美军地基空间态势感知系统现状与发展趋势

美军的空间态势感知装备主要包括地基和天基空间态势感知系统。自20世纪60年代开始，在经过50多年的发展后，美军的地基空间态势感知装备在体系完整性、技术成熟度、投资规模等方面已经具备了一定优势，形成了“天地一体、全球覆盖、高低轨兼顾”的空间态势感知能力。下面将详细介绍美军地基空间态势感知装备的发展现状、主要任务、发展历程、性能指标以及部署运行等方面的情况。

一

美军地基空间态势系统总体概况

截至目前，美军运行着近30个地基空间态势感知系统，它们广泛分布在美国本土、英国、挪威、大西洋、印度洋、太平洋等地。根据工作方式和工作平台的不同，地基空间态势感知装备主要可分为地基雷达系统和地基光电系统。其中地基雷达系统又可以进一步分为机械雷达和相控阵雷达。

图1　美军部署的主要地基空间态势感知系统

二

机械雷达的部署情况与能力现状

机械雷达可以非常精确地观测近地天体轨迹，但其缺点是一次只能追踪一个物体，不能非常有效地“搜索”目标。为提升搜索能力，有一些机械雷达改进了其雷达波束的移动模式。目前，美军主要的机械雷达及其部署位置如表1所示。

表1　美军主要机械雷达及部署位置

上述表格中的C波段空间目标监视雷达，其探测距离达11000km，每天可准确跟踪约200个目标，还可鉴别卫星及其轨道的潜在异常。作为美军在南半球部署的首个空间目标监视系统，该雷达可提供非常准确的卫星位置数据和特征描述数据，能够更早探测到飞经覆盖区域上空的空间目标，更准确地跟踪空间碎片和亚太地区空间发射活动，大幅提升了美军对亚太地区空间目标的探测跟踪与识别能力。

C波段空间目标监视雷达是美国专用于空间目标监视的AN/FPS-14型单脉冲蝶形机械跟踪雷达，工作频段为5.4~5.9GHz。2014年，美国开始将原本部署在加勒比海安提瓜岛的C频段雷达逐步迁移至澳大利亚西部哈罗德霍尔特海军通信站。2017年3月，美空军在澳大利亚部署的地基C波段空间目标监视雷达具备全面运行能力。

三

相控阵雷达的部署情况与能力现状

相控阵雷达通常有数千个小型发射/接收（T / R）天线，可以同时形成多个波束来跟踪多个目标，分别执行搜索、跟踪、识别、制导等功能。同时，相控阵雷达对复杂目标环境的适应能力强，抗干扰性能好。但相控阵雷达也存在建设成本高、维护复杂等缺点。目前，美军部署的主要相控阵雷达如表2所示。其中，空间篱笆（Space Fence）预计将于2019年内实现初始运行。

表2　美军主要相控阵雷达及部署位置

新一代“空间篱笆”（Space Fence）是美军空间态势感知能力重大升级中的主要系统，旨在提高美军的太空目标探测与跟踪能力，尤其是环太平洋太空活动感知能力。升级完成后，新一代“空间篱笆”（Space Fence）将使空间监视网的目标跟踪能力提高10倍，地球同步轨道目标的跟踪量级达10cm，低地球轨道目标的跟踪量级将达到1cm。

该项目包括四个阶段。2005～2008年为概念研究阶段；2009～2013年，完成项目可行性研究，项目设计和初始设计评审；2014年，进入研发阶段，空军选出洛马公司作为“太空篱笆”主承包商，建造“空间篱笆”雷达样机，并在马绍尔群岛夸贾林环礁建造全尺寸雷达。预计该项目于2019年底获得初始运行能力，2022年具备全面运行能力，从而显著提升美军空间态势感知能力。

图2　新一代“空间篱笆”系统

新一代“空间篱笆”系统是世界上最大的S波段单基地相控阵雷达，采用调频脉冲信号，频率为2～4GHz，可对中、低轨道高度目标进行探测，最佳状态可跟踪低地球轨道上1cm大小的空间目标。该系统每天可探测150万次，探测目标数量为20万个。部署于低纬度地区，可实现对全部轨道倾角的低轨目标的跟踪与编目。

按最初计划，“空间篱笆”系统拟通过全球分布的3个S波段相控阵电扫描雷达，对近地轨道和中地球轨道目标进行监视，并对优先级高的目标进行跟踪测量。3个布站地点分别位于：太平洋夸贾林环礁、澳大利亚西部哈罗德·霍尔特海军基地，以及南大西洋英属阿森松岛。其中，夸贾林环礁场站部署的首部“空间篱笆”雷达安装工作于2017年4月由美空军启动，2018年底完成了雷达站安装及“空间篱笆”美国空间操作中心的整合测试。后续雷达站的选址和部署将根据夸贾林站探测效果等因素最终确定。