新一代“太空篱笆”：虽不完美 却意义重大

首发自：中国航天报

作者：兰顺正

近日，美国国防部首席武器测试员五角大楼作战测试与评估主任向国会发布的报告称，美国空军可以在2月份宣布新一代“太空篱笆”（ Space Fence）的初步作战能力。此前，美国空军空间和导弹系统中心12月10日宣布，该系统正进入试运行阶段，这表明该系统正逐渐接近被正式接受为常规军事用途。

“太空篱笆”是指使用多个地基相控阵雷达站构成的一个连续波空间探测系统，由美国联合太空行动中心操作，旨在通过探测和跟踪太空中的物体来提供空间态势感知，然后将这些数据输入美国空军的太空监视网络。该系统主要用于探测近地轨道上的目标，同时也可用于中地球轨道和地球同步轨道上的目标。

“太空篱笆”的前身可以追溯到冷战初期，1957年苏联发射第一颗人造卫星后不久，美国海军就开始组建系列雷达发射机和接收器，这就成为了“太空篱笆”的雏形。“太空篱笆”的工作原理是依靠地面雷达站的相控阵线性天线产生一个与地面垂直的扇形波束，形成一道“篱笆”，接收穿越篱笆的目标回波，并测量出它们的位置、轨迹和速度矢量。

但是，老一代“太空篱笆”也有着自己的缺点。如该系统波束覆盖范围有限，存在探测空白（主要对轨道倾角约30°--150°范围的卫星进行探测）。同时对一般空间目标重复监视的时间间隔长达5 天，远远不能满足美军的需求。另外该系统中对深空目标的探测能力也存在很大不足。针对这些情况，2014年，美军开始建设第二代“太空篱笆”，期望通过该项目大幅提升空军跟踪太空垃圾和其他较小物体的能力。新一代“太空篱笆”项目由美空军装备司令部( AFMC) 电子系统中心( ESC) 主导，2014年6月美国国防部宣布洛马公司拿到该项目的合同，价格9.14亿美元。

新一代“太空篱笆”空间监视系统主要由探测雷达站和作战指挥中心两大部分组成，而探测雷达站又分为两处。其中，位于马绍尔群岛夸贾林岛礁的陆军罗纳德里根弹道导弹试验场是系统雷达主站。该地靠近赤道，对于“太空篱笆”监控目标区域中低轨道监视十分有利，每天几乎都有两次卫星过顶机会。此站的监视雷达则使用比甚高频频率更高的固态 S 波段雷达，取代目前系统中用于完成在轨空间目标探测的甚高频波段雷达。更高的频率可提供更好的精度和分辨率，将使系统的目标跟踪能力从篮球大小提高到高尔夫球大小的量级，这种对微卫星和碎片的探测能力是当前系统所不具备的。据悉，该雷达采用了双静态设计，有单独的发射和接收天线，发射天线大概有网球场一般大，而接收天线则大概有篮球场那么大。而位于澳大利亚西部安提瓜地区的则是备用站，装备一部C波段雷达和一部天文望远镜。据称，“太空篱笆”雷达系统的分开部署是为了提供更好的空域覆盖，特别是在南半球。系统作战中心位于阿拉巴马州的亨特斯维拉，该中心同时也是美国陆军空间与导弹防御司令部罗纳德里根弹道导弹试验场的指挥控制中心。

2016年1月底，美国新一代“空间篱笆”首次成功持续跟踪卫星目标，并完成了端对端雷达闭环试验。此次试验为“空间篱笆”项目后续雷达技术能力完善提供经验，并能有效降低该项目在马绍尔群岛部署全尺寸S波段雷达的风险。此次根据美军的测试，新一代“太空篱笆”已经检测到以前未观察到的或未跟踪的对象。美军预测，一旦太空篱笆完全建成并投入使用，可跟踪的空间目标数量将由目前2万个增至20万个左右。

个人认为，尽管现在新一代“太空篱笆”还并不完美，如其虽然能够满足跟踪低空轨道物体的精度要求，可在高轨道物体(包括MEO和GEO)的精度方面没有表现出类似的能力，但该系统的日渐成熟对于提升美军的太空态势感知能力有着重大意义。太空态势感知能力即：对太空目标进行探测、跟踪、分类，确定其性质和其他重要参数的能力。美国向来重视自身在太空中的优势，对于美军而言，保持太空优势的首要条件是太空态势感知，掌握复杂的太空状况十分必要。美国太空态势感知系统是在太空监视系统基础上发展起来的，始建于20世纪50年代末。美军太空态势感知系统所提供的信息，在和平时期用于更新航天器轨道数据库，防止太空碎片撞击飞船、 航天飞机、空间站和卫星，避免发生在轨碰撞。同时它还是用于发布敌方卫星过顶预警、 编制太空作战序列、监测或预报太阳活动等太空气象事件、预测或预警小行星撞击地球等灾难的重要手段。在战争时期，良好的太空态势感知系统则是实施太空攻防对抗的基础，可以实现太空战场环境单向透明。随着现在美国着力打造“天军”，未来在外空爆发军事冲突的可能性正在上升，而拥有更强太空态势感能力的一方无疑会更能获得主动，因此对于美国新一代“太空篱笆”，各方应予以重视。