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美HBTSS和PWSA衛星組網,飛彈或暴露無遺

作者:中華網軍事

翟嘉琛 謝豪 趙颢翔 李國文

2024 年 2 月 4 日,美國太空發展局和美國飛彈防禦局向地球軌道發射了六顆人造衛星,其中包括兩顆 HBTSS(高超音速飛彈和彈道飛彈的空間傳感器)衛星,旨在跟蹤高超音速和彈道飛彈,以及其他複雜的空中目标, 和四顆PWSA(擴增作戰部隊太空架構)衛星。根據太空發展局技術總監弗蘭克·特納的說法,HBTSS和PWSA衛星将是第一個能夠直接控制地面武器系統的衛星。美HBTSS和PWSA衛星的成功組網,或将意味着在美國眼中,飛彈行蹤暴露無遺。

HBTSS——高超聲速武器的螢幕

HBTSS的前身,是美軍飛彈防禦局正在努力建造的高超音速和彈道追蹤空間傳感器,是一種在軌道上的傳感器層,能夠檢測和追蹤該國目前的飛彈防禦體系結構無法處理的高超音速武器,該系統計劃被内置到航天局低地球軌道衛星群中。HBTSS(高超聲速和彈道追蹤空間傳感器)項目旨在開發一種功能強大,價格合理,生存能力高且擴充能力強的太空傳感器,用以探測和跟蹤高超聲速飛彈等先進武器。

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▲圖1 HBTSS系統衛星概念圖

HBTSS系統由部署在低軌道商業衛星上的約200個50-500千克的傳感器載荷組成。系統部署後,一是主要彌補對高超聲速武器預警探測能力的不足,形成對高超聲速武器的全程跟蹤能力;二是可以與“天基紅外系統”、下一代“過頂持續紅外”系統共同覆寫飛彈主動段,增強對先進彈道飛彈的預警能力。該系統計劃2021-2022年開始進行天基示範試驗驗證,2025年後實作部署運作。

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▲圖2 由HBTSS組成的ABM系統

美國飛彈防禦局于2018年啟動HBTSS衛星的開發,L3Harris Technologies Inc和諾斯羅普·格魯曼公司被選為該衛星的開發商和建立者。預計整個 HBTSS 衛星星座應在 2026 年底前部署,将允許跟蹤高超音速和彈道飛彈的整個飛行過程,從發射到使用攔截飛彈摧毀。這種能力将使反飛彈防禦(ABM)系統甚至可以在目标進入雷達覆寫區域之前發射反飛彈飛彈。這種能力,意味着美國在未來戰争中不在受到高超聲速飛彈等武器的威脅。試想,敵對國家才剛發射一枚高超聲速飛彈,遠在太空中的美國HBTSS系統已經鎖定了這枚飛彈,時刻計算其運動軌迹,很輕易就可以實施攔截。甚至,哪怕這枚飛彈的目标不是美國,他們依然能監視到。

PWSA——嚴整的太空作戰架構

美國太空發展局(SDA)準備在Link16資料鍊示範衛星、雷射鍊路、黑傑克項目、商業遙感衛星等太空技術基礎上,建構新的軍用星座,稱之為“國防太空架構”,後來改名為“可增殖作戰單元空間架構”(PWSA),這一星座融合了通信、監測、跟蹤、導航和态勢感覺等多種功能,大部分衛星位于LEO軌道,少部分位于中高軌道。

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▲圖3 PWSA的空間立體分布示意

美太空發展局局長圖涅爾稱,此次改名以更好地反映該計劃的網絡特點,将太空載荷以最快的速度發射入軌的核心使命并未改變。“擴散的作戰人員太空架構”不僅更難被對手瞄準,還能加快傳遞太空能力;28顆初始配置的Tranche 0衛星将于2023年3月和6月分兩次發射;174顆的Tranche 1衛星将于2024年9月開始發射,總共有10次發射,基本每月一次。地面系統的開發工作也進展順利,兩個主要的網絡和營運中心分别位于阿拉巴馬州陸軍紅石兵工廠和北達科他州大福克斯空軍基地,另外還将在全球建立約十幾個地面站,進行資料的下行傳輸。

PWSA系統具體可分為七個層次工作,分别為傳輸層、跟蹤層、導航層、托管層、威懾層、作戰管理、支援層。傳輸層搭載Ka波段空對地通信鍊路、四個光通信終端、一個Link16有效載荷,以及戰鬥管理、指揮、控制和通信(BMC3)計算存儲子產品。跟蹤層将配備紅外傳感器來發現和跟蹤飛彈威脅,還可以跟蹤高超聲速飛行器。導航層本身實際上并不是一個星座,也不打算替代GPS,它是由傳輸層衛星形成的附加能力,但确實能發揮導航的作用效果。由于覆寫全球的網狀網絡的性質,傳輸層衛星将能夠傳輸精确的位置、導航和授時(PNT)資料。托管層則具備情報、監視和偵察(ISR)功能,ISR衛星負責探測和跟蹤地面目标。SDA除了推出自己的托管層星座外,還将整合已經收集傳感資料的商業衛星,以及由國家偵察局和其他情報機構營運的間諜衛星。

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▲圖4 PWSA的七個層次

威懾層可以提供太空态勢感覺能力,探測和跟蹤太空物體,避免衛星碰撞。除此之外,還将研發監視地月空間的關鍵飛行器,将太空軍事推進到更廣的空間。戰鬥管理層說的是每個傳輸層衛星都攜帶的有效負載,使用計算機動态管理衛星以及各層之間的互動。該層将托管在大多數衛星上,負責在軌處理資料(或“邊緣計算”)。支援層包含地面指揮與控制設施和使用者終端,提供快速響應發射服務。

合作組網,實作原架構外威懾武器全監控

HBTSS和PWSA衛星計劃中寫到,“它們應該探測高超音速和彈道飛彈,以及其他類型的目标”。相較于原來的防禦體系結構,HBTSS和PWSA衛星組網的結構功能不僅補充了原防禦監控架構中對高超音速飛彈和彈道飛彈監控防禦能力的缺失,其中所提及的其他類型的目标,也引人思考。

據悉,HBTSS和PWSA衛星系統最初不僅針對戰略綜合體(例如洲際彈道飛彈或 Avangard 型高超音速滑翔彈頭)進行了銳化,而且還針對作戰戰術飛彈(例如锆石、金紮爾等)進行了銳化。但如果是這樣的話,那麼 HBTSS 和 PWSA 衛星網絡肯定會看到伊斯坎德爾飛彈、Kh-22 和 Kh-32 航空彈道飛彈、Onyx、Granit、Bazalt 和 Vulcan 類型的反艦飛彈 (ASM)。而這也意味着,在美國眼裡,對方的飛彈剛剛發射,便在眼中一覽無餘,在地面雷達站偵察範圍外,行動軌迹便已經被捕獲的一幹二淨。

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▲圖5 HBTSS和PWSA衛星系統正在對飛彈進行偵查

由上述可以看到,美國不僅積極重視太空領域軍事發展,而且已經取得了顯著成果。在HBTSS和PWSA衛星系統下,高超聲速飛彈和彈道飛彈及其他原監控防禦體系之外的飛彈軌道武器,行蹤将暴露無疑。顯然,HBTSS和PWSA衛星的成功組網又将為美國在戰争中赢得先機,或将帶動全球性的太空軍事化發展熱潮。