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美国反卫星武器发展动向  

2008-04-23 13:49:06|  分类: 装备科技H |  标签: |举报 |字号 订阅

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近年来,美国一直致力于研制用于空间对抗的武器装备,目前正在大力发展进攻性空间对抗装备,独霸太空的野心不言而喻。根据美国国防信息中心对2008财年美国空间武器国防预算的分析,美国近期将重点发展天基拦截器试验床(SBI)、近地红外实验(NFIRE)卫星、实验卫星系列(XSS)、“评估局部空间自主纳卫星护卫者”(ANGELS)和“星火光学试验场”(SOR)等5项计划,其中NFIRE、XSS和SOR计划带有明显的反卫星色彩。本文下面谈及的武器装备,既包括明显或主要用于反卫星任务的,也包括具备潜在反卫星能力的;还包括相关武器技术具备可扩展性,加以延伸后能够加入反卫星行列的。

地基动能反卫星武器

动能反卫星武器是美国空间对抗的重要装备,由导弹和控制分系统组成。其中,导弹系统由助推器、杀伤飞行器、外罩和发射支持系统组成,武器控制系统由火力控制中心和任务控制单元组成。该项目从1980年开始实施,由陆军空间与导弹防御司令部负责。

近年来,地基动能反卫星(KEASAT)计划举步维艰,根本原因在于对该项目重视程度的降低而导致的资金和管理不到位。1998年,克林顿总统动用项目否决权,将拨款削减到3750万美元。1999年,地基KE-ASAT没有得到任何资金。2000年1月,陆军决定重新架构地基KE-ASAT计划,并根据国防部的旨意,优先发展临时的和多任务的空间管理能力,例如对卫星数据实施电子干扰或破坏卫星地面控制设施。国会在2000财年批准了750万美元,但由于陆军和国防部之间对于开支意向的不一致而没有到位,2001年批准300万美元,2003财年则没有将其列入预算。

2004年陆军重新启动了该项目,由陆军航空与导弹研究开发和工程中心负责,并将名称改为“反外空应用技术”(ACT),主要进行飞行试验或半实物仿真试验。项目的研究重点放在寻求“暂时”和“可逆”的反卫星能力上,包括致盲和破坏性攻击。2004年5月,该中心授予位于阿拉巴马州北部亨茨维尔的米尔蒂克(Miltec)公司一项价值1640万美元的ACT研究合同。ACT试验台计划将鉴定早期动能反卫星计划提出的致盲和破坏性攻击方案。

目前,波音公司制造有3个先进的拦截器,其中2个分别用于2次飞行试验,预计花费约6000万美元,第3个拦截器用于地面试验或作为备用。ACT计划在2004年和2005年的投资分别为750万和1400万美元。2006年5月,美国陆军又授予米尔蒂克公司一份1245万美元的研究合同,确定了ACT计划完成的时间节点为2008年3月31日。

小卫星反卫星武器

美国利用小卫星作为反卫星武器已成为该领域一个重要发展方向。从2003年进行试验的XSS-10,2005年进行试验的自主交会技术验证计划和XSS-11,到2006年发射的MixTEx卫星,都有着强烈的军事背景。美国接二连三地试验具有(或潜在具有)反卫星能力的小卫星,映射出美国在该领域的强大技术实力和今后的发展方向。

自动交会技术验证计划

美国航空航天局的自主交会技术验证(DART)试验计划,旨在没有任何地面控制及宇航员帮助的条件下,对试验航天器接近其他航天器进行复杂机动时所需的传感器、推进系统及软件进行试验,该计划对于人类探测深空以及控制军事卫星有着重要的意义。DART是一个长约1.8米、宽1米的圆柱形航天器。包括肼和氮燃料在内,总重360千克。

2005年4月15日,DART航天器由。“飞马座”火箭发射升空,然后成功地与作为目标航天器的废弃卫星进行会合。试验中,DART向距地760千米上空的在轨运行卫星移动了近91米,并在试验中撞击了目标,最后因推进剂不够而提前结束,燃料耗尽的原因可能是发射后30分钟导航误差过大所致。这次试验说明,一个完全由计算机控制的飞行器,有可能具备在太空中“搞定”一颗卫星的能力。

实验卫星系列

实验卫星系列(XSS)是美国空军研究实验室、空军航天与导弹系统中心、海军研究实验室等机构联合展开的一项研究项目。该计划开始于1997年12月,目的是研究一种全自主控制的微小卫星。这种卫星具有在轨检查、交会、对接轨道物体,并围绕它进行近距离机动的能力。XSS-10系统是XSS系列计划中的第一个系统,XSS-11系统是计划中的第二个系统。

目前,XSS-11已于2005年4月由“半人马座”火箭从美国范登堡空军基地成功发射入轨,并已环绕“半人马座”火箭上面级飞行了75圈以上。在预计的为期12~18个月的飞行中,卫星将接近几个临近其轨道的美国退役太空物体,并与它们进行交会。2005年11月,XSS-11与“半人马座”火箭的上面级在0.5~1.5千米距离上先后进行了3次交会,完成了这次重大的里程碑试验。XSS项目将利用多颗小卫星执行“近距离军事行动”,即围绕其他卫星行动,以便执行监视、服务和攻击等任务。美国已在2005年和2006年分别对该项目投资了1560万和2500万美元,并计划在2007年给予2660万美元的拨款,以继续加强XSS计划的研制和试验。

近地红外实验卫星

近地红外实验(NFIRE)卫星由美国导弹防御局导弹防御空间试验中心负责,其设计目标是用来区分弹道导弹火焰羽流和导弹自身,以帮助美国导弹防御局选择确定杀手飞行器和助推段导弹防御的传感器,并辅助改进陆基拦截器的导航和自导引能力。但军方还希望把NFIRE改造成一种反卫星武器。在2005年,国会就曾呼吁在该卫星上搭载杀伤器。出于多方面的考虑,导弹防御局当时并没有听取国会的意见,而是搭载了一套德国制造的激光通信终端。为了回应国会的要求,从2006年开始,导弹防御局将在NFIRE上安装一个小型的“打击装置”。这个装置利用物体穿越地球低轨道时产生的巨大动能(速度是子弹的7倍),打击乃至摧毁导弹和轨道卫星。2005年为NFIRE拨了6800万美元专款,2006年的拨款为1400万美元,2007年将投资3600万美元左右。

微卫星技术试验卫星

“微卫星技术试验”(MiTEx)卫星是DARPA和空军联合实施的“微卫星验证科学技术试验计划”(MiDSTEP)的一部分,后者旨在开展对低地球轨道、地球同步轨道以及更远轨道上的微卫星的应用研究。试验研究的主要内容包括光学空间监视、态势感知传感器、轻型动力系统、化学和电力推进系统、先进的轻型结构、有源射频传感器、大推力太阳能推进系统、微型通信系统等。

2006年6月21日,2颗MiTEx卫 星由“德尔塔-2”火箭从卡纳维拉尔角发射升空,每颗卫星重225千克。虽然MiTEx卫星的用途、技术规范和同步轨道的定点位置均未公布,但是用来把微卫星带入地球同步轨道的上面级的某些细节,还是悄然透露出来。

MiTEx卫星的上面级由海军研究实验室制造。它与普通的上面级不同,除了装有长寿命的特种铂/铑合金制作的推力器外,还装有多块太阳能电池和1台卫星跟踪仪,而一般上面级通常依赖有效载荷提供这种功能。普通上面级寿命一般为几小时,而MiTEx上面级的寿命至少可持续几周。MiTEx的上面级还采用康镍合金复合材料缠绕的燃料箱,它容积大,可储存更多的燃料,使MiTEx可以进行快速、大范围的轨道机动。因此,MiTEx上面级除了用来将微卫星推入地球同步轨道外,还可完成更多的任务。

MiTEx卫星部署在地球同步轨道上,目前的地基可见光观测设备或雷达很难探测到这个距离上的卫星——除了美国的空间监视网能够可靠地探测到它们,这就使其具有一定的隐身能力。MiTEx卫星所验证的技术适用于各种军事任务。其上面级的长寿命和推进能力使卫星能够移动到地球同步轨道上的任何位置,接近目标卫星并围绕它进行操作。这种接近操作能够详细地对目标卫星进行侦察和拍照,发现其弱点:接收目标卫星收发的无线电信号,并越俎代庖地代替其“拒绝”与地面通信;甚至可对目标卫星实施永久性破坏。

激光反卫星武器

反卫星激光武器可以把激光束的能量高度集中在目标的很小面积上,产生高热、电离、冲击和辐射等综合效应,用以击毁卫星或使其失能。目前美国是世界上反卫星激光武器发展水平最高的国家,已经对天基、地基和机载等多种反卫星激光武器进行了广泛研究。目前看来,美国着力发展的仍是地基激光和机载激光武器系统;太空拦截平台则由于工程浩大、牵涉面广而暂时停留在讨论和远景规划中。

地基反卫星激光武器

美国正在发展一种威力强大的地基激光武器,它采用聚焦光束来摧毁在轨道上运行的敌方卫星。在2006年2月,美国空军向国会送交预算文件时,这项“星火”计划得以曝光。该计划的目标是获取制造高能量激光武器,并使用传感器、计算机及活动反射镜来抵消大气层干扰的独特技术。2005财年,美国陆军决定对地基激光反卫星武器拨款进行“破坏与传播试验”。目前主要是发展和演示激光反卫星的武器级束控技术,集中在“先进光学和空间激光技术”计划上,发展和演示大气补偿/束控实验技术、先进的远程光学技术,以及激光通过持续湍流传输的光学控制技术。

美军2005-2007年研制激光武器的经费为6000万美元,其中2006年约2000万美元;计划2007年在新墨西哥州“星火”光学靶场向一颗低地球轨道卫星发射激光,并将此试验作为“先进武器技术”试验与发展计划的组成部分,计划在2008年开始部署地基激光武器。预计2015年以后,地基激光器能够穿过大气层向低地轨道卫星投射激光束,从而提供强大的、攻防兼备的空间控制能力。

机载激光武器

机载激光器(ABL)是将兆瓦级氧碘化学激光器装在大型飞机里,用来击落助推段弹道导弹,也具有反卫星能力,它是美国国家导弹防御系统的组成部分。2006年10月,高能化学氧碘激光器(COIL)和信标照射激光器(BILL)完成了地面试验和升级;集成光束控制/发射控制系统通过地面试验性能测试,安装在了YAL-1A(即改进型747-400F)飞机上。2007年,空军计划完成激光器的地面试验,并组装YAL-IA飞机,为预计2008年进行的拦截演示做准备。

“空天中继镜系统”试验

2006年7月,波音公司利用在新墨西哥州科特空军基地的空军研究室有关设施,成功演示了“空天中继镜系统”(ARMS)将激光束重新定向到目标上的能力,标志着该系统的研制取得重大进展。此次试验的ARMS尺寸只有目标系统的一半,最终的实战型ARMS将由飞艇、长航时飞机或空间飞行器搭载,与陆基、空基和海基高能激光器配合使用,摧毁弹道导弹、卫星等目标。

此次试验的系统是一种双孔径激光中继试验台,用以演示验证未来中继反射镜的可行性,并提供降低风险的手段。在试验中,ARMS被吊架吊起(模拟中继系统悬于飞艇下的环境),并在激光源与相距数英里的ARMS接收望远镜之间建立通路。激光束被ARMS捕获到之后,通过发射望远镜重新指向数英里外的目标靶板。该试验之后,研究人员将致力于减轻ARMS的重量,发展目标识别及多波束处理能力并有可能通过光学转换来实现更高的功率,以满足打击某些战术目标的试验需求。

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