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美国“一箭三星”发射地球同步轨道空间态势感知卫星
作者: 来源 : 时间:2014-12-25 字体<    >

1 项目背景

  (2014-12-18 国际太空) 随着空间拥挤、竞争、对抗(3C)趋势日益加剧,空间安全问题已成为航天界关注的焦点。美国作为世界上拥有空间资产最多、对空间依赖性最强的国家,近年来的全球空间环境变化引发了其对空间安全的高度担忧,主要表现在以下3个方面:一是全球空间力量格局由美国一超独霸向多极化发展,美国的空间优势受到削弱;二是常驻空间物体数量快速增加,除了可跟踪编目的23000余个空间目标,还存在数十万计难以探测跟踪的空间碎片,对空间系统形成潜在威胁;三是空间准入门槛大幅降低,越来越多的国家已经拥有或正在发展空间系统和具有反卫星潜力的进入空间系统,使美国空间系统在面临碎片撞击等自然威胁之外,还面临人为攻击威胁。

  美国空间监视网跟踪的空间目标

  空间态势感知(SSA)作为了解和应对空间安全威胁的基础能力受到高度重视。美国近年来发布的《国家航天政策》、《国家安全空间战略》等顶层文件都明确提出要大力发展空间态势感知能力,2013年美军发布的新版《空间作战条令》(JP 3-14)将空间态势感知提升为空间作战的一级任务领域,进一步强调空间态势感知对空间作战的重要性。在需求牵引和政策支持下,服务于军、民的空间态势感知成为美国当前空间能力发展的重要方向和优先领域。美国近年来启动地基“空间篱笆”(Space Fence)雷达系统换代升级,发射首颗“天基空间监视”(SBSS)卫星,并开展空间监视微纳卫星技术演示验证等一系列工作,发展和完善空间态势感知能力。

  地球同步轨道是空间中的战略要地,其上运行着各国的导弹预警卫星、军事通信卫星等核心空间系统,因此对地球同步轨道目标的监视尤为重要。目前地球同步轨道空间目标监视主要依靠地基光学探测系统,但因其受部署位置、观测时间和气象条件等因素限制,美国逐渐将发展的重点转向天基空间监视系统。美国曾于2006年秘密发射了2颗“微卫星技术试验”(MiTEx)卫星,演示验证了地球同步轨道巡视卫星技术,成功进行了目标抵近侦察和技术分析任务。GSSAP卫星正是在MiTEx卫星的基础上发展的业务型高轨巡视卫星,与低轨SBSS卫星构成综合天基空间目标监视体系,大幅提升了高轨空间态势感知能力。

2 卫星概况

发射及入轨方式

  此次任务采用“一箭三星”发射,2GSSAP卫星为主载荷,ANGELS卫星为次载荷,置于火箭次级载荷适配器(ESPA)上。火箭上面级多次点火直接将3颗卫星送入地球同步轨道,到达预定轨道后,先行释放2GSSAP卫星,之后再释放ANGELS卫星。

GSSAP卫星

  GSSAP是美国空军秘密发展的业务型高轨巡视卫星项目,又称为空军航天司令部任务-4AFSPC4)。GSSAP项目一直被美军严格保密,直到20142月份,美国空军航天司令部司令谢尔顿在一次讲话中高调宣布美军将在2014年发射2GSSAP卫星,外界才知晓其存在。但美军并未公开卫星技术途径与载荷参数等核心信息,仍处于保密状态。

  根据美国空军在官方网站公布的信息,2GSSAP卫星将部署在比地球同步轨道略低或略高的轨道上,通过与地球同步轨道目标的相对漂移实现地球同步轨道全轨道巡视探测。GSSAP卫星采用光电探测载荷,可提供准确的目标飞行轨道和特征数据,观测结果汇入空间监视网(SSN)。卫星由位于施里弗空军基地的美国第50航天联队第一空间操作中队运行管理。

  此次发射的2GSSAP卫星由轨道科学公司(OSC)担任总承包商。美国空军计划在2016年再发射2颗替代卫星。

ANGELS卫星

  ANGELS卫星是美国空军研究实验室(AFRL)发展的高轨抵近巡视技术试验卫星。轨道科学公司为ANGELS卫星主承包商。卫星质量约100kg,设计寿命1年。

  ANGELS卫星进入预定的地球同步轨道后,从德尔他-4火箭上面级上释放,并以上面级为目标进行逼近、绕飞、悬停等操作,测试星上导航系统和态势感知载荷性能,评估卫星自主探测、跟踪、监视空间目标,掌握目标特性和活动意图的能力。

  在演示验证任务中,ANGELS卫星将在轨试验自主任务规划与执行技术和地球同步轨道GPS接收机结合高性能加速度计的测定轨技术。卫星采用了美国航空航天局(NASA)开发的先进算法,能够利用GPS旁瓣信号进行连续导航定位。

  ANGELS卫星在轨演示验证任务完成后,美军可能在其技术基础上进一步发展能够自主伴飞在己方高轨卫星周围的护卫小卫星,提供实时连续的威胁告警、攻击防御和受损评估等功能。

3 GSSAP卫星的初步分析

  GSSAP卫星是美军在MiTEx高轨巡视技术试验卫星基础上发展的业务型系统,标志着美军高轨巡视技术已发展成熟,开始正式装备部队,形成实战能力。以下将根据美国官方和权威航天网站发布的GSSAP卫星的公开信息,结合美军已完成的MiTEx高轨巡视技术试验卫星的情况,对美军未公开的GSSAP卫星的载荷设计和任务能力进行初步分析。

4 结束语

  空间系统在国家政治、经济、军事等领域的地位日益提升,已成为国家安全的重要组成部分。空间态势感知作为保障空间安全的基础能力,已成为美国等航天大国高度重视和优先发展的领域。GSSAPANGELS项目的实施将使美军对高轨高价值空间目标监视的精细度和实时性得到进一步提升。美军不仅将实现对GEO上运行的各国高价值卫星的严密跟踪和监视,并通过技术侦察和分析,掌握每颗卫星的任务功能、构型配置、性能指标、活动规律等信息,还能用于监视各国的空间行动和技术试验,全面了解其意图、过程和效果,强化空间态势的单向透明优势。此外,GSSAP卫星作为地球同步轨道机动平台,还可能具备空间进攻潜力,应引起我国高度重视,加紧研究应对策略。

   

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