标题：导弹预警卫
简介
导弹预警卫星是一种监视、发现和跟踪敌方弹道导弹，进行早期报警的遥感类侦察卫星，美、俄均有。同时又是一种较特殊的成像卫星，它利用天基探测器，通过对导弹发射主动段羽焰的红外辐射(一切物体，只要其温度高于绝对零度，
就会有红外辐射)等探测成像，将红外辐射图像信号变换为数字化电信号传输，经处理识别后提供敌方导弹袭击的预警信号。在作战中，对来袭弹道导弹的整个弹道进行跟踪，并将弹道估算数据提供给拦截导弹，以便使其在中段实施拦截。
预警卫星作为反弹道导弹武器的预警系统的重要组成部分是用于早期发现弹道导弹及其发射阵地、测定弹道参数、判定导弹将要攻击的目标，为国家战略防御决策提供预先警报住处的系统。位于太空的预警卫星不受地球曲率的限制，居高临下，覆盖范围广，能及早发现在空间运动的弹道导弹或其它飞行器。在洲际弹道导弹发射起飞后5min即可报警，并预测其弹道参数，预警时间可达25min(射程8000～13000km的弹道导弹飞行时间约30min)。
发展
1.1美国导弹预警卫星导弹预警卫星是由美国于50年代末期率先研制的。1960~1966年，美国先后发射了12颗米达斯号试验型预警卫星。1966年底至1970年9月，美国又发射41颗新型预警卫星，作为部署工作型卫星之前的过渡性措施。从1970年11月开始，美国实施综合导弹预警系统计划即647计划，在地球静止轨道部署工作型卫星。该系统1972年投入使用时只有2颗卫星，后来又发射多颗卫星进行完善和卫星的更替。一般情况下，该系统由5颗647卫星、两个大型地面站和简化处理站组成，其中3颗卫星工作，两个备用。工作卫星能在导弹发射后90s内向地面接收站传送警报信息。分别定位于赤道上空3.6万公里、依次为东经60度、西经0度和西经134度的3颗工作卫星组成的预警网，已观测到美、法等国数以千计的从地面和潜艇上进行的导弹发射。在1991年的海湾战争中，美国爱国者导弹以较高的命中率拦截了
伊拉克的飞毛腿导弹，这种预警卫星起了很大作用。 
美国于70年代初将“国防支援计划”(DSP)导弹预警卫星送上太空，至今DSP卫星已发展到第三代。第一代共发射了7颗，第二代共发射了8颗，从1970年11月开始陆续发射第三代DSP卫星，迄今共发射了18颗。第三代DSP卫星系统采用地球同步轨道，DSP-Ⅲ卫星重2360kg，设计寿命9年，外形为长10m，直6.74m的圆柱体，首颗卫星于1989年6月14日发射。
与“国防支援计划”卫星相比，“天基红外系统”卫星将能完成更多的任务，包括导弹预警，为防御导弹指引目标，提供技术情报和战场态势信息等。
“天基红外系统”是由美国空军研制的下一代天基红外监视系统，也是美国国家导弹防御系统的一个组成部分。天基红外系统的任务是战略和战区导弹预警；跟踪从初始助推阶段到飞行中段的导弹目标，为导弹防御指示目标；提供技术情报；增进战场态势感知。它由高轨道和低轨道两大部分组成：高轨道部分由5颗静止轨道卫星(其中 1颗为备份)、2颗大椭圆轨道卫星组成，主要跟踪导弹主动段，也就是导弹点火阶段的侦察和跟踪。定向和控制设施(PCA)是“天基红外系统”高轨道部分地球同步轨道卫星的一个重要的、高度综合的设备，它可以确保卫星的两个光学系统对指定的区域进行扫描和凝视，使操作人员能够根据国家优先权修改需要监视的区域。它的主承包商洛克希德·马丁公司，和有效载荷提供商诺斯罗普·格鲁曼公司已经完成了高椭圆轨道卫星有效载荷的研制，首颗地球同步轨道卫星将在2008年发射。1.2俄罗斯的导弹预警卫星与美国相比，俄罗斯的导弹预警卫星计划起步稍晚，于1967年开始发射预警卫星，大部分采用大椭圆轨道，远地点在北半球，轨道高度约4万千米，近地点在南半球，轨道高度约600km，卫星运行周期约12h，其中8h位于北半球上空，如要提供24h监视，需在这样的轨道上等距离部署3～4颗卫星。俄罗斯目前已有9颗大椭圆轨道预警卫星在轨工作，已形成对美国全境洲际导弹发射场的全天时覆盖，其预警能力与美国相当。1975年以后俄罗斯也开始发射同步轨道预警卫星，目前也有9颗卫星在轨，工作寿命4年以上。
俄罗斯的导弹预卫星主要由两个系列组成，分别是“眼睛”和“预报”系列，其中“眼睛”系列计划采用9颗卫星组网工作，轨道面间隔40度，下发频率在2274~2304MHz之间。20世纪90年代以来，由于俄新卫星的发射未能及时弥补旧卫星的退役，致使“眼睛”系列在轨工作的卫星数量大为减少，目前仅有2颗“眼睛”系列卫星在轨工作，都为2002年新发射，已无法对北半球大部分国家和地区实施24h不间断的覆盖，但仍然有一定的预警能力。而俄“预报”地球同步轨道导弹预警卫星采用4星组网工作模式，主要监视来自美国东部和欧洲大陆的陆基导弹以及来自大西洋的潜射导弹对莫斯科构成的威胁。这种组网模式可以形成横贯美国东海岸至中国东部的导弹发射监测带，与设计中的9星大椭圆卫星组网模式相互补充，进一步提高导弹预警能力。
关键技术
2.1 红外扫描望远镜它基于内光电效应进行光电探测。它需要由专门的制冷器对其进行低温制冷来保证其具有足够的探测灵敏度以收集导弹喷焰的红外辐射。2.2 可见光电视摄像机高分辨率可见光电视摄像机，可防止把高空云层反射的太阳光、地球上的火灾等误认为是导弹喷焰而造成虚警，没有发现目标时，摄像机每30s向地面发送一次电视图像。一旦红外望远镜发现目标，摄像机就会对准目标，并向地面发回图像，粗略显示导弹的主动段运行轨道。2.3 中子计数器和X射线仪它们都是核爆炸辐射探测器，用于监视核试验情况，并可精确测定核爆炸位置。2.4 凝视传感器天基红外系统的凝视传感器采用精确的两维阵列跟踪导弹，可将导弹运动的画面拉近放大，并能在10～20s内将预警信息传给地面防御系统，其扫描速度和灵敏度比DSP(只装备红外扫描传感器)高20倍以上。2.5 红外望远镜由红外探测器阵列和施密特望远镜组成。施密特望远镜由球面主反射镜和消球差校正透镜组成，结构简单，容易校正和安装，成像质量好。消球差校正透镜装在望远镜的底部，红外辐射能量就是通过它来收集的。目前，DSP卫星上配有由6000个硫化铅探测元组成的焦面阵列，能探测到波长为27μm左右的红外辐射；焦面阵列的末端还固定着一组碲镉汞探测元，能探测到43μm波段的辐射。这样，探测器不仅对导弹助推段而且对导弹飞行中段都具有很强的探测能力。
未来发展动向
根据美国航天司令部2020年长期规划中关于预警部分的说明，美国的空间预警能力在未来20年内会有突破性的发展。
3.1 DSP卫星的后续计划
为了解决DSP系统在海湾战争中所暴露出的致命缺点，美国国防部和空军在海湾战争后又制订了多项后续计划。 
3.1.1 “(ALERT)”计划
为了提高DSP卫星数据的处理速度，ALERT计划在导弹发射后几分钟内预警并拦截来袭目标，以适应高技术战争的要求。为此，ALERT系统采用多CPU的计算机对DSP卫星数据进行快速处理，计算速度为15亿次/秒。
3.1.2 “眼镜蛇响声(CB)”计划
为了提高DSP卫星探测能力，CB计划要求研制一种新型的红外遥感器，以代替DSP卫星上使用的双波段设备。主要改进之处有以下4个方面。
(1)采用3个焦平面，通过滤光片旋转实现波段快速切换；
(2)快速扫描成帧技术；
(3)提高仪器的灵敏度；
(4)高速星上存贮器，可存贮 100s(速率为192Mbit/s)的 DSP卫星数据。
该计划于1995年与SBIRS计划结合，CB红外传感器将应用到SBIRS的高轨卫星上。
3.1.3其它研制计划 
除上所述，美国在星载导弹预警领域还制订了多项试验性计划，如下。
(1)“绿色森林(Forest Green)”计划。它是一项探测导弹技术性能和核能试验的计划，采用的是电子光学探测器，而不是通常的红外探测器； 
(2)“红鼻凫(Teal Ruby)”计划。这是一项试验计划，于1985年立项，进行了 1次发射，寿命为1年。星上遥感器是 1台有13个窄波段(2.5～15.5μm)的红外装置，每个红外焦平面阵列上有1024个像元。
3.2研制"天基红外系统"(SBIRS)计划 
3.2.1缩短数据后期处理时间，延长现有预警系统的预警时间
1995年，美国空军研制了“战区空袭和发射预报”(ALERT)系统。它是一套由位于科罗拉多州的空军第21航天联队第11航天预警中队负责操纵的地面接收处理站。系统接收“国防支援计划”卫星的数据，结合其它辅助信息来探测、识别和跟踪导弹发射，通信高速通信网，为战区提供导弹发射和射向的精确预警。“战区空袭和发射预报”系统的核心是每秒运行15亿次的中央战术处理单元(CTPE)。利用“战区空袭和发射预报”系统，同样探测“侯赛因”导弹发射，海湾战争时最少需要2min才能发出警报，而现在只需30s左右即可向战区发出警报。 
1997年，陆军和海军共同研制了“联合战术地面站”(JTAGS)系统。它是可机动部署在战区的“国防支援计划”处理系统，能同时接收2颗以上的“国防支援计划”卫星的数据，进行综合处理，直接为战区提供导预警服务，大大缩短探测导弹发射并提供警报的时间。“联合战术地面站”系统装在军用标准柜内，可由机动牵引进行转移或部署，还可由C-141运输机或其它大型飞机等进行远程运输。目前，美国已经在海外(德国和韩国)部署了2套“联合战术地面站”，在国内部署了3套“联合战术地面站”。通过这些新型的“国防支援计划”支持系统，能够挖掘出“国防支援计划”预警系统的潜力，提高预警战术导弹发射的能力。 
3.2.2建设新系统，从根本上提高预警能力
“天基红外系统”由高轨和低轨两大部分组成：高轨部分是由4颗同步轨道卫星和两颗高椭圆卫星和1颗同步备份星组成的7星分系统，主要跟踪导弹主动段。该系统将代替现在的“国防支援计划”卫星。2004年发射第一颗卫星，2008年发射完毕。低轨部分卫星原来设想的
星座系统包含20颗星，2006年首次发射，2011年发射完毕。后来改变为24颗卫星，现在计划变更为30颗卫星，2006年首次发射，2011年发射完30颗。它将提供远距离战术和弹道导弹攻击警报，并可以跟踪导弹发射后的全过程。天基红外系统低和天基红外系统高可以相互补充。天基红外系统高分辨弹头和诱饵的能力不强，而这恰恰是天基红外系统低的主要任务之一。使用光学、中和长波红外探测装置，该系统可以区分空间中哪个物体威胁最大。通过这种不同轨道的多星组网方式，有效扩展了预警覆盖范围，提高了探测器的时间分辨率，有助于探测用机动发射架进行的导弹发射。 
表1 美国2020年预警能力和目标
时间类型
1998
2005
2012
2020
探测/覆盖范围（弹道导弹）
利益区
全球
跟踪/覆盖范围（巡航导弹/其他）
<10%
50%
全球
识别地球坐标精度
10km
米级
分米级
目标类型
有限目标群
所有重要目标
生存能力
有限
各级冲突
实时探测和识别
几分钟
近实时
生成预警信息
人工话音/有限自动/几分钟
近实时、全自动

结束语
冷战结束后，美俄两国导弹预警卫星发展逐步走向合作，共享双方预警卫星所得的数据，为卫星技术改进创造了良好的条件。由于预警卫星投资相当巨大，法、日、英、德等国难以单独发展卫星预警系统，因此，今后卫星预警发展将趋向国际化合作的道路。