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1.1 国外概况

美国于20世纪60年代,开始了用于战略和战术监视任务的天基动目标显示和SAR系统的研制工作。在经历较长时间后,SAR技术取得了较大进展,而动目标显示技术的进展甚微。在1995年召开的美国空军会议上,与会者着重研究了将空中预警控制系统(Airborne Warning and Control System,AWACS)和联合监视目标攻击雷达系统(Joint Surveillance Target Attack Radar System,JSTARS)的动目标显示功能移至卫星平台上的可能性。为此,美国专门组织了一个由众多技术专家和军事专家组成的研究组,包括空军作战司令部(ACC)、空军空间司令部(AFSPC)、导弹系统指挥中心(SMC)、菲利普实验室、林肯实验室、罗姆实验室、航天公司、METRE公司、喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,JPL)、天基红外系统计划局等单位的专家。

专家调研后表示,以1995年的技术水平,要把AWACS和JSTARS传感器的功能搬到空间平台上实现是不现实的,因为系统要求卫星的数量会很大,设备笨重,投资巨大。表1.1.1列出了空间传感器的基本参数。

表1.1.1 空间传感器的基本参数

研究认为,在卫星上实现地面动目标显示(Ground Moving Target Indication,GMTI)比实现空中动目标显示(Airborne Moving Target Indication,AMTI)可能性大,因为GMTI对天线孔径尺寸和功率要求较小。

调研的另一个问题是在2000年后把AWACS和JSTARS传感器搬上空间的可能性问题。这个问题主要是以当时正处于开发和部署的几个大型电信系统和为这些系统开发的技术,使大型天基雷达星座的费用达到更能接受的程度为前提的。

卫星/无人机/双基地雷达系统(SUBSS)是开发计划的组成部分,目标是研究如何实现更轻、功率更低的天基雷达星座系统,使费用变得易于接受。双基地雷达系统采用独立的发射和接收飞行平台,通常把大功率发射机放在中高轨道的卫星上,把接收系统置于低轨道的卫星上,或者把发射机放在低轨道的卫星上,将接收机置于有人或无人机上。双基地系统方案降低了对雷达功率孔径积的要求。

1996年,菲利普实验室成立了由多个部门专家参加的天基雷达系统综合研究组,开展天基预警雷达系统顶层设计概念研究,提出与AWACS和JSTARS不同的设计概念,即ST/Rawman CONOPS。它所需的功率和孔径较小,该方案主要不同之处在于,去除了连续广域监视(Wide-Area Surveillance,WAS)的要求,而强调对重点或可疑区域的连续监视,并对在已知活动区的那些目标进行连续跟踪;建立一个监测屏,以发现那些没有在可疑区域内探测到的目标和漏掉的目标;同时,提出一个天基预警雷达设计方案,即ST/Rawman天基预警雷达。这个综合研究组所做的另一项重要工作是,对天基雷达系统的关键技术进行了分析。它重点研究了能够大量降低卫星质量的技术,指出天线和实时计算技术是降低卫星质量的两个重要技术领域,并对天基预警雷达GMTI/SAR和AMTI多功能的发展进行了分析。它指出天基预警雷达需要进一步研究的技术内容有雷达系统方案、天基雷达天线、雷达信息处理、空间计算、空间电源、空间结构、射频元器件、防辐射电子设备、自动目标识别、电子抗干扰措施(Electronic Counter-Counter Measures,ECCM)、新材料、热和振动控制、网络和信息融合、雷达集成和测试等。

美国预警和威胁告警技术计划集成产品小组(S&TWTPIPT)针对美国空军主要需求,即“不受限制、全天候、全天时、全球预警系统”,提出了多种天基雷达的顶层设计概念,具体见表1.1.2。

表1.1.2 美国天基雷达的顶层设计概念

表1.1.3列出了几个设计概念的技术参数。

表1.1.3 几个设计概念的技术参数

其余有关的研究计划包括MTI CONOPS、MTI Roadmap等,对天基动目标显示(Moving Target Indication,MTI)系统的检测对象、系统能力、特点、系统结构和发展规划等方面做了大量的研究工作。特别的,MTI Roadmap研究计划对美国的天基MTI系统的研究发展进行了规划,制定了近期、中期和远期的发展目标。其中,近期的发展目标是,部署一个天基预警雷达系统,具有GMTI能力;中期的发展目标是,部署一个天基预警雷达系统,可以实现全球的GMTI和区域性的AMTI能力;远期(至2025年)的发展目标是,利用60~80颗或更多卫星,完成全球的GMTI和AMTI任务。

美国空军于2001年提出天基雷达计划,旨在增强美国空军空间战略力量。该计划的任务是建造一个由8~10颗雷达成像卫星组成的星座,系统采用SAR、GMTI、AMTI和数字地图高度数据(Digital Terrain Elevation Data,DTED)等技术,为国防部和情报部门提供持久的全球情报、监视与侦察(Intelligence,Surveillance and Reconnaissance,ISR)信息。

天基雷达计划是由原来的发现者Ⅱ(DiscoverⅡ)计划演变而来的。发现者Ⅱ计划是美国国防部先进研究项目局(DARPA)在1998年支持的名为“监视、目标瞄准与侦察卫星”(Starlite)计划,其任务是在2010年发射两颗天基雷达成像演示验证卫星,然后再考虑下一步应用,部署由24颗卫星组成的实用性星座。但是,后来由于美国国会认为发现者Ⅱ计划需求不清,与国家侦察局(NRO)的“未来成像体系”(FIA)的任务分工不明,缺乏如何从演示验证过渡到实际应用的方案或设想,因此取消了该计划。

为了继续发展天基雷达成像侦察卫星,美空军于2001年提出了天基雷达计划。该计划与发现者Ⅱ计划的重要区别在于,天基雷达计划不需要经过演示验证,一步到位,直接建立实用星座。美空军认为,近年来在关键技术上已取得长足进步。因此,整个系统的全寿命成本将大幅度下降。2005年1月,美空军将天基雷达计划改名为空间雷达(Space Radar,SR)计划。美国空军与国家侦察局在2007年6月将这项计划定为绝密级计划,从2008年起,不再将计划确切的经费数字和研发进展的详细信息,在美国国防部预算文件中公开报道。

空间雷达计划将为美国国家情报部门和联合作战司令部提供全天候、全天时的监视、侦察能力。空间雷达是一部现代多功能雷达,它具备SAR成像、高分辨率地图信息(High Resolution Terrain Information,HRTI)、先进的空间情报、GMTI及全空域的监视能力。

计划改名建议源于2004年9、10月份成立的老虎队,老虎队由所有利益相关者、参与计划或直接面对用户的所有机构组成。创造出“空间雷达”这个新名称的目的是为了突出该计划拥有全新的综合能力。

美国空间雷达计划目前尚处于概念研究阶段。2004年4月,空军授予洛克希德·马丁公司和洛克希德·格鲁门公司各3000万美元的成本加固定酬金合同,研发天基雷达概念。2006年12月,空军授予这两家公司各4900万美元的成本加固定酬金合同,进行空间雷达的建模与仿真,开展研发风险和技术的论证,最终要求这两家公司都要提出一个空间雷达方案参加评选。方案重点是电扫阵列天线技术,最后选中一家公司为主承运商。

2009年,美国国防部部长罗伯特·盖茨提出有保密项目的2010年预算受到了影响。有分析认为,该项目一直备受技术风险大、成本费用不断攀升的困扰。该项目由空军和情报局共同开发,双方提出的系统要求差异很大。空军要求侧重重访率,情报局的要求则强调分辨率。既要同时满足空军和情报局的要求,又要成本可以承受,如此集成的任务几乎变得无法实现,最终很可能是各干各的。尽管空间雷达计划进行得并不顺利,但空间雷达的重要作用和重要性得到各方面的认可,开发工作仍在稳步进行。

世界上其他有实力的国家,如俄罗斯、加拿大、德国、法国、以色列、日本及印度等国,都在大力发展天基雷达。它们已经在开发天基SAR工作上取得了一定成绩,上述各国都有载有SAR的卫星在轨道上运行。 AR6XkmRyzNnQRq075GNJ/RAdEIuzGipotOYtNWK40r0eJz+8lgFFNbdNspMpFSIb

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