美国预警卫星探测器 及其技术.doc

一、美国的预警卫星

美国的导弹预警卫星系统,从“导弹探测预警卫星”(MIDAS)、“弹道导弹预警系统”(BMEWS),到“国防支援计划”(DSP)卫星群,迄今已经走过了40多年的发展历程。目前美国使用的预警卫星系统是第三代“国防支援计划”预警卫星系统。该系统于1989年开始发射,预计到2010年左右退役。目前“国防支援计划”星座由4颗工作星和1颗备份星组成。4颗工作星分别定点于西经37度(大西洋位置)、东经10度(欧洲位置)、东经69度(印度洋位置)和西经152度(太平洋位置),备份星则定点于东经110度(东印度洋位置)。工作星固定地对地球上某一地区进行扫描,昼夜对地面进行监视,分别由本土地面站、欧洲地面站和其它海外地面站控制。卫星虽然运行在地球静止轨道上,但也具有莫尔尼亚型大椭圆轨道能力,从而在必要时可使整个星座能有效地实施全球覆盖。星上装有改进的红外探测器、一台带望远镜头的高精度电视摄像机、信息处理系统和通信系统。卫星采用三轴稳定方式工作,整星采取了加固措施。
由于“国防支援计划”系统对战术弹道导弹预警能力不足、中段跟踪能力欠缺,因此美国国防部于1994年年底决定以“天基红外系统”取代“国防支援计划”系统。“天基红外系统”的基本目标是完善对战略弹道导弹的预警能力,扩展对战术弹道导弹的预警能力。实际上它将承担导弹预警、导弹防御、技术情报和作战效果分析四项任务。这一新的导弹预警系统将现有的开发研究计划融合成一个系统,以满足21世纪美军对全球范围内战略和战术弹道导弹预警及天基红外监视的需要。
“天基红外系统”是由高轨道部分(SBIRS-High)和低轨道部分(SBIRS-Low)组成的复合型预警卫星系统。其中高轨道部分包括4颗地球同步轨道卫星及两颗大椭圆轨道卫星,主要用于探测、跟踪处于助推段的弹道导弹;低轨道部分称为“空间与导弹跟踪系统”,可由12~30颗低地球轨道卫星组成,主要用于捕获、跟踪在中段飞行的弹道导弹,还可改善对弹道导弹发射点及弹头落点的定位能力,并能提示其它探测器对导弹进行跟踪。地面系统包括一个美国本土任务控制站,几个海外中继地面站,几个多任务移动处理站以及相关的基础设施和训练、发射、支持设施。

目前高轨道系统和低轨道系统都处于工程与制造开发阶段,按目前的计划将在2007年发射首颗高轨道系统卫星,在2008~2009年发射头两颗低轨道系统卫星。整个星座在2020年部署完毕。

二、美国预警卫星的探测器及其相关技术

随着科学技术水平的不断提高,新材料、新工艺,尤其是超大规模微电子集成电路和微机电系统技术的出现,对导弹预警卫星系统的战术性能起着关键作用的主要载荷——探测器的技术获得了极大的发展。其中红外敏感探测器具有无源探测的隐蔽性、高温度灵敏度、高分辨率成像、体积小、重量轻、探测波谱范围宽、在超真空状态下可全天候工作等优点,在军事探测,特别是在导弹预警卫星系统中,有着无可比拟的优越性能和广阔的发展前景。历年来,美国国防部一直将红外敏感器技术列入关键技术计划项目中。
1 20世纪美国导弹预警卫星系统红外敏感器的发展历程
20世纪60年代,由于“导弹探测预警卫星”,抑制背景的能力很差,无法将导弹助推段的羽烟与高空云层反射的阳光、地球表面的火灾,甚