俄羅斯導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)最新發(fā)展

趙榮 張顯

（西安衛(wèi)星測(cè)控中心）

俄羅斯是世界上最早部署導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)的國(guó)家之一，為了應(yīng)對(duì)不斷發(fā)展變化的導(dǎo)彈威脅，自21世紀(jì)以來，俄羅斯逐步升級(jí)更新其原有的地基和天基導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)。天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星作為整個(gè)導(dǎo)彈預(yù)警體系中的重要組成部分，處于整個(gè)導(dǎo)彈預(yù)警體系最前沿，其效能高低直接影響到整個(gè)導(dǎo)彈預(yù)警體系能否有效完成任務(wù)。天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星利用其獨(dú)特的太空運(yùn)行軌道優(yōu)勢(shì)，具有偵察視角高、監(jiān)測(cè)范圍廣、預(yù)警時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，可為國(guó)家和軍隊(duì)實(shí)施彈道導(dǎo)彈防御提供及時(shí)有效的預(yù)警信息。目前，俄羅斯正在大力發(fā)展其新一代天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星“統(tǒng)一太空系統(tǒng)”（EKS），本文對(duì)俄羅斯的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展情況進(jìn)行了介紹。

1 發(fā)展歷程

俄羅斯的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)繼承于蘇聯(lián)，由“眼睛”（OKO）系列導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星組成。隨著該系統(tǒng)的老舊以及性能技術(shù)指標(biāo)的落后，再加上補(bǔ)網(wǎng)發(fā)射的不足，導(dǎo)致該天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，遠(yuǎn)不能滿足俄羅斯的導(dǎo)彈預(yù)警需求。最終，該系統(tǒng)在2014年被廢棄。老系統(tǒng)的退役加上新系統(tǒng)又沒有投入運(yùn)行，導(dǎo)致俄羅斯在一年多的時(shí)間里沒有天基導(dǎo)彈預(yù)警能力，全靠地基雷達(dá)提供導(dǎo)彈預(yù)警能力。事實(shí)上，為了順利接續(xù)天基導(dǎo)彈預(yù)警能力，俄羅斯從2000年就開始了新一代天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星EKS系統(tǒng)的研制工作，但直到2015年才完成第一顆衛(wèi)星的發(fā)射，至此正式開始了新一代天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)的部署和組網(wǎng)運(yùn)行工作。目前，EKS系統(tǒng)初步形成了3星組網(wǎng)工作模式。

2 “眼睛”導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星

蘇聯(lián)于20世紀(jì)60年代中期開始研制“眼睛”導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)。1972年該系統(tǒng)的第一顆衛(wèi)星發(fā)射，1978年系統(tǒng)初步運(yùn)行，1982年系統(tǒng)執(zhí)行戰(zhàn)斗值勤任務(wù)。該系統(tǒng)早期只具備對(duì)北美大陸的探測(cè)能力，后來才具備對(duì)北美大陸和海洋的探測(cè)能力?！把劬Α毕盗行l(wèi)星由俄羅斯拉沃奇金航天科研生產(chǎn)聯(lián)合體（NPO Lavochkin）負(fù)責(zé)研制，其中紅外傳感器由中央科學(xué)研究所（TsNII Kometa）研制，各類型號(hào)衛(wèi)星共發(fā)射了101顆。據(jù)報(bào)道，“眼睛”系統(tǒng)計(jì)劃由3顆靜止軌道衛(wèi)星和9顆大橢圓軌道衛(wèi)星組成，以提供全方位探測(cè)能力。由于“眼睛”衛(wèi)星的故障率較高、壽命較短，需要經(jīng)常更新，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)很難達(dá)到完全運(yùn)行能力。

“眼睛”系統(tǒng)主要由大橢圓軌道和地球靜止軌道這兩種不同軌道的衛(wèi)星構(gòu)成，互為補(bǔ)充。第一類衛(wèi)星運(yùn)行在閃電軌道，也就是大橢圓軌道，此類衛(wèi)星稱為US-K，一共發(fā)射了86顆。US-K衛(wèi)星的主要有效載荷為一個(gè)直徑50cm的紅外望遠(yuǎn)鏡，以太空為背景并采用掠射角觀察的方式（需要滿足從導(dǎo)彈發(fā)射點(diǎn)看衛(wèi)星的仰角小于12°），探測(cè)導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的紅外信號(hào)，同時(shí)輔有幾個(gè)比較小的紅外與可見光傳感器用于廣角探測(cè)。US-K系統(tǒng)在正常工作模式下至少需要4顆衛(wèi)星一同運(yùn)行，以保證對(duì)每一次預(yù)警信息進(jìn)行雙重監(jiān)測(cè)判正，從而減少系統(tǒng)的誤警概率。蘇聯(lián)為實(shí)現(xiàn)多重覆蓋從而提高可靠性，將其數(shù)量提高至9顆一同運(yùn)行。

US-K/KS衛(wèi)星概念圖

US-KMO衛(wèi)星概念圖

“眼睛”系列各型號(hào)首顆和最后一顆衛(wèi)星發(fā)射情況

第二類衛(wèi)星運(yùn)行在地球靜止軌道，此類衛(wèi)星稱為US-KS和US-KMO。地球靜止軌道導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的使用，使得天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)變得穩(wěn)固，即使大橢圓軌道在軌工作的“眼睛”衛(wèi)星少于4顆，系統(tǒng)也能夠?qū)χ攸c(diǎn)地區(qū)提供覆蓋質(zhì)量、探測(cè)可靠性較高的導(dǎo)彈發(fā)射探測(cè)。US-KS衛(wèi)星是US-K衛(wèi)星的衍生品，其設(shè)計(jì)制造同US-K衛(wèi)星基本一致，一共發(fā)射了7顆。US-KS衛(wèi)星在地球靜止軌道上同樣采用掠射角觀察的方式，能夠重點(diǎn)監(jiān)視從美國(guó)大陸上發(fā)射的彈道導(dǎo)彈。1981年蘇聯(lián)用“預(yù)報(bào)”（Prognoz）衛(wèi)星的名稱申請(qǐng)了7個(gè)地球靜止軌道衛(wèi)星軌位，包括24°(W)、159°(W)、12°(E)、35°(E)、80°(E)、130°(E)和166°(E)位置，其實(shí)是用于部署導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星。US-KMO衛(wèi)星是US-KS衛(wèi)星的改進(jìn)和升級(jí)型號(hào)，一共發(fā)射了8顆。US-KMO衛(wèi)星的主要有效載荷為一個(gè)直徑1m的紅外望遠(yuǎn)鏡，并配有一個(gè)4.5m長(zhǎng)的遮光罩。US-KMO衛(wèi)星同US-KS衛(wèi)星相比，最大的改進(jìn)是紅外傳感器已具備下視觀測(cè)能力，能夠以地球?yàn)楸尘疤綔y(cè)導(dǎo)彈發(fā)射，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)陸地和海洋上導(dǎo)彈發(fā)射的探測(cè)。

7個(gè)地球靜止軌道衛(wèi)星軌位

3 EKS導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星

由于“眼睛”系統(tǒng)在使用中問題過多且技術(shù)已經(jīng)落后，因此俄羅斯發(fā)展了新一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星“統(tǒng)一太空系統(tǒng)”（EKS），用于替代老一代的“眼睛”系統(tǒng)。EKS項(xiàng)目于2000年開始，之后俄羅斯國(guó)防部于2007年授予科羅廖夫能源火箭航天公司（RKK Energia）合同用于研發(fā)EKS系統(tǒng)，原計(jì)劃在2009年就開始進(jìn)行衛(wèi)星測(cè)試。后來由于一系列的問題，導(dǎo)致發(fā)射一再推遲，一直到2015年首顆衛(wèi)星才發(fā)射入軌。

EKS系統(tǒng)繼續(xù)采用“眼睛”系統(tǒng)的軌道組網(wǎng)模式，全系統(tǒng)約由10顆衛(wèi)星組成，并將搭配使用現(xiàn)代化的地面控制站以及升級(jí)后的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可以探測(cè)從陸地和海洋發(fā)射的彈道導(dǎo)彈，也能夠探測(cè)近程導(dǎo)彈以及部分巡航導(dǎo)彈發(fā)射。EKS系統(tǒng)完全組網(wǎng)運(yùn)行后，將成為技術(shù)、規(guī)模和能力上僅次于美國(guó)“天基紅外系統(tǒng)”的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)。據(jù)俄羅斯國(guó)防部之前報(bào)道，初期的EKS系統(tǒng)由6顆衛(wèi)星組成，將在2020年前完成組網(wǎng)工作，但從目前的部署進(jìn)度看，按計(jì)劃實(shí)現(xiàn)部署有難度。

EKS衛(wèi)星概念圖

EKS 衛(wèi)星曾被命名為“苔原”或“凍土”（Tundra）衛(wèi)星，目前已正式命名為“穹頂”（Kupol）衛(wèi)星，采用科羅廖夫能源火箭航天公司的USP衛(wèi)星平臺(tái)研制，質(zhì)量大于2200kg，星上攜載的紅外望遠(yuǎn)鏡由中央科學(xué)研究所研制，采用紫外、紅外和可見光等多波段探測(cè)導(dǎo)彈發(fā)射，探測(cè)靈敏度遠(yuǎn)高于“眼睛”衛(wèi)星，且擁有比“眼睛”衛(wèi)星更大的探測(cè)視角，與“眼睛”衛(wèi)星相比整體性能獲得巨大提升。衛(wèi)星具備較強(qiáng)的星上數(shù)據(jù)處理能力，而以前這些數(shù)據(jù)處理必須在地面上進(jìn)行。衛(wèi)星還攜帶有一對(duì)太陽(yáng)能帆板提供電力。此外，EKS衛(wèi)星還可能攜帶應(yīng)急通信有效載荷，能夠提供一定程度的通信服務(wù)，可在核戰(zhàn)爭(zhēng)等緊急情況下進(jìn)行軍事通信，將信息傳輸給俄軍反導(dǎo)部隊(duì)或者將作戰(zhàn)指令傳輸給俄軍戰(zhàn)略導(dǎo)彈部隊(duì)以對(duì)核打擊做出反應(yīng)。

俄羅斯于2015年11月17日、2017年5月25日和2019年9月26日分別發(fā)射了首顆、第2顆和第3顆EKS導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，分別命名為宇宙－2510衛(wèi)星、宇宙－2518衛(wèi)星和宇宙－2541衛(wèi)星。前3顆發(fā)射的EKS衛(wèi)星都運(yùn)行在大橢圓軌道。其中，第3顆EKS衛(wèi)星發(fā)射入軌后，經(jīng)過一系列的軌道調(diào)整已進(jìn)入正式工作軌道，形成了3星組網(wǎng)工作。俄羅斯國(guó)防部副部長(zhǎng)于2019年12月在接收媒體采訪時(shí)首次正式披露，俄軍的天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)在試驗(yàn)性戰(zhàn)斗執(zhí)勤期間探測(cè)到64次彈道導(dǎo)彈和136次運(yùn)載火箭發(fā)射，包括35次外國(guó)彈道導(dǎo)彈和97次外國(guó)運(yùn)載火箭發(fā)射。

3顆EKS衛(wèi)星采用傾角約63°的大橢圓軌道，軌道周期約為12h，遠(yuǎn)地點(diǎn)在北半球，主要對(duì)北半球高緯度地區(qū)進(jìn)行預(yù)警監(jiān)視，重點(diǎn)是美國(guó)和兩大洋地區(qū)，已初步具備對(duì)北半球高緯度地區(qū)一天24h的監(jiān)視，形成了一定的早期預(yù)警能力。俄羅斯國(guó)防部長(zhǎng)謝爾蓋·紹伊古在2019年12月24日舉行的國(guó)防部擴(kuò)大會(huì)議上表示，第4顆EKS衛(wèi)星將于2020年發(fā)射。推測(cè)EKS系統(tǒng)后續(xù)也會(huì)引入地球靜止軌道衛(wèi)星，建成一個(gè)包括大橢圓軌道和靜止軌道衛(wèi)星的天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)陸地和海洋的全球覆蓋監(jiān)視，并重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)北美大陸的監(jiān)視。

EKS衛(wèi)星發(fā)射情況

4 導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星地面控制中心

“眼睛”衛(wèi)星基本不具備星上數(shù)據(jù)處理能力，需要實(shí)時(shí)將探測(cè)數(shù)據(jù)下傳至地面控制中心，然后再將數(shù)據(jù)傳送至俄軍的導(dǎo)彈預(yù)警中心。地面控制中心主要負(fù)責(zé)導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的控制管理、數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)處理和情況研判等。

“眼睛”系統(tǒng)主要有2個(gè)專用的地面控制中心，一個(gè)稱為東部地面控制中心，位于俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)共青城，地理坐標(biāo)為50°20′57″(N)，137°11′22″(E)。中心擁有7個(gè)直徑25m的大型天線，安裝在45m高的球形天線罩內(nèi)。該中心主要負(fù)責(zé) 159°(W)、130°(E)、166°(E)軌位的地球靜止軌道導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星以及大橢圓軌道導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的管理。另一個(gè)稱為西部地面控制中心，位于莫斯科附近Kurilovo的謝爾普霍夫－15（Serpukhov－15）軍事管制區(qū)，地理坐標(biāo)為 55°04′06″(N)，37°02′29″(E)。從遙感影像圖看，該中心擁有8個(gè)大型天線，主要負(fù)責(zé) 24°(W)、12° (E)、35° (E)、80° (E)軌位的地球靜止軌道導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星以及大橢圓軌道導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的管理。

“眼睛”系統(tǒng)地面控制中心

據(jù)報(bào)道，“統(tǒng)一太空系統(tǒng)”將繼續(xù)使用“眼睛”系統(tǒng)原有的衛(wèi)星地面控制中心，并對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造，以適應(yīng)新系統(tǒng)的使用。

5 結(jié)束語(yǔ)

俄羅斯EKS系統(tǒng)成為了整個(gè)國(guó)家導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)，減少了探測(cè)彈道導(dǎo)彈發(fā)射所需的時(shí)間，并提高了導(dǎo)彈探測(cè)的可靠性和效率。目前，俄羅斯的天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)正處于更新?lián)Q代的部署期，EKS系統(tǒng)很大程度上延續(xù)了“眼睛”系統(tǒng)的運(yùn)行模式。俄羅斯已經(jīng)發(fā)射了3顆EKS衛(wèi)星，并在2020年也有EKS衛(wèi)星的發(fā)射計(jì)劃，將逐步實(shí)現(xiàn)其EKS系統(tǒng)的初期部署目標(biāo)。如果EKS系統(tǒng)最終能夠按計(jì)劃順利實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)部署，那么將成為俄羅斯復(fù)興其導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)的標(biāo)志，真正實(shí)現(xiàn)天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星和地基導(dǎo)彈預(yù)警雷達(dá)的協(xié)同組網(wǎng)運(yùn)行，有效增強(qiáng)本國(guó)的導(dǎo)彈防御能力。