美国天基红外系统-SBIRS即将完成部署！
本文摘要（由AI生成）：
本文介绍了美国的天基红外系统（SBIRS），该系统由地球静止轨道（GEO）卫星、大椭圆轨道（HEO）载荷和低地球轨道（LEO）卫星组成。尽管低轨部分被搁置，但高轨部分仍由美国空军负责。SBIRS系统旨在接替DSP卫星，实现关键战略、战术弹道导弹发射和助推段飞行目标的探测任务。GEO卫星主要用于探测助推段飞行的弹道导弹，而HEO卫星则主要负责GEO覆盖盲区，特别是加强对北极地区的预警能力。SBIRS系统通过静止轨道卫星与大椭圆轨道卫星的协同工作，实现了目标的全球覆盖，并提高了扫描速度和灵敏度。此外，SBIRS还包括先进的地面控制系统，用于处理大量数据并生成可操作的报告。目前，SBIRS系统已经取得重要进展，并将继续提升作战和维持能力。
根据Defensenews消息：如果一切按计划进行，美国太空部队将在本周四之前在轨道上拥有一个完整的天基红外系统（SBIRS）卫星群，这是为加强美国探测和跟踪导弹的能力而进行的一项经常令人担忧的、长达数十年的努力的高 潮来自太空的威胁。
美SBIRS—天基红外预警系统可对全球范围进行全天时覆盖，监测全球导弹的发射情况，并对美国作战人员可能受到的威胁提供重要的预警。例如，当伊朗于2020年1月在伊拉克基地发射了十几枚弹道导弹时，卫星系统向美军和盟军提供了最后一刻的警告。在2019年一年期间，该系统就监测到了近一千枚导弹发射事件。
SBIRS GEO-5卫星正在接受测试
SBIRS预警系统是由由四颗地球同步卫星组成，每颗卫星都有两个传感器-连续监视地球的扫描仪和可以为战区任务提供更准确覆盖范围的阶梯式（step-starer）凝视传感器。除了现在的五颗SBIRS GEO卫星外，美太空部队还在HEO轨道上部署了两个SBIRS载荷，从而可以使用扫描型传感器覆盖极地地区。
洛克希德马丁公司制造的卫星是第六颗也是最后一颗发射到地球上空约 22,000 英里的地球同步轨道的 SBIRS 飞行器。它计划于 8 月 4 日上午 6 点 29 分从佛罗里达州卡纳维拉尔角太空部队站起飞。这颗卫星将搭载由太空升降机供应商联合发射联盟制造的阿特拉斯五号火箭飞行。
该任务是在该服务的天基导弹预警系统发生重大转变之际进行的。太空部队和五角大楼的其他机构正在制定探测高超音速武器威胁的战略。其愿景是扩展天基预警系统架构，超越 SBIRS 等大型基于 GEO 的卫星，并利用在更多样化轨道上运行的具有先进传感器的小型传感器。
空间系统司令部空间传感局的项目执行官布赖恩·德纳罗上校表示，随着部门的多样化，SBIRS 仍将是一项重要的能力。他说，应对更先进导弹威胁的关键是确保卫星和传感器的集成。“至关重要的是，我们提供这种高架持续红外能力的集成系统系列不仅能够检测导弹，而且能够在整个飞行过程中跟踪它们，然后在与飞行相关的时间轴上报告这些事件，并能够打击这些目标。”
德纳罗表示：“无论这种接触是指通知国家指挥当局做出非常重要的决定，还是通知导弹防御局及其所有合作伙伴以便能够接触这些目标，这都是一个综合能力系统”。
国防部于 1996 年开始建造 SBIRS，以取代自 1970 年代初开始运作的传统国防支持计划。
如今的SBIRS星座由 GEO 中的五颗卫星组成，每颗卫星都有一个持续监测地球的扫描传感器和一个凝视传感器，可为特定的战区任务提供更精确、更有针对性的覆盖。它还包括两个扫描传感器有效载荷，它们托管在位于高椭圆轨道上的分类卫星上，提供极地区域的覆盖。
第一颗 SBIRS 卫星于 2011 年抵达轨道—该计划开始后 15 年，比其最初的 2002 年发射目标晚了 9 年。这项工作因开发挑战、进度延误和成本超支而臭名昭著。根据政府问责办公室（GAO ）的数据，从 1996 年到 2020 年，该计划的总成本估算从 56 亿美元激增至 203 亿美元，增长了 260% 。该计划的地面处理和控制系统也面临重大发展障碍，将其全套功能的交付推迟到第一颗 SBIRS 卫星发射八年后。
GAO 表示，SBIRS 在很大程度上克服了早期开发问题。太空部队和洛克希德还在后期型号的卫星上集成了更先进的功能，包括该公司的 LM2100 卫星总线。该总线集成在 GEO-5 和 6 上，经过网络加固，具有更大的功率并使用通用组件，使其建造效率更高。
第 5 和第 6 颗 SBIRS GEO 卫星旨在取代设计为使用寿命为 12 年的旧航天器。早期的卫星将一直运行到它们无法再运行，这可能比计划的时间长得多。这种情况对提供天基预警服务有利，在轨道上有更多卫星可以提供重叠覆盖，从而提高准确性。
随着向 GEO 轨道发射了更多的 SBIRS，它们作为一个系统家族相互协作，并在地面上集成在一起，以提供作战人员所需的效果。随着太空部队计划采取新方法应对不断变化的威胁并整合技术进步，官员们表示，在 GEO 拥有稳定的导弹预警和跟踪星座至关重要。
太空作战部部长杰伊·雷蒙德 (Jay Raymond) 将军在 4 月告诉记者，该服务通过 SBIRS 和太空部队将于 2025 年启动的下一代头顶持续红外计划获得的能力是过渡期间的关键。
该服务在其 2022 财年预算提案中制定了近期战略，要求提供 34 亿美元以保持下一代 OPIR 卫星和地面系统按计划进行。它还提议再投入 12 亿美元，继续开发更先进的卫星和地面系统，以从低地球和中地球轨道跟踪高超音速导弹。拥有来自 SBIRS 和下一代 OPIR 的更传统 OPIR 能力的基线稳定性，使太空部队能够在不牺牲其任务的情况下试验新能力。
洛克希德公司升级 SBIRS 能力的工作有助于支持这一桥梁战略——特别是因为它正在签订合同，为下一代 OPIR 星座开发三颗 GEO 卫星。LM2100 卫星总线的结合和其他工作流程的改变不仅为该计划引入了新技术，而且帮助该公司更快地行动，并从 SBIRS 过去的挑战中吸取教训。
美国导弹预警卫星主要经历了三大阶段：导弹探测警报系统（MIDAS）和461计划、国防支援计划（DSP），天基红外系统（SBIRS）计划、发展的下一代持续红外（Next-Gen OPIR）预警卫星，经过50余年的发展，实战能力逐步提升。目前，美军导弹预警卫星体系包括地球静止轨道（7颗）、大椭圆轨道（3颗）与低地球轨道（3颗），共13颗预警卫星在用，涵盖可见光、短波红外、中波红外和长波红外等谱段，采用扫描与凝视结合手段，已具备战略和战术弹道导弹发射早期预警实战能力，验证了中段跟踪与识别技术，可对全球重点海区和地区发射的弹道导弹和洲际导弹分别提供15min和30min的预警时间。
SBIRS-GEO载有高速扫描红外探测器与高分辨率凝视型红外探测器，探测波段均覆盖近红外、中红外和地面可见光。工作时，扫描型红外探测器拥有广泛视野，利用短波技术，观察导弹上升阶段喷出的明亮尾流，进行初始探测，获取目标后交接至凝视型红外探测器。凝视型红外探测器对目标进行凝视跟踪，利用狭窄视场、高精度凝视，精确跟踪导弹、弹头和其他物体，如碎片和诱饵，直至完全确认和导弹摧毁，实现目标的精确探测。美国1995年提出发展“天基红外系统”，以取代“国防支援计划”卫星。SBIRS系统分为高轨卫星（含SBIRS-GEO与SBIRS-HEO）与低轨卫星（SBIRS-LEO），高轨卫星主要用于主动段的侦察与监视，低轨卫星主要用于搜索和跟踪导弹目标中段飞行时的发热弹体和冷再入弹头。
SBIRS系统通过高轨卫星与低轨卫星组网，可实现对战术和战略导弹发射的助推段、中段飞行阶段、再入阶段的全程探测与跟踪，并达到对目标的全球覆盖。低轨部分原计划由20多颗小卫星组成，但目前低轨部分仍处于搁置状态。最初目标是构建由4颗地球静止轨道（GEO）卫星、2个大椭圆轨道（HEO）有效载荷和24颗低地球轨道（LEO）卫星组成的新一代预警卫星系统星座。2002年，“天基红外系统”低轨计划因耗资过大而被取消，高轨部分仍由美国空军负责，称为“天基红外系统”，由4颗GEO卫星和2个HEO轨道载荷组成。SBIRS系统高轨道星座卫星最初预算包括2颗大椭圆轨道卫星（SBIRS-HEO）和4颗静止轨道卫星（SBIRS-GEO），主要用于接替DSP卫星实现关键战略、战术弹道导弹发射和助推段飞行目标的探测任务，后期根据需要增加了预算与部署，目前SBIRS系统已经包括4颗静止轨道卫星和4颗椭圆轨道卫星，后期将发射第5颗和第6颗静止轨道卫星。
其中，GEO卫星主要用于探测和发现处于助推段飞行的弹道导弹，带有凝视型和扫描型2种红外探测器。扫描型探测器用于对地球南北半球进行大范围扫描，通过探测导弹发射时喷出的尾焰对导弹发射情况进行监视；凝视型探测器用于将导弹的发射画面拉近放大，并紧盯可疑目标，获取详细的目标信息。2种探测器独立接受任务指令，意味着这2种探测器可以同时工作，即在扫描广大区域的同时，对重点区域进行详细观察。尽管GEO传感器能够执行星载信号处理并将检测到的事件传输到地面，但GEO和HEO传感器都可以将未经处理的数据提供给地面用于任务处理。
SBIRS-HEO主要负责GEO覆盖盲区。HEO采用大椭圆轨道，扩展了GEO在地球两极的覆盖能力，轨道远地点位于北半球，增加了SBIRS对北半球高纬度地区如俄罗斯本土和中国北部，尤其是北极附近区域洲际导弹和潜射导弹发射的监视时间；另外每颗HEO卫星可观察北极地区时间不小于12h，通过2颗高轨道卫星的交替工作，可实现对北半球高纬度地区的全天24h持续监视。“天基红外系统”包括同步轨道与大椭圆轨道卫星，同步轨道卫星主要用于探测发现主动段飞行的导弹或火箭，大椭圆轨道载荷主要用于加强对北极地区的预警能力。通过静止轨道卫星与大椭圆轨道卫星的协同工作，SBIRS系统相对于DSP系统实现了目标的全球覆盖，与“国防支援计划”卫星相比，“天基红外系统”卫星的探测谱段更宽，扫描型和凝视型探测器相结合，使“天基红外系统”的扫描速度和灵敏度相比“国防支援计划”系统提高了10倍以上，能够穿透大气层在导弹刚一点火就探测到其发射的能力（See-to-Ground），可对目标进行精确跟踪，定位精度约1km，可在导弹发射后10~20s内将警报信息传送给部队。
该卫星星座能够侦察地球表面的连续视图，每10s拍摄一次，同时搜索指示热特征的红外（IR）活动，比任何其他系统更快地探测导弹发射，并能够识别导弹的类型、关机点、弹道轨迹和落点。HEO轨道载荷可将系统的预警能力扩展到南北两极地区。对导弹发射的探测能力大幅度提高，发现目标的时间进一步缩短。目前，已发射了3颗大椭圆轨道卫星和3颗地球同步轨道卫星。SBIRS系统除天基卫星之外，还包括一系列地面站设施：主要有美国本土的地面控制站（MCS）、备份任务控制站（MCSB）、抗毁任务控制站（SMCS）；海外中继地面站（RGS）、抗毁中继地面站（SRGS）；多任务移动处理系统（M3P）以及相关通信链路；训练、发射和支持性基础设施；重要地面站设立在伯克利空军基地。先进的SBIRS地面控制系统进行了重大升级。
SBIRS从卫星强大传感器的全球覆盖范围接收并处理大量数据，并将这些数据转换为可操作的报告，以用于国防、情报和民用领域。2019年8月，美国空军在运营上接受了洛克希德·马丁公司对SBIRS地面控制系统进行的Block 20升级，这改善了其整体性能，可以为整个星座进行更好的任务计划和处理，并增强网络安全防御能力。升级还正式完成了SBIRS的工程和制造开发阶段。这使美太空部队可以将重点转移到SBIRS的作战和维持，以及提高下一代OPIR系统和未来作战弹性。
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