導彈預警衛星

導彈預警衛星是一種監視、發現和跟蹤敵方彈道導彈，進行早期報警的遙感類偵察衛星，美、俄均有。同時又是一種較特殊的成像衛星，它利用天基探測器，通過對導彈發射主動段羽焰的紅外輻射(一切物體，只要其溫度高於絕對零度，就會有紅外輻射)等探測成像，將紅外輻射圖像信號變換為數字化電信號傳輸，經處理識別後提供敵方導彈襲擊的預警信號。在作戰中，對來襲彈道導彈的整個彈道進行跟蹤，並將彈道估算數據提供給攔截導彈，以便使其在中段實施攔截。應用導彈預警衛星可以贏得約半小時的預警時間，從而給指揮部門以應變和準備的機會。預警衛星通常運行在同步靜止軌道或大橢圓軌道。

1971年5月，美國發射了第一顆導彈預警衛星。該衛星重943千克，其頭部的紅外望遠鏡可在導彈起飛后90秒內探測到火箭噴焰，並在2～3分鐘內將警報發回美國。這種第一代導彈預警衛星已全部淘汰。

70年代末期，美國研製成功併發射了第二代導彈預警衛星，共發射了8顆，每顆重1．68噸。

第二代預導彈預警衛星又稱為國防支援計劃衛星， 1972 年投入使用，在軌服役的是第二、第三代導彈預警衛星。一般情況下在地球靜止軌道上保持有 5 顆，其中 3 顆工作， 2 顆備用。其組成的預警網可覆蓋俄羅斯和我國的所有發射場，也可覆蓋現有潛射導彈射程內的全部海域。

對於擁有戰略導彈的國家來說，光有彈道導彈是不行的，還要有戰略核反擊系統，除了發展潛射戰略導彈，還要有導彈預警系統，要能提前知道敵國何時何地發射了彈道導彈，在敵國導彈尚未落地前，就將核反擊的導彈射向對方。

冷戰時期，世界上只有兩個國家擁有完整的導彈預警系統，仍然只有兩個國家，只不過其中一個被後來者淘汰出局。美國和蘇聯都各自在70年代發展了導彈預警體系，由大型地面雷達站和導彈預警衛星星座組成。蘇聯解體后，俄羅斯繼承了前蘇聯的導彈預警系統，但由於經濟能力的困窘，以及美國的擠壓，地面雷達陸續關閉，預警衛星先後失效。俄羅斯已經失去完整的導彈預警體系，被淘汰出局，取而代之的是中國。

隨著科技的進步，新一代的導彈預警衛星悄無聲息地在特工領域中嶄露頭角，它主要採用了一種“凝視”型的紅外探測器。這種探測器含有幾百萬個敏感元件，每一個元件都有自己負責看守的地球表面的區域。只要某個地區有導彈發射．衛星探測器的某個敏感元件就能夠迅速探測到快速飛行的彈道尾部噴出的火團，隨後就可以預先報警了。

在面對非導彈的自然火光和飛機尾部的熱輻射時，升級后的導彈預警衛星可以在第一時間判斷它們與真正導彈噴射物質的不同，這大大降低了發射錯誤預警信號的概率。除此之外，新一代的導彈預警衛星還可以測算出導彈的軌跡、飛行速度及彈著點等。

現代的洲際彈道導彈飛行速度非常快，可以達到7千米/秒，即聲速的20倍。由於地球是圓的．有曲率的限制，所以如果在地面上監測，導彈從地平線出現后2秒左右就會掠過天頂，消失在地平線的另一端。更何況導彈在飛出大氣層后發動機就已經與彈頭分離，導彈不發出任何輻射，觀測設備兒乎無法探測到它，因此必須由高高在上的導彈預警衛星來臨測敵方的導彈。

導彈預警衛星一般在高軌道上運行，它主要利用紅外探測器和電視攝像機來探測來襲導彈助推段(即導彈從發射架上發射後到燃料燃盡的階段)發動機尾焰的紅外輻射，從而確定發射時間、地點及其航向。為攔截武器提供預警信息．確定導彈的發射時間、地點和飛行方向等，然後將有關信息迅速傳遞給地面中心，從而使地面防禦系統組織有效的反擊或採取相應的應對措施。

導彈預警衛星可不受地球曲率的限制，居高臨下地進行對地觀測，具有覆蓋範圍廣、監視區域大、不易受干擾、受攻擊的機會少、提供的預監測發動機正在工作、處於助推段的戰略導彈。美國正在研製的新一代導彈預警衛星將由高軌道衛星、低軌道衛星共同組成。其中高軌道導彈預警衛星主要用於預警戰略導彈，低軌道衛星用於跟蹤全球範圍內來襲導彈發射后的全過程。所以美國新一代導彈預警衛星能同時預警戰略導彈和戰術導彈。

SBIRS是由美國空軍研製的下一代天基紅外監視系統，也是美國導彈防禦系統的一個組成部分。它可用於全球和戰區導彈預警、國家和戰區導彈的防禦、技術情報的提供和戰場態勢的分析等。SBIRS包括天基紅外系統高軌道計劃和天基紅外系統低軌道計劃兩部分。低軌道衛星將與高軌道衛星共同提供全球覆蓋能力。高軌道系統由4顆地球同步軌道衛星和2顆大橢圓軌道衛星組成。首顆衛星計劃於2006年10月發射，用於為美國最高指揮當局和作戰部門提供全球和戰區的有關戰略、戰術導彈或其他紅外事件的發射、助推飛行段和落點區域的紅外數據。低軌道系統將由約24顆部署在1600千米左右高度的小型、低軌道、大傾角衛星組成，飛行在多個軌道面上。兩顆驗證衛星計劃在2006～2007年發射。其主要任務是提供彈道中段的精確跟蹤和識別，將跟蹤世界範圍內從發射到再入的彈道導彈，並將引導數據提供給攔截導彈，區分大氣層再入飛行器與誘餌，為地基和天基防禦及對抗系統提供線索。衛星內部之間的通信鏈路選用60吉赫；衛星與地面之間為44/20吉赫；衛星與衛星控制網路之間為S波段。SBIRS系統的地面設施包括：美國本土的任務控制站、一個備份任務控制站和一個抗毀任務控制站；海外的中繼地面站和一個抗毀中繼地面站；多任務移動處理系統和相關的通信鏈路。

每顆SBIRS衛星都帶有兩種紅外探測器。高軌衛星上有掃描型紅外探測器和凝視型紅外探測器。掃描型探測器對導彈在發射時所噴出的尾焰進行初始探測，然後將探測信息提供給凝視型探測器，後者進行精確跟蹤。低軌衛星的兩種紅外探測器稱為捕獲探測器和跟蹤探測器。一旦低軌衛星的捕獲探測器鎖定了一個目標，信息將傳送給跟蹤探測器，後者能鎖定一個目標並對整個彈道中段和再人階段的目標進行跟蹤。這些探測器將按從地平線以下到地平線以上的順序工作，捕獲和跟蹤目標導彈的尾焰及其發熱彈體、助推級之後的尾焰和彈體以及最後的冷再入彈頭。此時，衛星上的處理系統將預測出最終的導彈彈道以及彈頭的落點。低軌衛星星座能夠幾顆衛星合作實現對導彈發射的立體觀測，而且衛星之間可相互通信。一旦導彈飛出一顆衛星的視線，該衛星能通過衛星之間的通信鏈路將收集的導彈信息傳給其它衛星。

螺旋”導彈預警衛星

2009年2月12日，法國宇航局從法屬蓋亞那發射場發射了兩顆“螺旋”導彈預警衛星。它們各種120千克，設計壽命1.5年，運行在近地點600千米、遠地點36000千米的橢圓軌道上。

“螺旋”導彈預警衛星是歐洲夢寐以求的天基預警系統，是歐洲建造自己的天基預警系統的第一步，為歐洲國防預警系統奠基了基礎。“螺旋”導彈預警衛星雖然只是一個演示系統，但能精確收集地面上的紅外成像，分辨真假目標。“螺旋”導彈預警衛星可以從36000千米的高度審視地球，也可飛臨低軌道詳查可疑目標。在歐洲人眼裡，地球變小了，導彈卻越來越清晰。 

“眼睛”導彈預警衛星

1945年，蘇聯防空軍司令部提出：必須研製一種能檢測美國洲際導彈的早期預警衛星。蘇聯國防部授命第一設計局，又稱“第41特種設計局”擬定一份導彈預警衛星研製可能性方案。國防部對導彈預警衛星提出的要求是：具有連續監測、探測洲際彈道導彈發射的能力，希望既能監測到單枚導彈發射，也能探測到多枚導彈同時發射，而且使用壽命長、情報可靠性高、數據詳實準確，特別是導彈的發射時間、坐標、彈道軌跡、發射數量等參數。

“眼睛”導彈預警衛星有兩顆衛星，飛行在兩種運行軌道上：大橢圓軌道預警衛星和地球靜止軌道預警衛星。大橢圓軌道預警衛星沿南北極方向運行；地球靜止軌道預警衛星圍繞地球赤道運行。它們共同組成星座和系統，以交叉軌道實現覆蓋全球。“眼睛”大橢圓軌道預警衛星系列共發射了86顆，3顆失敗。到2010年底，“眼睛”靜止軌道預警衛星長2米，直徑1.7米；頭圓桶形、身體錐方形的體型，8個太陽能帆板；總重2.4噸，其中衛星平台重1240千克。“眼睛”有3個主要的系統：測量系統、光學望遠鏡系統和動力系統。測量系統的紅外敏感器，可感覺到導彈發出的微弱光線和溫度。

①反應靈敏，預警範圍廣。

②具有一定的抗毀能力。

③工作壽命長。

預警衛星作為反彈道導彈武器的預警系統的重要組成部分，用於早期發現彈道導彈及其發射陣地、測定彈道參數、判定導彈將要攻擊的目標，為國家戰略防禦決策提供預先警報的系統。位於太空的預警衛星不受地球曲率的限制，居高臨下，復蓋範圍廣，能及早發現在空間運動的彈道導彈或其它飛行器。在洲際彈道導彈發射起飛后5分鐘即可報警，並預測其彈道參數，預警時間可達25min(射程8000～13000km的彈道導彈飛行時間約30min)。

高解析度可見光電視攝像機，可防止把高空雲層反射的太陽光、地球上的火災等誤認為是導彈噴焰而造成虛警，沒有發現目標時，攝像機每30s向地面發送一次電視圖像。一旦紅外望遠鏡發現目標，攝像機就會對準目標，並向地面發回圖像，粗略顯示導彈的主動段運行軌道。

導彈預警衛星經過幾十年的發展和應用，暴露出一些嚴重的缺點。衛星上沒有自衛裝置，易受反衛星武器的攻擊，生存能力差；衛星地面站是大型固定場區，也易受到攻擊；衛星上的紅外探測器採用圓錐掃描，靈敏度得不到充分發揮；紅外掃描儀只能探測導彈主動飛行段噴出的尾焰，不能探測導彈彈體，因而基本上不具有跟蹤導彈的能力；另外，它對戰術導彈和作戰飛機等紅外輻射相對較小的目標的探測能力較弱。

在海灣戰爭中，美國“國防支援計劃”導彈預警衛星系統探測到伊拉克"飛毛腿"導彈發射，向以色列和沙烏地阿拉伯提供預警。

海灣戰爭期間，美國運用了2 顆，1 顆調整軌道向西移動到印度洋上空；另一顆是根據海灣戰爭需要於 1990 年 11 月 13 日發射的，主要任務是監視“飛毛腿”導彈的發射。從導彈發射到判明彈著區需要 120 秒，將些情報傳送到海灣部隊還需要 180 秒，可給愛國者導彈提供 90 － 120 秒的預警時間。

1991年的海灣戰爭，各類軍事衛星再次大顯神通。可以監聽坦克電台的電子偵察衛星、解析度達到0.1米的照相偵察衛星都發揮了重要作用。而在當年的美國“愛國者”反導系統大戰伊拉克“飛毛腿”彈道導彈的戰役中，美國的“國防支援計劃”導彈預警衛星發揮了不可替代的作用。

“愛國者”攔截“飛毛腿”，全過程大致分三個階段：偵察預警、雷達跟蹤、導彈攔截。從伊拉克飛向以色列的“飛毛腿”導彈從發射到命中目標大概需7分鐘。而“愛國者”系統不能24小時全天開機，只有發現目標來襲后才能開機，因此需要為它提供足夠的預警時間。

於是，美國的DSP導彈預警衛星派上了用場。美國原先在太平洋、大西洋和印度洋上空部署了4顆DSP導彈預警衛星，用來監視蘇聯和中國的彈道導彈發射。海灣危機爆發后，美國把其中的兩顆預警衛星移到海灣地區上空，專門監視伊拉克的彈道導彈。這種預警衛星可從地球靜止軌道上向地球進行大範圍掃描。由兩顆預警衛星組成一個掃描系統，可每隔12秒掃描一次，對伊拉克進行監視。

當DSP預警衛星的紅外望遠鏡確認伊拉克發射“飛毛腿”導彈時，導彈噴射的紅外線圖像立即從該衛星傳輸給美國空軍空間指揮導彈預警中心，迅速由計算機算出目標的彈道軌跡；接著，利用預警衛星所獲得的立體圖像計算出導彈的命中地點。

導彈預警衛星是由美國率先研製的。1960-1966年，美國先後發射了12顆米達斯號試驗型預警衛星。1966年底至1970年9月，美國又發射41顆新型預警衛星，作為部署工作型衛星之前的過渡性措施。從1970年11月開始，美國實施綜合導彈預警系統計劃即647計劃，在地球靜止軌道部署工作型衛星。該系統1972年投入使用時只有2顆衛星，後來又發射多顆衛星進行完善和衛星的更替。一般情況下，該系統由5顆647衛星、兩個大型地面站和簡化處理站組成，其中3顆衛星工作，兩個備用。工作衛星能在導彈發射后90s內向地面接收站傳送警報信息。分別定位於赤道上空3.6萬公里、依次為東經60度、西經0度和西經134度的3顆工作衛星組成的預警網，已觀測到美、法等國數以千計的從地面和潛艇上進行的導彈發射。在海灣戰爭中，美國愛國者導彈以較高的命中率攔截了伊拉克的飛毛腿導彈，這種預警衛星起了很大作用。

美國於20世紀70年代初將“國防支援計劃”(DSP)導彈預警衛星送上太空。第一代共發射了7顆，第二代共發射了8顆，從1970年11月開始陸續發射第三代DSP衛星，迄今（2012年）共發射了18顆。第三代DSP衛星系統採用地球同步軌道，DSP-Ⅲ衛星重2360kg，設計壽命9年，外形為長10m，直6.74m的圓柱體，首顆衛星於1989年6月14日發射。

“天基紅外系統”是由美國空軍研製的下一代天基紅外監視系統，也是美國國家導彈防禦系統的一個組成部分。天基紅外系統的任務是戰略和戰區導彈預警；跟蹤從初始助推階段到飛行中段的導彈目標，為導彈防禦指示目標；提供技術情報；增進戰場態勢感知。它由高軌道和低軌道兩大部分組成：高軌道部分由5顆靜止軌道衛星(其中1顆為備份)、2顆大橢圓軌道衛星組成，主要跟蹤導彈主動段，也就是導彈點火階段的偵察和跟蹤。定向和控制設施(PCA)是“天基紅外系統”高軌道部分地球同步軌道衛星的一個重要的、高度綜合的設備，它可以確保衛星的兩個光學系統對指定的區域進行掃描和凝視，使操作人員能夠根據國家優先權修改需要監視的區域。它的主承包商洛克希德-馬丁公司，和有效載荷提供商諾斯羅普·格魯曼公司已經完成了高橢圓軌道衛星有效載荷的研製，首顆地球同步軌道衛星在2008年發射。

與“國防支援計劃”衛星相比，“天基紅外系統”衛星將能完成更多的任務，包括導彈預警，為防禦導彈指引目標，提供技術情報和戰場態勢信息等。

與美國相比，俄羅斯的導彈預警衛星計劃起步稍晚，於1967年開始發射預警衛星，大部分採用大橢圓軌道，遠地點在北半球，軌道高度約4萬千米，近地點在南半球，軌道高度約600km，衛星運行周期約12h，其中8h位於北半球上空，如要提供24h監視，需在這樣的軌道上等距離部署3～4顆衛星。俄羅斯已有9顆大橢圓軌道預警衛星在軌工作，已形成對美國全境洲際導彈發射場的全天時復蓋，其預警能力與美國相當。

俄羅斯的導彈預衛星主要由兩個系列組成，分別是“眼睛”和“預報”系列，其中“眼睛”系列計劃採用9顆衛星組網工作，軌道面間隔40度，下發頻率在2274~2304MHz之間。20世紀90年代以來，由於俄新衛星的發射未能及時彌補舊衛星的退役，致使“眼睛”系列在軌工作的衛星數量大為減少，目前（2012年）僅有2顆“眼睛”系列衛星在軌工作，都為2002年發射，已無法對北半球大部分國家和地區實施24h不間斷的復蓋，但仍然有一定的預警能力。而俄“預報”地球同步軌道導彈預警衛星採用4星組網工作模式，主要監視來自美國東部和歐洲大陸的陸基導彈以及來自大西洋的潛射導彈對莫斯科構成的威脅。這種組網模式可以形成橫貫美國東海岸至中國東部的導彈發射監測帶，與設計中的9星大橢圓衛星組網模式相互補充，進一步提高導彈預警能力。

2012年6月，據俄羅斯《觀點報》報道，日本眾議院內閣委員會通過《宇宙航空研究開發機構法》修訂案。據分析，這表明日本將著手開發超靈敏的導彈預警衛星，從而協助美國強化對華戰備體系。日本眾議院內閣委員會此次通過的修訂案，其核心是刪除宇宙航空研究開發機構“限於和平目的”進行活動的規定，使其可以出於安全目的研製人造衛星和利用太空。報道指出，修訂案獲得通過就意味著承認日本“不排斥太空軍事化”。

探測方式：紅外探測器

探測頻率：5－6次／分鐘

反應時間：50－60秒

傳輸時間：少於90秒