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美国天基监测发展历程

来源:光明网2021-01-04 17:05

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  在2018版的《空间联合作战条令》中,美国将空间态势感知能力(现已演进为空域感知)作为太空作战十大能力之首。美国的空间态势感知能力已经形成空、天、地一体的全域覆盖监测网,机制上逐步形成了军、民、大学、商业公司一体化联动体系。

  本文主要介绍美国在天基空间目标监测的技术发展历程和未来发展趋势。

美国天基监测发展历程

图1:2018版《空间联合作战条令》(图源:网络)

20世纪90年代至21世纪初美国陆续发射了低轨道 MSX卫星[1]、XSS-10/11 跨域飞行器、同步轨道微纳卫星MiTex-A/B等,秘密进行了低/高轨道空间的空间目标技术演示试验,验证多项天基空间目标普查与精测技术,极大地推动了天基空间态势感知卫星的发展进程[2-3]。

2009年 STSS-ATRR卫星发射入轨,用于验证原型传感器技术及其跟踪导弹的能力,旨在降低导弹防御系统的新技术风险,是一个典型的特定空间目标监测卫星[4]。

2010年 SBSS-1卫星成功发射运行[5],标志着空间目标监测正式进入天基时代。SBSS系统预计将美国空间目标监测能力提高50%,可以覆盖中高低轨道的各类轨道或弹道目标,并具有目标特性探测能力。

2014年9月 “地球同步轨道空间态势感知计划”GSSAP 1/2卫星和“局部空间自主导航与制导” ANGELS卫星发射入轨,首先开启了同步轨道的空间目标原位探测技术竞争。

  2016年8月第3、4颗GSSAP卫星以及第2颗ANGELS入轨运行。4颗GSSAP卫星均位于标称静止轨道高度以下150 km左右的轨道[6-7]。ANGELS卫星则是可在同步轨道带机动的微小卫星,可近距离抵近侦察同步带卫星[8]。

  2017年8月 “作战响应空间”ORS-5卫星发射入轨。ORS-5是一颗低轨赤道卫星。其目标是验证低成本空间态势感知技术,进行技术演示以降低未来任务风险。可实现快速、连续、无指令的同步轨道带搜索与识别,卫星轨道周期104 分钟,因此每天可更新目标信息14-15次[9]。

  此外,美国积极鼓励其同盟、国内商业公司、教育机构进行天基空间目标的技术研发。2014年与加拿大合作发射了“蓝宝石”Sapphire卫星,星上载有光电传感器,对高轨空间目标进行跟踪监测,为其空间态势感知提供服务[10]。

  2012和2013年 Livermore实验室发射了两颗立方星STARE-A/B。提出通过对近距离危险交会目标进行主动监测,提高危险交会目标的轨道精度,大幅降低危险交会的虚警率[11],降低地面系统的运行成本。

美国天基监测发展历程

图2:美国的天基空间目标监测卫星(图源:作者)

  从原理上说,但凡配置有远距离感知载荷的卫星皆可成为空间目标监测节点。因此笔者预测,随着以SpaceX为代表的高通量巨型卫星星座的加速部署,未来天基空间目标监测将具备泛在性。高速互通互联的卫星星座可完成区域协同观测、全球泛在感知,顺势形成了未来的空间目标监测的“天网”。 ——闲暇散笔,权当谈资。

  参考文献:

  [1] Mill J D, Guilmain B D. The MSXMission Objectives [J]. Johns Hopkins APL Technical Digest, 1996, 17(1): 4-10.

  [2] Davies T M. XSS-10 Micro-SatelliteFlight Demonstration [C]// Georgia Tech Space Systems Engineering Conference—GT-SSEC. Atlanta, GA,Nov 8-10, 2005.

  [3] Richards R, Tripp J, Pashin S, etal. Advances in Autonomous Orbital Rendezvous Technology: The XSS-11 LidarSensor [C]// Proceedings of the 57th IAC/IAF/IAA (International AstronauticalCongress). Valencia, Spain, Oct 2-6, 2006.

  [4] Boeing. Space Based SpaceSurveillance (SBSS) System [EB/OL]. (2010-01-18) [2019-09-20].http://www.boeing.com/defense-space/ space/ satellite/sbss.html.

  [5] 王惠. 太空跟踪监视系统(STSS)卫星演示验证全程跟踪导弹能力[J]. 战术导弹技术, 2011(03): 31.

  [6] U S Air Force. Geosynchronous SpaceSituational Awareness Program (GSSAP) [EB/OL]. (2014-02) [2019-09-23]. http://www.afspc.af.mil/library/factsheets/factsheet_print.asp?fsID=21389&page=1.

  [7] Patrick Blau, "GSSAP 1 & 2Satellite Overview," Spaceflight 101, URL: http://spaceflight101.com/spacecraft/gssap/

  [8] Two New Satellites Now Operationalto Expand US Space Situational Awareness [EB/OL]. (2017-09-14)[2019-09-23]. http://www.spacedaily.com/reports/Two_new_satellites_now_operational_to_expand-US_space_situational_awareness_999.html.

  [9] Operationally Responsive SpaceOffice. Operationally Responsive Space–5 "SensorSat Demonstration"[EB/OL]. [2019-09-24].http://www.kirtland.af.mil/shared/media/document/AFD-150626-031.pdf.

  [10] National Defense.Backgrounder-Space Situational Awareness and the Sapphire Satellite [EB/OL].(2013-07-03) [2019-09-24].https://web.archive.org/web/20130703053502/http://www.forces.gc.ca/site/news-nouvelles/news.

  [11] Lawrence Livermore NationalLaboratories. Space-Based Telescopes for Actionable Refinement of Ephemeris(STARE) [EB/OL]. [2019-09-24]. https://ipo.llnl.gov/technologies/stare.

  [12] 青岩.“空间中段监视”试验卫星概貌[J].国际太空,2003(07):20-22.

  [14] 杨自兴,李智.空间目标天基光学成像观测现状研究[J].国外电子测量技术,2015,34(10):58-61+78.

  作者简介:甘庆波,博士,国家天文台星云研究员,主要从事空间碎片监测、预警与清除,人造卫星精密定轨与应用等方法的研究。

[ 责编:赵宇豪 ]
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