發(fā)射第一顆預(yù)警衛(wèi)星至2007年，歷經(jīng)3代，共發(fā)射了23顆衛(wèi)星，在美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御中發(fā)揮了重要作用。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)“飛毛腿”導(dǎo)彈的探測(cè)、跟蹤，為作戰(zhàn)贏得了時(shí)間，是當(dāng)前唯一在戰(zhàn)爭(zhēng)中使用的預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)。此外美國(guó)通過(guò)DSP衛(wèi)星探測(cè)到前蘇聯(lián)、法、中、印、朝等國(guó)導(dǎo)彈發(fā)射信息1000余次[3]。隨著技術(shù)的發(fā)展，DSP在使用過(guò)程中也暴露出問(wèn)題，比如：1）對(duì)地分辨率不高，目標(biāo)探測(cè)虛警率高，定位能力有限；2）難以跟蹤中段飛行的彈道導(dǎo)彈；3）發(fā)現(xiàn)助推段較短的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈目標(biāo)的能力不足；4）對(duì)地球兩極存在導(dǎo)彈目標(biāo)覆蓋盲區(qū)。對(duì)此，美國(guó)于1995年提出天基紅外系統(tǒng)方案，DSP逐漸退出現(xiàn)役。

1.2 技術(shù)特征

DSP預(yù)警衛(wèi)星上搭載了2種紅外探測(cè)設(shè)備[1]，一是紅外望遠(yuǎn)鏡，它主要采用2.7 μm和4.3 μm波段的光敏元件[2]，每隔10 s就可對(duì)地面1/3的區(qū)域重復(fù)掃描一次，可在導(dǎo)彈發(fā)射后90 s內(nèi)探測(cè)到紅外輻射信號(hào)，并發(fā)送至地面接收站，然后轉(zhuǎn)送至指揮中心，全程需3 min；二是可見(jiàn)光電視攝像機(jī)，平時(shí)，它每隔30 s向地面站發(fā)送一次圖像信息，在紅外望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，轉(zhuǎn)入1～2幀/s的傳輸模式，為地面站提供導(dǎo)彈火焰圖像的運(yùn)動(dòng)軌跡。DSP衛(wèi)星通過(guò)自旋實(shí)現(xiàn)探測(cè)掃描，衛(wèi)星主軸保持對(duì)地定向，其紅外望遠(yuǎn)鏡軸線與衛(wèi)星主軸成7.5°，隨著衛(wèi)星自旋形成圓錐狀掃描方式，構(gòu)成一個(gè)立體視角場(chǎng)，自轉(zhuǎn)速度為6 r/min。

1.3 位置分布

DSP目前有6顆衛(wèi)星在軌，分別編號(hào)為DSP-16、17、18、20、21、22，均運(yùn)行在地球同步軌道，分別定位于 128°W、154°W、118°E、47°W、10°80°E、66°E。圖 1給出了DSP現(xiàn)役衛(wèi)星的位置分布與威力范圍仿真。

2 天基紅外系統(tǒng)衛(wèi)星

2.1 基本情況

天基紅外系統(tǒng)（Space-Based Infrared Satellite,SBIRS）是美軍繼“先進(jìn)預(yù)警系統(tǒng)”（AWS）、“助推段監(jiān)視與跟蹤系統(tǒng)”（BSTS）、“后繼預(yù)警系統(tǒng)”（FEWS）、“導(dǎo)彈報(bào)警、定位和報(bào)知”（ALARM）計(jì)劃等試驗(yàn)項(xiàng)目之后，于1995年提出的新一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)[3]。其空間系統(tǒng)由3種軌道高度的衛(wèi)星星座組成，即大橢圓軌道衛(wèi)星（SBIRS-HEO）、地球同步軌道衛(wèi)星（SBIRS-GEO）和低軌衛(wèi)星（SBIRS-LEO）。其中SBIRS-LEO系統(tǒng)于2002年從SBIRS中獨(dú)立出來(lái)改名為“空間監(jiān)視與跟蹤系統(tǒng)”（STSS），不再擔(dān)負(fù)對(duì)目標(biāo)的預(yù)警探測(cè)任務(wù)。

圖1 DSP現(xiàn)役衛(wèi)星位置分布與威力范圍仿真

目前，美軍已發(fā)射了4顆SBIRS-GEO衛(wèi)星并正在研制生產(chǎn)GEO-5、GEO-6以作為GEO-1和GEO-2的后繼衛(wèi)星；SBIRS-HEO主要以任務(wù)載荷的形式被集成在NROL系列信號(hào)情報(bào)衛(wèi)星上，目前也已有4顆SBIRS-HEO衛(wèi)星在軌飛行。

2.2 技術(shù)特征

SBIRS-GEO衛(wèi)星大小15 m×6.7 m×6.1 m，質(zhì)量為5 t，主要由雙傳感器有效載荷、A2100衛(wèi)星平臺(tái)和通信天線組成。其載荷約450 kg，包括高速掃描紅外探測(cè)器和高分辨率凝視紅外探測(cè)器。這2個(gè)探測(cè)器均為近紅外、中紅外和地面可見(jiàn)光波段三色紅外探測(cè)器，使用被動(dòng)輻射制冷方式，并通過(guò)短施密特雙光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀察地面，指向靈敏度高達(dá)0.05°。掃描探測(cè)器采用小平面陣列不斷掃描地球的北半球和南半球，可全天候、全天時(shí)提供整片區(qū)域的大體圖像；凝視型傳感器使用一個(gè)正方形焦平面陣列連續(xù)地觀測(cè)一個(gè)特定區(qū)域，并檢測(cè)紅外輻射的變化。SBIRS-HEO有效載荷寄宿在位于Molniya軌道的NROL系列衛(wèi)星上，主要任務(wù)在于監(jiān)視北極附近地區(qū)以擴(kuò)大SBIRS的偵查范圍。其載荷為掃描型紅外傳感器，質(zhì)量為270 kg，集成了近紅外、中紅外和地面可見(jiàn)波段三色探測(cè)器芯片，通過(guò)雙軸驅(qū)動(dòng)的施密特望遠(yuǎn)鏡觀察地面，利用萬(wàn)向節(jié)靈活設(shè)置觀察方向。此外，SBIRS系統(tǒng)的紅外探測(cè)器具有“See-to-Ground”能力，可穿越云層發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。

2.3 位置分布

目前，4顆GEO衛(wèi)星分別定位于82°E，126°E，52°W和13°W，4顆HEO衛(wèi)星分別位于4條大橢圓軌道上。圖2給出了SBIRS衛(wèi)星的位置分布及威力范圍。

圖2 SBIRS現(xiàn)役衛(wèi)星位置分布與威力范圍仿真

3 地基戰(zhàn)略預(yù)警雷達(dá)

3.1 基本情況

地基戰(zhàn)略預(yù)警雷達(dá)是美反導(dǎo)預(yù)警體系的重要組成部分，從20世紀(jì)50年代起，美軍陸續(xù)建設(shè)了AN/FPS-49、AN/FPS-50、AN/FPS-85、AN/FPS-92、AN/FSS-7等型戰(zhàn)略預(yù)警雷達(dá)，現(xiàn)役使用的主要是“丹麥眼鏡 蛇 ”（Cobra Dane，AN/FPS-108）和“ 鋪 路 爪 ”（PAVE PAWS）系列。

“丹麥眼鏡蛇”項(xiàng)目于1971年獲得批準(zhǔn)，1973年7月授予雷聲公司，并于1977年達(dá)到作戰(zhàn)能力。該雷達(dá)只生產(chǎn)了一部，現(xiàn)部署于美國(guó)阿拉斯加州阿留申群島，其正式編號(hào)為AN/FPS-108。20世紀(jì)90年代進(jìn)行的“丹麥眼鏡蛇”現(xiàn)代化改進(jìn)項(xiàng)目使該系統(tǒng)的工作壽命得以延續(xù)，雷達(dá)增強(qiáng)的性能滿足了更高的任務(wù)需求。

“鋪路爪”系統(tǒng)由雷聲公司于1976年4月開(kāi)始研制，最初編號(hào)為AN/FPS-115，后經(jīng)若干次升級(jí)，最新型號(hào)為AN/FPS-132，經(jīng)過(guò)升級(jí)的“鋪路爪”雷達(dá)也被稱為“升級(jí)型早期預(yù)警雷達(dá)”（UEWR）。該型雷達(dá)，美軍現(xiàn)役部署5部，分布在美國(guó)本土及丹麥、英國(guó)，此外，中國(guó)臺(tái)灣和卡塔爾也有部署。其主要任務(wù)是探測(cè)和跟蹤潛射和陸射洲際彈道導(dǎo)彈，也輔助進(jìn)行一些環(huán)地軌道衛(wèi)星探測(cè)與跟蹤，并把探測(cè)信息迅速傳遞給北美聯(lián)合防空司令部、美國(guó)國(guó)家軍事指揮中心和美國(guó)戰(zhàn)略司令部等相關(guān)機(jī)構(gòu)。

3.2 技術(shù)特征

“丹麥眼鏡蛇”雷達(dá)是一部大型L波段固定式相控陣?yán)走_(dá)，探測(cè)距離為4600 km，可提供120°方位扇區(qū)覆蓋。該雷達(dá)天線為單面稀疏陣，直徑約為30 m，由35000個(gè)單元組成，其中有源單元約為15000多個(gè)，其余為無(wú)源單元。

“鋪路爪”系列雷達(dá)是一種P波段固態(tài)大型相控陣?yán)走_(dá)，其天線為一對(duì)直徑約為30 m的圓形平面相控陣列，兩個(gè)陣列各包含近2000個(gè)單元，安裝在約32 m高的建筑物相鄰的兩面上。兩面陣的電子波束在仰角上覆蓋85°，在方位角上覆蓋240°。雷達(dá)可檢測(cè)到4800 km處大小為10㎡的目標(biāo)。

3.3 位置分布

“丹麥眼鏡蛇”雷達(dá)部署于阿留申群島的謝米亞島?！颁伮纷Α崩走_(dá)目前全球共有7部，分別部署于：1）馬薩儲(chǔ)塞州奧蒂斯空軍基地；2）加利福尼亞州比爾空軍基地；3）阿拉斯加州科利爾空軍基地；4）丹麥格陵蘭格勒空軍基地；5）英國(guó)菲林代爾斯皇家空軍；6）中國(guó)臺(tái)灣新竹縣五峰鄉(xiāng)樂(lè)山；7）卡塔爾。其中第6部為FPS-115，其余6部均為FPS-132。它們的位置分布與威力范圍如圖3所示。

圖3 丹麥眼睛蛇及鋪路爪雷達(dá)的位置分布與威力范圍（未考慮天線指向與掃描范圍）

4 地/海基X波段雷達(dá)

4.1 基本情況

美軍反導(dǎo)系統(tǒng)的X波段雷達(dá)包括一部?；鵛波段雷達(dá)（SBX）和若干部陸基X波段雷達(dá)（AN/TPY-2），其主要功能包括目標(biāo)監(jiān)視、捕獲、跟蹤、識(shí)別、火控支援和殺傷評(píng)估[5]，但由于其作用距離往往都超過(guò)了1000 km，甚至達(dá)到4000 km，因此也可執(zhí)行早期預(yù)警任務(wù)。

SBX[6-7]雷達(dá)是一種浮動(dòng)式、有螺旋槳推進(jìn)的機(jī)動(dòng)雷達(dá)站，于2002年開(kāi)始籌建，波音公司為主要合約商，最初部署到阿留申群島以監(jiān)視朝鮮導(dǎo)彈。2006年7月5日，朝鮮試射了6枚大浦洞-2彈道導(dǎo)彈，SBX對(duì)此次試射進(jìn)行了全程的跟蹤和分析。美國(guó)導(dǎo)彈防御局聲稱該雷達(dá)是唯一具備高分辨測(cè)量能力的超大型雷達(dá)，強(qiáng)大到能夠探測(cè)從美國(guó)另一側(cè)飛過(guò)舊金山的一只棒球。但事實(shí)上，頭頂光環(huán)的SBX雷達(dá)在數(shù)次飛行試驗(yàn)中并沒(méi)有表現(xiàn)出與其名聲相一致的成績(jī)，存在著探測(cè)視角窄、識(shí)別能力不足、維修保養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。

AN/TPY-2[8]陸基機(jī)動(dòng)雷達(dá)是美國(guó)末段高空區(qū)域防御系統(tǒng)（THAAD）的火控雷達(dá)，可遠(yuǎn)程截獲、精密跟蹤和精確識(shí)別各類彈道導(dǎo)彈，主要負(fù)責(zé)彈道導(dǎo)彈目標(biāo)的探測(cè)與跟蹤、威脅分類、落點(diǎn)估算、引導(dǎo)攔截以及殺傷評(píng)估。具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、分辨率高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。它具有2種部署模式，即可單獨(dú)部署成為早期彈道導(dǎo)彈預(yù)警雷達(dá)（前置部署模式，稱為FBX-T），也可與THAAD系統(tǒng)一同部署，充當(dāng)火控單元（末端部署模式）。據(jù)報(bào)道，美國(guó)陸軍共采購(gòu)了12部AN/TPY-2雷達(dá)。

4.2 技術(shù)特征

SBX雷達(dá)長(zhǎng)近122 m，高度約有26層樓高，質(zhì)量為50000 t，是一部采用稀疏布陣（有限視場(chǎng)設(shè)計(jì)）、二維機(jī)掃與二維相掃相結(jié)合的X波段大型遠(yuǎn)程相控陣?yán)走_(dá)。其天線陣為八邊形陣面，為了在保證天線口徑的同時(shí)降低單元個(gè)數(shù)，天線采用大單元間距非周期排布，天線單元為專門(mén)設(shè)計(jì)的高增益喇叭。天線單元數(shù)量為45246個(gè)，天線直徑22.1 m，面積384㎡，作用距離4000 km（對(duì)RCS=0.1㎡的目標(biāo)），方位掃描范圍±270°，俯仰掃描范圍2°～90°，海上移動(dòng)速度13 km/h。

AN/TPY-2雷達(dá)是高分辨率X波段固態(tài)有源相控陣多功能雷達(dá)，由天線、電力系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和主動(dòng)力系統(tǒng)等4個(gè)部分組成。雷達(dá)天線面積為9.2㎡，發(fā)射/接收陣元數(shù)為25334個(gè)，陣元峰值功率可達(dá)16 W，雷達(dá)平均功率為60～80 kW，探測(cè)距離最遠(yuǎn)可達(dá)1700 km（對(duì)RCS=1的目標(biāo)）。具有多種搜索方式、多種先進(jìn)的抗干擾措施，不僅能完整地獲得高速度、多批次、小RCS目標(biāo)的標(biāo)量幾何參數(shù)，而且具有在嚴(yán)酷信息戰(zhàn)環(huán)境中，實(shí)時(shí)精確探測(cè)目標(biāo)群中每個(gè)目標(biāo)的距離、角域、速度、加速度等參數(shù)，對(duì)目標(biāo)分類、識(shí)別、編目和成像而認(rèn)識(shí)目標(biāo)，完成由“亮點(diǎn)”到“圖像”的飛躍，是目前世界上最大、性能最強(qiáng)的陸基移動(dòng)彈道導(dǎo)彈預(yù)警雷達(dá)。

4.3 位置分布

目前，SBX雷達(dá)正停泊于夏威夷珍珠港，12部AN/TPY-2雷達(dá)的部署位置如下：日本車力（FBXT）、日本經(jīng)岬（FBX-T）、土耳其馬拉迪亞（FBX-T）、卡塔爾（FBX-T）、以色列內(nèi)蓋夫（FBX-T）、韓國(guó)星州郡、夏威夷、關(guān)島、白沙靶場(chǎng)、阿聯(lián)酋、羅馬尼亞、威客島。它們的位置分布與威力范圍如圖4所示。

圖4 地/海基X波段雷達(dá)位置分布與威力范圍（未考慮天線指向與掃描范圍）

5 結(jié)束語(yǔ)

綜合來(lái)看，美軍現(xiàn)役導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星能夠覆蓋全球絕大部分地區(qū)，地/?；A(yù)警雷達(dá)能夠覆蓋北半球主要地區(qū)，其“鋪路爪”雷達(dá)的預(yù)警范圍能夠覆蓋我80%以上的國(guó)土，其陸基X波段雷達(dá)對(duì)華東、華北和東北地區(qū)構(gòu)成較大威脅。下一步，美軍將加快“持續(xù)過(guò)頂紅外”（OPIR）衛(wèi)星、新型防空反導(dǎo)雷達(dá)（AMDR）等項(xiàng)目的建設(shè)，其反導(dǎo)預(yù)警能力將進(jìn)一步提升。對(duì)此，應(yīng)盡快研究針對(duì)性措施，列裝新型電子對(duì)抗裝備，維持區(qū)域拒止/反介入能力，保護(hù)國(guó)家利益不受威脅?！?/p>