美地基空间目标雷达监视系统主要情况及发展趋势

2022-11-14

来源：军鹰动态

地基空间目标监视是指采用由各种地基光电探测器、雷达探测器及无线电信号探测器组成的监视网，对空间目标进行探测和跟踪，受传感器分辨率、地理位置和气象条件等限制，地基空间目标监视系统在监测性能、范围、时效性等方面尚存在诸多局限。

一、系统组成

美国地基空间目标雷达监视系统主要包括探测系统及太空监视中心两部分。其中探测部分即地基雷达监视系统，包括“空间跟踪”（SPACETRACK）与“空间监视”两大系统。

“空间跟踪”系统用于监视航天目标入轨及在轨配置过程，设有6个雷达站，对位于地球同步轨道和大椭圆轨道上的空间目标实施观测。

“空间监视”系统用于测定新航天器轨道参数，由9个雷达站（3个用于发射、6个用于接收）组成。该系统对轨道倾角在30°～150°范围内的航天器进行搜索。

太空监视中心由包括位于科罗拉多州夏延山地下的主中心和位于弗吉尼亚州海军太空监视系统总部的备份中心组成，由美国太空司令部管理，负责接收各类探测器监测数据，并进行目标轨道确定、预报以及目标数据库维护等。

其中，夏延山地下主中心是北美航空航天防御司令部（NORAD）与原美国航天司令部（USSPACECOM）共用数据处理与监视警戒中心，备份中心为美国备用太空防御作战中心。

二、典型雷达系统及部署情况

美国地基空间目标雷达监视系统主要包括“空间监视”（SPASUR）雷达系统、AN/FPS-85雷达、GLOBUS-II雷达、“太空篱笆”（Space Fence）雷达系统，以及深空探测雷达等。

（一）“空间监视”雷达系统

美国“空间监视”系统是一种连续波多基地雷达系统，由3个甚高频（VHF）雷达发射站和6个接收站组成，工作频率为216.98MHz。

该系统沿北纬33°线部署，自佐治亚州塔特纳尔至加利福尼亚州圣迭戈，通过建立东西方向数千千米巨大电磁波束，接收在轨空间目标穿过波束时反射雷达信号，测量并确定目标位置、速度、轨道信息等。

该系统主站探测轨道高度为24000km，对雷达散射截面（RCS）为0.1m2 的目标探测距离为3687km，主发射站天线长约3.2km，接收站天线长约1.85km。

（二）AN/FPS-85雷达

AN/FPS-85雷达建成于20世纪60年代末，是世界上最早的有源相控阵雷达，部署于美国佛罗里达州埃格林空军基地，最初用于探测潜射弹道导弹。

1988年，佐治亚州洛宾斯空军基地“铺路爪”（PAVEPAWS）雷达正式服役后，AN/FPS-85雷达成为专用空间探测雷达，主要任务是探测、跟踪、识别和编目空间碎片，是美国空间监视系统重要组成部分。

该型雷达为大型多功能相控阵雷达，由计算机控制各个单元相位，波束可迅速移动，阵面倾斜角为45°，雷达波束可覆盖俯仰角0°～105°和方位角30°～150°探测空域。

其主轴方向为墨西哥湾正南方，可在该轴两侧60°范围内工作。此外，该型雷达还能跟踪近地球轨道和深空空间物体。

（三）GLOBUS-II雷达

GLOBUS-II雷达（AN/FPS-129），部署于挪威北部芬马克郡瓦尔德雷达站，除担负美国空间目标监视任务之外，也为挪威军事情报部门提供数据服务。

该型雷达采用27m机械抛物面天线，方位角0°～360°，俯仰角90°，发射功率200kW, X频段10GHz频率工作，具有1GHz信号带宽，可生产25cm分辨率多普勒图像，可探测目标尺寸为1～10cm。

（四）“太空篱笆”系统

S频段“太空篱笆”地基空间目标雷达监视系统是美国太空态势感知领域骨干装备，于2020年3月27日正式服役。

该系统具有太空微小目标探测跟踪能力强、全天候观测等特点，将取代美国原“电子篱笆”监视系统，主要用于跟踪商业和军事卫星、废弃火箭助推器、空间碎片（包括低、中、同步轨道）以及预测空间物体对GPS卫星、“国际空间站”（ISS）等设施存在的潜在威胁等。

该雷达系统由2处雷达站点及1处作战中心组成。其中，第一处雷达站点位于夸贾林环礁（原计划于2021年交付使用，目前，开源信息尚未披露是否完成交付）；第二处雷达站点或将位于澳大利亚西部哈罗德霍尔特海军基地。

作战中心位于亚拉巴马州亨茨维尔，由第20太空控制中队负责系统运行，并将观测数据发送至范登堡空军基地第18太空控制中队进行太空目标编目维护。

“太空篱笆”系统雷达采用S频段全数字化相控阵雷达体制，具有波束合成灵活、覆盖域广、探测精度高等特点，可对低轨、中轨及地球同步轨道上的小型目标，进行搜索、跟踪和记录。

该系统雷达工作频率为3.5GHz，具有36000个发射阵元，峰值发射功率可达2.69MW，接收阵元86000个，具有超强的空间监视能力，可探测跟踪约20万个直径大于5cm的太空目标。

三、发展趋势

近年来，美国着力构建面向空间对抗的体系结构，将太空感知尤其是空间目标监视列为建设重点，不断更新、改建冷战时期发展而来的空间目标监视系统，坚持天地基一体建设，加强包括雷达在内的地基空间目标监视能力，其未来发展呈现以下几方面趋势：

一是巩固地基雷达系统对低轨目标探测识别的骨干作用，通过发展新型高频雷达、升级旧雷达至高频等多种方式，提升雷达的空间目标识别能力，减小太空目标观测数据更新周期。

二是重点增强10cm以下微小目标雷达探测能力。随着空间碎片迅猛增长、在轨航天器激增，探测和跟踪空间目标，保护高价值空间战略系统，成为刻不容缓的重要空间任务。

三是加强多国布站，尤其重视持续推进向南半球部署地基监视装备，缩小空间目标监视网在南半球和东半球的覆盖盲区。

四是深空探测向“高频率、高功率、高效率、高可靠性”的“四高”化发展方向。工作频段从以S和X频段为主，逐渐向Ka频段方向发展，提升信噪比及抗干扰能力，增大地面发射机输出功率，实现对超远距在轨航天器遥测，强化技术指标，提升高效率及高可靠性。