美国试验小卫星XSS_10系统
航天器姿态动力学与控制(哈尔滨工业大学) ——李立涛
第4章 自旋、双自旋航天器姿态动力学
不变平面和不变线的定义 Poinsot椭圆在不变平面上的无滑动滚动
第4章 自旋、双自旋航天器姿态动力学
推力倾斜的自旋航天器
第4章 自旋、双自旋航天器姿态动力学
带有姿控推力器的自旋航天器
第4章 自旋、双自旋航天器姿态动力学
美国探险者一号卫星
第4章 自旋、双自旋航天器姿态动力学
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C S SSC CC
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有能量耗损时的本体极迹
第4章 自旋、双自旋航天器姿态动力学
一般准刚体的姿态动力学模型
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空间新技术试验卫星获首批科学成果
空间新技术试验卫星获首批科学成果
作者：
来源：《科技创新与品牌》2022年第09期
9月5日，科技日报消息称，经过一个月的在轨测试，中国科学院微小卫星创新院抓总研制的创新X系列首发星，即空间新技术试验卫星（SATech-01）工作正常，搭载的多个科学载荷按计划开展了测试，并获得首批科学成果。
SATech-01卫星搭载的伽马射线暴探测载荷（HEBS）已首次加电开始在轨测试。
在此期间，HEBS探测到其在轨运行以来的首个伽马暴，表明HEBS已经具备伽马暴的探测研究能力。
HEBS与我国前期发射运行的“慧眼”卫星和“怀柔一号”极目卫星已组成伽马射线爆发天体探测网络。
同时，SATech-01卫星搭载的龙虾眼宽视场X射线望远镜载荷成功获得一批天体的真实X射线实测图像和能谱，这是国际上首次獲得并公开发布的宽视场X射线聚焦成像天图。
GALILEO1 卫星导航定位系统
发射天线
搜索救援有效荷载（S&R） 搜索救援有效荷载（S&R）
频率：
– 406MHZ上行 – 1544MHZ下行 – 20kg，100W
GALILEO卫星发射（一） GALILEO卫星发射（一）
运载能力 每次可携 带卫星数 （GALILEO系统 中等高度轨道卫星） Ariane 5/ESB Proton M Breeze M SoyuzST 2003 Soyuz Fregat Delta IV Delta IV Heavy 6500 4870 1520 1140 1718 6619 8 6 2 1 2 8 可利用性 至2005年 现在 2003 现在 2001 2001
GALILEO卫星发射（二） GALILEO卫星发射（二）
Ariane 5运载火箭
地面监测与监控部分（一）
中等高度轨道卫星
控制和星 座管理 （GCS） 完好性数 据监测和 发展 （EIDS）
L波段
L波段
S波段
S波段
TTC ICC IULS OSS Network
IMS Network NSCC
完好性检测和分发处理部分
伽利略计划的进度安排
定 义 阶 段 （ 1999 该阶段已在2001年宣告结束。 年宣告结束。 该阶段已在 年宣告结束 － 2000 ） 开发阶段（2001－2005） 开发阶段（ － ） 开发和在轨验证阶段，目前正在进行，主要工作有： 开发和在轨验证阶段，目前正在进行，主要工作有： 汇总任务需求；开发2－4个卫星和地面部分；系统 汇总任务需求；开发 － 个卫星和地面部分； 个卫星和地面部分 在轨验证。 在轨验证。 部署阶段（ 部署阶段（2006－2007） － ） 进行卫星的发射布网，地面站的架设， 进行卫星的发射布网，地面站的架设，系统的整体 联调 。 运营阶段（ 运营阶段（2008－ ） － 商业营运阶段，提供增值服务。 商业营运阶段，提供增值服务。
美国太空试验国际影响与对外应对举措
天候 观 测 的 特 点，可 大
微小目标
幅度提高 美 国 深 空 物 体
的探测能力
２０１０年 发 射 了 第 一 颗 ＳＢＳＳ 卫星
空间遥操作 机器人 （ＳＴＰ）
１９９２年 开 始， 由 ＮＡＳＡ 空间 办 公 室 负 责，用 于
１９９２年 －１９９７年 研究远程 机 动 和 遥 操 作 机器人技术
———
轨道快车 （ＯＥ）
１远距离机动交会
由 ＡＳＴＲＯ 和 组成
ＮＥＸＴＳａｔ ２００７年 ３月 ８日
２近距离机动 ３接近与捕获 ４空间对接及在轨操作
５空间目标释放与分离
１在轨燃料加注 ２在轨电池 ／ＯＲＵ更换 ３高自 主 等 级 的 空 间 目 标 接 近与捕获 ４全 自 主 “环 绕 飞 行 与 捕 获” 操作
成果及进展 对天基 可 见 光 相 机 在 空 间 监 测方 面 的 性 能 进 行 评 价， 包 括大 范 围 搜 索 能 力、 对 地 球 同步 轨 道 的 监 测 能 力、 定 轨 及光度 测 量 能 力 和 获 取 背 景 和目标数据能力
［收稿日期］ ２０１８－０７－０９
［作者简介］ 杨帆，女，讲师，博士，研究方向：信息系统、数据挖掘。
第 ４０卷第 ２期 ２０１９年 ４月
国防科技
ＮＡＴＩＯＮＡＬＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ４０，Ｎｏ２
Ａｐｒ２０１９
美国太空试验国际影响与对外应对举措
杨 帆，段小波，耿文东
（航天工程大学，北京 １０１４１６）
［摘 要］ 本文研究了美国太空试验的对外应对举措及其国际影响，并对其应对举措进行总结分析，提出实施太空试验 时应如何借鉴美军的做法，从宣传层面提出应实施的对外应对举措。所提出的太空试验应对外对举措对如何实施太空试验及其 相应的对外宣传、科学研究及政策制定具有指导意义。
美国空军卫星控制网的现状与发展趋势
美国空军卫星控制网的现状与发展趋势1 前言美国的军用卫星在近年的几场局部战争中对夺取战争胜利起了决定性的作用，从而引起全世界对军事航天的高度重视，军用卫星已从过去仅起战场支援作用变为决定战争胜负的重要因素之一。
在军事航天领域处于领先地位的美国非常清醒地认识到军事航天优势对未来战争意味着什么，为了保持其空间优势，保障军事航天系统的正常工作，抵御外来的空间袭击，他们率先成立了新的军种——“天军”，专门负责军事航天系统的控制保障工作。
保障军事航天系统正常运行主要依靠军事航天测控网。
美国的军事航天测控网与民用测控网是分开的，自成体系，独立运行。
目前，美国的主要军事航天测控网包括：空军卫星控制网（AFSCN）、海军卫星控制网（NSCN）、海军研究实验室卫星控制网、陆军卫星控制网、NOAA卫星控制网和几个军用卫星专用控制网。
其中，空军卫星控制网是规模最大也是最重要的多用户军事航天测控网。
该网于1959年初步建成，为美国绝大多数军事航天任务提供测控服务，目前该网控制的卫星数多达90 多颗。
该网的设备是为支持多种军用卫星系统而设计的，卫星之间共享天线和软件，采用较低的数据速率与卫星进行间断通信，因此成本较低。
空军卫星控制网的主要功能是控制卫星平台，此外还能提供其它保障功能，如卫星正常运行前的发射段跟踪和早期轨道跟踪，以及出现异常情况时对卫星的遥测和遥控。
空军卫星控制网控制的主要军用卫星系统包括国防卫星通信系统（DSCS）、舰队卫星通信系统（FLTSAT）及其后续卫星——UHF（超高频）卫星系统（UHF F/O），另外还对国防气象卫星计划（DMSP）、全球定位系统（GPS）、国防支援计划（DSP）和Milstar卫星通信系统提供辅助测控。
其它军事测控网规模小得多，海军卫星控制网负责支持15颗通信和导航卫星的运行和放在其它卫星上的一些通信包；海军研究实验室卫星控制网支持着28颗保密卫星和科学卫星任务；陆军卫星控制网控制着11颗在轨国防卫星通信系统卫星（DSCS）的有效载荷和通信网络（空军卫星控制网负责控制卫星平台）；NOAA卫星控制网支持着4颗环境卫星和4颗备用卫星的运行。
国外网络电磁空间攻防技术发展
国外网络电磁空间攻防技术发展齐维孔;李明;刘乃金;周钠【摘要】目前,美国、俄罗斯、德国、韩国等国均成立了网络电磁空间作战部队,保证己方网络电磁空间安全,同时具备杀伤别国网络电磁空间的能力,网电作战研究已经展开.尤其是最近,韩国和朝鲜之间的网络战,引发各国的强烈关注.在分析网络电磁空间概念与内涵的基础上,阐述了网络电磁空间与其他空间的关系,并分析了国外网络电磁空间技术的发展,为相关技术的研究提供参考.【期刊名称】《航天电子对抗》【年(卷),期】2014(030)001【总页数】4页(P5-8)【关键词】网络电磁空间;对抗技术;防御技术【作者】齐维孔;李明;刘乃金;周钠【作者单位】中国空间技术研究院,北京100094;中国空间技术研究院,北京100094;中国空间技术研究院,北京100094;中国空间技术研究院,北京100094【正文语种】中文【中图分类】TN970 引言网络电磁空间是陆、海、空、天之外的第五空间，并存在于上述四个领域的交叠处。
该空间就是一个作战域，一方面可通过发送病毒、信息篡改、逻辑炸弹、网络入侵、节点攻击等手段，破坏敌方网络系统，造成敌国指挥控制系统的瘫痪；另一方面可通过物理层、链路层、网络层、应用层等多层防御技术，保护己方网络系统，夺取电磁空间和网络空间的制信息权。
目前，美国、俄罗斯、德国、韩国、朝鲜等国均成立了网电作战部队，保证己方网络空间安全，同时具备杀伤别国网络的能力，网电作战研究已经展开。
本文在分析网络电磁空间概念与内涵的基础上，阐述了国外网络空间攻防技术的发展状况。
1 网络电磁空间概念与内涵国外对网络电磁空间的认识还在不断发展和变化的过程中，由最初的认为“网络电磁空间”就是电脑空间、网络空间，甚至简单地认为就是互联网，到现在的“涵盖所有电磁频谱的物理领域”，其概念和内涵在不断拓展和深入。
即使是在该领域内处于研究前沿的美国，对网络电磁空间内涵的认识也是一个不断发展并丰富的过程。
对新军事革命的理解
对新军事革命的理解发展过程新军事革命是一个长期的发展过程。
从军事技术形态的发展及其影响来看，新军事革命的发展过程主要是：①起步阶段。
开始于20世纪60年代末期，持续到20世纪80～90年代。
主要标志是精确制导武器、超视距探测跟踪系统、指挥自动化系统等武器装备的出现，作战方式上超视距精确打击。
世界主要发达国家和发展中国家都已先后进入了这一阶段，其中美国已基本上完成了这一阶段的任务，英、法、德、日等发达国家在许多方面取得了进展，俄罗斯开始积极筹划和实施新军事革命，中国、印度、巴西等发展中国家也开始了本国的新军事革命。
②展开阶段。
大致起始于20世纪90年代，将持续到21世纪30年代。
主要标志是信息技术和其他高新技术大力发展，武器装备更新换代的步伐加快，新的军事理论层出不穷，军队规模缩小、结构优化，敌对双方的较量从超视距精确打击逐步转变为信息控制。
③完成阶段。
估计要持续到21世纪下半叶。
主要标志是机器人部队和新概念兵器的出现，武器装备、军事理论、军队编成等都将发生根本性变革，全新的智能化军事体系将完全取代机械化军事体系，整个军事系统将发生全面的根本性变革。
[1]形态改造新军事革命是要把工业时代的机械化军事形态改造成信息时代的信息化军事形态。
表现在军队形态上，就是把工业时代的机械化军队改造成信息时代的信息化军队；表现在战争形态上，就是由机械化战争形态转变为信息化战争形态。
因此，新军事革命的基本内容就是对构成军事系统的一系列要素进行革新，包括：①军事技术的革新。
主要是军事微电子技术、军事计算机技术、数字通信技术、网络技术、军事光电子技术、军事航天技术、人工智能技术等的革新。
②武器装备的智能化发展。
主要是作战平台信息化、制导武器精确化、指挥控制自动化、电子战装备系统更加完善等。
③军队体制编制的根本性变革。
包括组建成立网络部队、机器人部队、航空航天军、信息战部队等新的军种、兵种；提高军队技术含量，缩小军队规模；军队编组实行跨军种、兵种合成；指挥体制向“扁平网络化”发展；部队编制小型化、一体化和多能化等。
微小卫星发展进程研究综述
78中国航班遥感与勘测Remote Sensing and SurveyCHINA FLIGHTS微小卫星发展进程研究综述宋海 张家彪 陈莉 李卫东 张嘉译|宇航动力学国家重点实验室摘要：由于微小卫星具备高性能、低成本、快速研制等方面的特点，其在军用和民用航天领域中发挥着重要作用，以CubeSat 为代表的微小卫星应用已进入实际应用阶段。
无论NASA 面向战场应用的SeeMe,还是面向小行星探测的概念计划-ANTS，均意味着欧美已在微小卫星方向，积累了大量的技术储备，酝酿着更大的计划。
本文结合国内外微小卫星发展历程，分析了微小卫星发展中的关键技术及研究方向，同时对国内外微小卫星发展方面进行了探讨。
关键词：微小卫星；关键技术；研究方向；发展方面商业运作促使航天科技必须降低成本，提高效益。
在科学技术迅速发展的基础上，微小卫星得到了迅速发展。
早在1990年5月，美国就用“侦察兵”火箭，一次发射了两颗 “多路通信卫星”（MACSAT）。
随后，包括美国萨里大学星（UOSAT）、记录与观测多功能自主试验卫星（MAESTRO）在内的微小卫星相继推出，掀起了一股研制小卫星的热潮。
现代小卫星包括小卫星、微小卫星、纳星和皮星四类。
纳米卫星是指采用MEMS 中的多重集成技术，是一种几乎全部由批量生产的专用集成微型仪器构成，重量不足100g，尺寸降到最低限度的微型卫星。
美国于1995年提出了此项概念，由于其部件和仪器都安装在集成电路芯片上，因而被誉为“芯片级卫星”。
我国于2000年发射的航天清华一号卫星实现了MEMS 技术与空间应用技术较好地结合。
美国在微、纳卫星研究起步较早且成绩显著，先后开展了CubeSat、PhoneSat、ChipSat 等多种著名的微、纳小卫星的研究项目。
大约十几年前，罗伯特.特威格斯教授（斯坦福大学）和乔迪普伊格.苏拉里（加州州立理工大学）开始进行空间10cm 立方体卫星的发展技术研究，它为大学进行曾经以为不可能的无障碍空间科学研究并达到一个新的水平提供了帮助。
基于卫星相撞事件的空间安全新思考
2009年10月第20卷第5期装备指挥技术学院学报Journal of the Academy of Equipment Command &Technology October 2009Vol.20 No 15 收稿日期:2009203209 基金项目:部委级资助项目 作者简介:邴启军,男,博士研究生.主要研究方向:空间安全.冯书兴,男,教授,博士生导师.基于卫星相撞事件的空间安全新思考邴启军1, 冯书兴2(1.装备指挥技术学院研究生管理大队,北京101416; 2.装备指挥技术学院试验指挥系,北京101416) 摘 要:分析了美俄卫星相撞的后果及事件带来的影响和警示,提出了当前我国空间安全面临的三大隐忧,研究了空间军事化进程加深对我国的新挑战并提出了应对之策。
关 键 词:空间安全;卫星相撞;空间碎片;空间监视中图分类号:V 119文章编号:167320127(2009)0520063205文献标识码:A DO I :10.3783/j.issn.167320127.2009.05.014Reflection on Sp ace Security Concerning the Satellite s CollisionB IN G Qijun 1, FEN G Shuxing 2(pany of Postgraduate Management ,t he Academy of Equipment Command &Technology ,Beijing 101416,China ;2.Depart ment of Testing and Command ,t he Academy of Equipment Command &Technology ,Beijing 101416,China )Abstract :The paper analyzes t he effect of t he American and Russian satellites collision and it s in 2fluence and warning.Space security caused by space debris is deeply concerned.Three kinds of major hidden troubles are considered and been p ut forward ,as well as t he new challenges brought forward by t he accelerated course of space militarization.Strategies to deal wit h t he problems are also ad 2vanced in t he end.Key words :space security ;satellites collision ;space debris ;space surveillance 北京时间2009年2月11日0时56分,美国的“铱233”移动通信卫星与俄罗斯已废弃的“宇宙22251”军用通信卫星在西伯利亚北部上空约790km 处当空相撞,巨大的动能使得2颗卫星瞬时化作2团碎片云。
美国试验小卫星XSS_11系统
美国试验小卫星
XS S - 11系统
□ 闻 新 王秀丽 刘宝忠
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一、概述
试验卫星系列 （ＸＳＳ）是美 国 空 军 研 究 实 验 室 （ＡＦＲＬ）、 空军航天与导弹系统中心、海 军研究实验室等机构联合开展 的一项研究项目。美国实施试 验卫星系列计划的目的是研制 一种全自主控制的微小卫星， 这种卫星具有在轨检查、交会 对接以及围绕轨道物体近距离 机 动 的 能 力 。 ＸＳＳ － １０ 系 统 是 ＸＳＳ 系列计划中的第一个系统， ＸＳＳ－ １１ 系统是 ＸＳＳ 系列计划中 的第二个系统。
１）演示空间自主交会； ２）演示鲁棒性、自主性和 接近空间目标的持续时间； ３）演示接近空间目标的控
Ｊｕｌｙ ２００６ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｃｈｉｎａ
·２３·
图５ 美国预先制定的ＸＳＳ－ １１交会试验
制与管理方法的可用性； ４）探索低成本太空集成与
制造卫星技术的可行性。 ２． 试验飞行状态与试验结果 ＸＳＳ－ １１ 试验原计划于 ２００４
１５ｋｇ，２０Ｗ １２～１８ 个月 洛马公司
运载工具
人牛怪
发射场
范登堡空军基地
发射时间 总投资
２００５ 年 ４ 月 １１ 日 ５６００ 万美元
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三、ＸＳＳ－ １１ 系统的部分关键装置
１． 星上计算 机 、 电 压 和 推 进分系统
此外，ＬＰＴ 上还集成了两个 Ｌ 波段、１２ 通道的 ＧＰＳ 接收器， 用于给卫星提供位置信息。ＧＰＳ 接收器软件能在轨升级，允许 操作员优化软件和利用预定在 今 后 几 年 要 升 级 的 ＧＰＳ 信 号 。 实际上，操作员能够对整个收 发机进行在轨重新编程以适应 在信号波形和数据结构上的变 化。这种适应性给了操作员在 系统发射以后扩展系统性能的 能力，并增加了系统的共用性。 但 ＬＰＴ 因发现有一个问题而没 有赶上发射计划。实际上 ＸＳＳ－ １１ 使 用 了 和 ＸＳＳ－ １０ 相 同 的 通 信系统。
锁眼
性能特点:
[ 转自铁血社区 / ]
①可进行轨道机动，对重要目标详查时可降低高度。
②兼有普查和详查功能，遥感设备先进，分辨率高。
③可由航天飞机在轨道在补充燃料，工作寿命长。
基本数据:
发射载体 哥伦比亚号航天飞机或大力神－4火箭
工作寿命 不少于 6 年
一、概述
从第2次海湾战争开始前到现在，美国一直利用各种侦察卫星、飞机等侦察、监视伊拉克总统萨达姆行踪、部队的调动和导弹的发射等，其中电子侦察卫星负责监听伊拉克军事基地、萨达姆车队、总统官邸以及其他地区电话和无线电通话内容，电子侦察机则负责记录伊拉克高层官员的谈话内容，并将通话的具体位置确定在一英里范围内。例如，用今年1月发射的XSS-10小型卫星监听伊电话并传往设在英格兰门威斯希尔的接收站，如果电话数据加密，则通过其他卫星传往马里兰州米德堡的美国家安全局进行破译。能监听大多数蜂窝电话的“军号”卫星把收集到的信息数据传往科罗拉多州奥罗拉巴克利空军基地和米德堡进行破译。传输数据和破译大约需要10分钟。
美国海军AN∕BQQ-10声纳系统的发展与启示
美国海军AN∕BQQ-10声纳系统的发展与启示I. 引言A. AN/BQQ-10声纳系统的背景B. 研究目的C. 本论文结构II. AN/BQQ-10声纳系统的发展历史A. AN/BQQ-10声纳系统的起源B. AN/BQQ-10声纳系统的发展过程C. AN/BQQ-10声纳系统的现状III. AN/BQQ-10声纳系统的技术原理A. AN/BQQ-10声纳系统的基本原理B. AN/BQQ-10声纳系统的技术特点C. AN/BQQ-10声纳系统的优缺点IV. AN/BQQ-10声纳系统的应用与启示A. AN/BQQ-10声纳系统在海军战争中的应用B. AN/BQQ-10声纳系统对声纳技术的发展带来的启示C. AN/BQQ-10声纳系统对军事装备发展的启示V. 结论与展望A. 结论总结B. AN/BQQ-10声纳系统的未来发展C. AN/BQQ-10声纳系统在国防建设中的重要性VI. 参考文献I. 引言A. AN/BQQ-10声纳系统的背景AN/BQQ-10声纳系统是美国海军中广泛使用的一种声纳系统，其主要用途是为捕捉并分析水下目标提供信息。
在海军战争中，水下空间是一个重要的战略领域，声纳系统是保证海洋安全的关键技术之一，而AN/BQQ-10声纳系统就是目前最先进的声纳系统之一，其技术水平和性能处于世界领先水平。
B. 研究目的本论文旨在介绍AN/BQQ-10声纳系统的发展历史、技术原理、应用和启示。
通过对AN/BQQ-10声纳系统的深入研究和分析，了解其发展历程和技术特点，总结其应用效果和发展前景，为海军声纳技术的发展和应用提供参考意见。
C. 本论文结构本论文分为五个章节：引言、AN/BQQ-10声纳系统的发展历史、AN/BQQ-10声纳系统的技术原理、AN/BQQ-10声纳系统的应用与启示以及结论与展望。
在第二章中，将介绍AN/BQQ-10声纳系统的起源、发展过程和现状。
第三章中，将深入了解AN/BQQ-10声纳系统的技术原理和特点。
国外天基空间目标监视系统发展综述
㊀V o l ．３２㊀N o ．５㊀１１０㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程S P A C E C R A F TE N G I N E E R I N G ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３２卷㊀第５期㊀２０２３年１０月国外天基空间目标监视系统发展综述邹润㊀刘阳㊀臧晴㊀魏斌斌㊀刘春恒㊀侯进永㊀周宇翔(军事科学院系统工程研究院,北京㊀１００１９１)摘㊀要㊀梳理了美国天基空间目标监视系统发展历史及现状,通过美国发射的典型技术试验卫星和空间监视装备总结出抵近详查卫星㊁广域监视卫星㊁子母卫星３个天基空间监视系统发展的方向.详细介绍了典型空间目标监视系统:天基空间目标监视系统(S B S S )㊁地球同步轨道空间态势感知计划(G S S A P )㊁空间增强型同步轨道实验平台卫星(E A G L E )㊁快速在轨空间技术和评估环(R O O S T E R ).阐述了４种先进空间监视系统的基本信息㊁任务需求及技术指标.在此基础上,根据美国天基空间目标监视系统技术特点及发展方向,结合国内情况,提出了相关建议.关键词㊀空间目标;天基;空间目标监视系统;态势感知中图分类号:V １１㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀D O I :１０ ３９６９/ji s s n １６７３Ｇ８７４８ ２０２３ ０５ ０１６O v e r v i e wo fD e v e l o p m e n t o f F o r e i g nS pa c e Ｇb a s e d S p ac eT a r g e t S u r v e i l l a n c e S ys t e m Z O U R u n ㊀L I U Y a n g ㊀Z A N G Q i n g ㊀W E IB i n b i n ㊀L I U C h u n h e n gHO UJ i n y o n g ㊀Z HO U Y u x i a n g(I n s t i t u t e o f S y s t e m E n g i n e e r i n g ,A c a d e m y o fM i l i t a r y S c i e n c e s ,B e i j i n g １００１９１,C h i n a )A b s t r a c t :F i r s t l y ,t h i s p a p e r r e v i e w s t h e d e v e l o p m e n t h i s t o r y a n dc u r r e n t s i t u a t i o no f t h e s pa c e Ｇb a s e d s p ac e t a r g e t s u r v e i l l a n c e s y s t e mi n t h eU n i t e dS t a t e s ,a nd s u mm a r i ze s t h e d e v e l o pm e n t d i Ｇr e c t i o no f t h r e e s p a c e Ｇb a s e ds p a c e s u r v e i l l a n c e s y s t e m s ,n a m e l yp r o x i m i t y d e t a i l e ds u r v e y sa t e l Ｇl i t e ,w i d e Ｇa r e am o n i t o r i n g s a t e l l i t e ,a n d s ub Ｇp a r e n t s a t e l l i t e ,t h r o u g h t h e t y p ic a l t e c h n o l o g y t e s t s a t e l l i t e s a n ds p a c es u r v e i l l a n c ee q u i p m e n t l a u n c h e db y t h e U n i t e dS t a t e s ．T y p i c a l s p a c et a r ge t m o n i t o r i n g s y s t e m sa r ed e s c r i b e di nd e t a i l :t h eS p a c e Ｇb a s e dS p a c e T a r g e t M o n i t o r i n g S y s t e m (S B S S ),t h eE a r t hS y n c h r o n o u sO r b i t S p a c e S i t u a t i o nA w a r e n e s sP r o g r a m (G S S A P ),t h e S pa c e E n h a n c e dS y n c h r o n o u sO rb i tE x p e r i m e n t a l P l a t f o r m S a t e l l i t e (E A G L E ),a n d t h eR a pi d i n Ｇo r b i t S p a c eT e c h n o l o g y a n dE v a l u a t i o nR i n g (R O O S T E R )．T h eb a s i c i n f o r m a t i o n ,t a s kr e qu i r e m e n t s a n d t e c h n i c a l i n d e x e s o f f o u r a d v a n c e d s p a c em o n i t o r i n g s y s t e m s a r e d e s c r i b e d ．O n t h i s b a s i s ,t h e r e l e v a n t s u g g e s t i o n s a r e p u t f o r w a r db a s e d o n t h e t e c h n i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d d e v e l o pm e n t d i r e c Ｇt i o no f t h eU Ss p a c e Ｇb a s e ds p a c e t a r g e tm o n i t o r i n g s y s t e m ,c o m b i n e dw i t ht h ed o m e s t i cs i t u a Ｇt i o n ．K e y wo r d s :s p a c e t a r g e t ;s p a c e Ｇb a s e d ;s p a c e t a r g e tm o n i t o r i n g s y s t e m ;s i t u a t i o na w a r e n e s s 收稿日期:２０２３Ｇ０２Ｇ１７;修回日期:２０２３Ｇ０９Ｇ２７作者简介:邹润,男,硕士研究生,从事空间目标监视研究工作.通讯作者:刘阳,女,博士,研究员,从事电子对抗和光电探测研究工作.㊀㊀伴随着科技发展进步,太空资源开发进入热潮,世界各国对获取空间目标表征信息和运动行为特点提出了更高的需求.作为空间态势感知的关键部分,天基空间目标监视系统可以规避地基监视系统受大气环境的影响,具备全天候㊁广区域执行监视任务的优势.同时,一些卫星平台可抵近到兴趣目标附近,获取更多目标详细信息.因此,天基空间目标监视系统得到了世界各国的大力发展.美国利用其强大的经济能力及科技基础发展了大量的空间监视卫星平台以满足日益增长的态势感知需求.进行了多次天基观测实验,开展多项态势感知项目试验,并已经将相关技术运用到装备服务中.这些卫星大多携带高性能推进器和大量的储备燃料,配备先进的侦察成像设备,位置和状态随任务的需要易发生突变,执行任务期间随时性㊁不可预测性特点突出.具备多轨道之间的快速机动能力,根据执行任务的不同,实现不同特性状态和行为变化.具有侦察能力好㊁任务响应时间短的优点,对我国航天器安全造成极大威胁,对我空间主权带来极大挑战.因此,提高对天基监视系统的了解,掌握相关目标的基本属性和特点有益于了解目前相关系统装备发展现状,为我国更好地维保护自身的空间权益和空间资产的安全,发展空间态势感知能力提供参考.本文以典型技术试验卫星和装备为代表梳理了美国天基监视领域装备的发展历史及现状,着重介绍以空间广域监视卫星㊁抵近详查卫星㊁字母卫星３类空间监视系统,并对发展特点和技术进步趋势进行归纳和总结,为我国天基空间目标监视系统发展提出相应建议.１㊀美国天基空间目标监视系统发展历史及现状㊀㊀为克服地面监视受地理位置和天气因素影响的问题,美国于２０世纪９０年代就计划建造基于天基平台的光学探测系统.经过近３０年的发展,已建成世界上最为先进的天基空间目标监视系统,在广域空间覆盖和抵近详查方面都具有先进的设备.同时,正大力发展小卫星项目,利用其科技优势提高自身的空间态势感知能力.图１所示为美国空间监视装备的时间发展脉络随着技术不断成熟,相关装备发展越来越快.图１㊀美国空间监视装备发展脉络图F i g １㊀D e v e l o p m e n t o fU Ss p a c e s u r v e i l l a n c e e q u i pm e n t ㊀㊀中段空间试验卫星(M i d c o u r s eS p a c eE x pe r i Ｇm e n t ,M S X )㊁试验性小卫星(E x pe r i m e n t a lS m a l l S a t e l l i t e ,X S S )㊁微卫星技术试验卫星(M i c r o s a t e l l i t eT e c h n o l o g y E x pe r i m e n t ,M i T E x )㊁本地空间自动导航和制导试验卫星(A u t o m a t e d N a v i ga t i o n a n d G u i d a n c eE x p e r i m e n t f o rL o c a lS p a c e ,A N G E L S )等技术试验卫星都进行了在轨技术演示,为后来建设的军事装备试验所需技术,提供技术验证基础.１９９６年发射的M S X 技术试验卫星为２０１０年天基空间目标监视系统(S p a c eB a s e dS u r v e i l l a n c eS ys Ｇt e m ,S B S S)验证了天基空间目标光学监视技术,同时后续的可操作精化星历表天基望远镜(S pa c e ＧB a s e d T e l e s c o pe sf o r A c t i o n a b l e R e f i n e m e n t o f E ph e m e r i s ,S T A R E )㊁高轨态势感知技术试验卫星(S ５)及星盾计划都以该试验为技术基础,继续发展相关监视能力;２００３年开始美国的X S S 系列试验卫星对空间目标近距离高分辨率成像技术和快速机动抵近技术进行了验证,同时也演示了快速机动变轨的技术.后来的高机动性侦察系统地球同步轨道空间态势感知计划(G e o s y n c h r o n o u s S pa c eS i t u a t i o n a l A w a r e n e s s P r o gr a m ,G S S A P )基于X S S 所验证的技术,为美军提供大量高价值情报信息,发挥了不可替代的作用;A N G E L S 卫星在轨进行的多项技术试验,加速了军事装备向微小卫星方向发展,空间增强型同步轨道实验平台卫星(E S P A A u gm e n t e dG e o Ｇs t a t i o n a r y L a b o r a t o r y E x pe r i m e n t ,E A G L E )㊁快速在轨空间技术和评估环(R a p i d O n ＧO r b i tS p a c e T e c h n o l o g y a n dE v a l u a t i o nR i n g,R O O S T E R )以及１１１㊀㊀第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀邹润等:国外天基空间目标监视系统发展综述后续的子母多星装备都是基于A N G E L S成功的技术试验.１ １㊀空间广域监视卫星从当前美国空间监视系统发展的方向可以看出,对于广域空间目标监视,其主要目的是探测和发现.通过大视场覆盖全轨道,优化系统之间的配合,实现快速编目和遍历.美国空间目标监视正朝着全时段持续㊁更短的遍历时间,实现对兴趣目标机动过程的完整观测而发展.一方面提高单星视场覆盖大小,提高广域覆盖下的检测效率;另一方面发展多星星座,利用多星星座提高轨道覆盖区域.由十几颗甚至几十颗小卫星组成的观测网,众多小卫星组网可以提高空间监视的覆盖率及探测效率.为验证天基空间目标广域监视技术,１９９６年美国发射了M S X.M S X作为第一代天基试验平台,同时也验证了天基平台对中段飞行导弹的发现㊁跟踪㊁预警等功能,为美国的天基空间目标监视技术的发展打下基础,其所验证的技术都转化到了新一代的天基空间目标监视系统上,为后续发展广域天基空间目标监视装备和全球导弹预警系统提供了技术支撑.在M S X卫星试验的基础上,为后续装备进行技术试验,同时接替已经失效的M S X的功能,美国开始研制S B S S.S B S S项目于２００２年正式启动.２０１０年９月美国发射S B S S系统的 探路者 卫星(B l o c kＧ１０),即S B S SＧ１,这标志着提高太空战场感知能力的新一代光学空间监视系统开始实施[１].考虑到S B S SＧ１卫星即将退役,美军为填补S B S S和S B S SF O之间能力空档期的不足,委托麻省理工学院(M I T)林肯实验室研制作战响应空间Ｇ５(O p e r a t i o n a l l y R e s p o n s i v eS p a c e５,O R SＧ５)卫星. O R SＧ５卫星也被称为传感器卫星,于２０１７年８月发射升空[２].同时也验证了小型化㊁高自主化和低成本地球同步轨道空间态势感知技术.美国也在不断发展利用多星星座组成的监视网络来监测空间目标.通过多卫星提高覆盖效率,增强监视覆盖范围,提高感知能力.为提高观测数据的精度,细化轨道数据,大幅降低目标碰撞的虚警概率,告知潜在的碰撞威胁,提高自身财产安全,２０１２年和２０１３年,美国分别发射了S T A R EＧ１和S T A R EＧ２卫星.S T A R E是空间态势感知项目纳卫星项目,计划在低轨道部署１２~１８颗卫星组成卫星星座.S T A R E使用了与S B S S和M S X相同的跟踪模式,通过对空间目标进行精确观测,将目标的轨道信息进行预处理,确定目标的精细轨道信息.２０１９年S５卫星搭载S p a c e X公司的猎鹰Ｇ９火箭发射升空.S５预计以１２到１６颗卫星构成高轨道空间监视星座,对整个区域进行持续性监视,发现并告知异常,提高美国态势感知能力.２０２２年１２月３日,S p a c e X官网上公布了星盾计划.在S p a c e X主页介绍中明确表明,星盾计划目的是支持国防安全.星盾计划其中着重一个领域便是作为军用载荷和设备托管平台.通过搭载光学观测载荷,可以实现对全轨道的空间目标大市场覆盖,完全满足美军对空间目标行为动态日益增长的需求.自１９９６年发射M S X开始验证天基空间目标光学监视技术,到２０１０年S B S SＧ１的成功部署,美国通过十几年不断技术探索实现了可靠的天基空间目标广域成像技术.２０１７年升空的O R SＧ５,标志着美国在广域空间目标光学成像方面技术已经成熟.随着星盾计划的开展和新一代星链卫星的部署,美国的天基空间目标监视系统空间监视的全域覆盖能力越来越强,可以实现对空间目标的短周期重访和持续监测,使美国具备了天地一体化空间监视的能力.１ ２㊀抵近详查卫星美国的抵近详查卫星机动能力不断提高,抵近手段快速隐蔽,目前可以利用 白天 ㊁ 地理气候 ㊁ 大月亮 等因素躲避地基光学监视系统的探测,以实现抵近侦察任务.抵近侦察装备通过携带储能设备和大量储备燃料,同时安装高比冲发动机实现快速频繁的机动,通过安装高效能转换的太阳能电池翼,有效地解决了卫星电能来源问题.在M S X验证红外导弹探测和广域空间目标监视技术基础上,美国一方面将已验证技术应用到广域空间目标监视系统的建设中,另一方面尝试通过高机动变轨快速抵近目标,获取更详细的观测信息.后续开展了距离观测试验并验证了卫星快速抵近能力.２００３年美国试验卫星系列计划卫星X S SＧ１０发射升空,标志着美国对空间目标近距离高分辨率成像技术和快速机动抵近技术验证的开始,也是高机动性侦察装备研发的开始.２００３年X S SＧ１０系列卫星第１颗发射升空,２００４年发射X S SＧ１１系列卫星.２００５年X S SＧ１１系列卫星成功完成针对国防支援计划导弹预警卫星的逼近㊁绕飞㊁观测等试验,成功验２１１㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３２卷㊀证了对空间非合作目标的交会㊁绕飞㊁接近和巡视能力[３],为后续装备卫星的建设研发提供技术支撑.在针对目标近距离成像方面,美国于２００６年６月２１日以一箭双星的方式发射了两颗微卫星技术试验卫星(M i T E x).２００８年底,两颗M i T E x卫星分别从东西两侧抵近失效的国防支援计划Ｇ２３(D eＧf e n s eS u p p o r t P r o g r a m２３,D S PＧ２３)卫星,并成功进行近距离观测.在同步轨道附近进行快速机动㊁抵近侦察等技术试验,为卫星执行军事任务积累经验.２０１４年７月２８日,美国在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射场利用德尔塔４M＋(４,２)火箭将G S S A PＧ１/２卫星发射升空,２０１６年８月１９日G S S A PＧ３/４发射升空.２０２１年１月２１日G S S A PＧ５/６在佛罗里达州卡纳维拉尔角升空.G S S A P标志着美国巡视探测和抵近详查技术的成熟.G S S A P卫星利用其独特的轨道特性,对所关注的空间目标进行机动抵近并持续监视,凭借高精度的侦察能力获得目标物体特征信息,对目标的行为意图㊁活动规律等进行进一步判断.美国历经１０余年发展抵近详查技术,最后成功应用在G S S A P上,为美军获取更多空间态势感知信息.G S S A P近距离拍摄重点目标的图片并传回地面指挥中心,根据逆向工程实现对重点目标关键技术的破解.同时,G S S A P具备交会能力,在特殊时期可以变成 进攻性 装备.因此,该卫星显著地提高了美军的态势感知和实战能力.１ ３㊀子母卫星美国目前除了建设拥有全域空间探测能力的监视系统外.还还积极研制可用于针对特定空间目标的空间监视系统.用多种空间监视的微小卫星作为其他空间监视手段的有力补充.这种微小卫星质量一般小于１５k g.与主卫星一同发射被送到地球静止轨道后,脱离主卫星,并在主卫星附近贴近飞行.该卫星可为空间态势感知系统提供连续的侦查信息.详细探测目标区域中天气情况和目标区域有关卫星的详细特征.针对反卫星武器诊断卫星技术问题等任务进行工作,这是其他天基空间目标监视系统难以达到的.美国也在着力提高子卫星的自主性和智能化,以实现太空中的 航空母舰 .子卫星目前向小型化,模块化的趋势发展.卫星小型化㊁精量化有利于提高自身的隐蔽性和欺骗性和在对抗条件下提高生存概率.通过多个小卫星形成组网,可以利用组网之间的构型变化,达到攻击㊁防御㊁监视㊁跟踪等一系列任务需求.同时,子星的流程化生产可以降低卫星制造成本;模块化设计便于载荷与平台接口协调统一,有利于提高载荷的多样性.对于失效的卫星,直接通过发射替代载荷进行功能取代,提高系统的,保证整体功能的稳定运转.为验证了小卫星关键技术,进一步发展能够自主伴飞在高轨卫星周围的护卫小卫星打下技术基础.第一颗A N G E L S卫星于２０１４年７月２８日发射升空[４],A N G E L S的第２颗卫星于２０１６年８月发射升空.A N G E L S是在X S S验证微小卫星技术后发射的高轨抵近侦察技术试验微小卫星.该卫星运行在目标周围并进行了主动探测㊁逼近绕飞㊁悬停监视等操作,测试目标活动特征㊁意图能力,同时试验了自主任务规划和任务执行等技术.在轨期间为美军演示验证的新战术㊁新技术和新流程,对于增强美军太空作战优势具有重要意义.２０１８年４月,伴随着美国空军任务(A F S P CＧ１１)执行,E A G L E发射升空.E A G L E是美国空军实验室验证下一代高机动性卫星能力的试验卫星,该卫星可携带５个总重约１t的载荷,长期隐蔽运行在距地球同步轨道高２００~３００k m的坟墓轨道,任务需要时变轨机动至地球同步轨道目标附近.E A G L E卫星再次为美国成功验证微小卫星抵近监测和平台与载荷通用接口等相关技术,为后续 太空航母 建设打下基础,也为完成微小卫星从技术到装备应用铺平道路.２０２１年１２月７日,长寿命可变轨附属载荷搭载平台项目Ｇ１(L o n g D u r a t i o n P r o p u l s i v e E E L V S e c o n d a r y P a y l o a dA d a p t e rＧ１,L D P EＧ１)搭载宇宙神５火箭５５１构型经７h飞行后直接进入G E O轨道. L D P EＧ１卫星相当于一种标准化卫星搭载平台,根据任务需要,搭载不同能力的载荷,实现功能集成.其目的是为美国国家安全任务提供低成本的地球静止轨道小型卫星常态化部署的功能,同时为未来的太空在轨加油计划提供支撑.２０２２年１１月１日,美国S p a c e X公司重型猎鹰火箭搭载U S S FＧ４４军事机密卫星和携带３颗载荷的L D P EＧ２从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空,此次任务结束后,会在轨道上部署３颗卫星[５].从X S S卫星到R O O S T E R卫星,美国在微小卫星方面致力于系统化㊁智能化㊁自主化.相关技术已经成熟,正在推进军事装备应用以实现自身在太空对抗方面的绝对性优势.３１１㊀㊀第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀邹润等:国外天基空间目标监视系统发展综述２㊀典型天基空间目标监视系统２ １㊀天基空间目标监视系统S B S S 的概念来源于２００２年,当时该系统预算要求为５３０万美元.S B S S 系统于２００７年发射升空,２０１０年开始投入使用,计划研制经费为５ ９亿美元.美军S B S S 卫星目的是为了提高美国深空态势感知能力.２０１０年９月２６日美国发射首颗S B S S 系统卫星,标志着提高太空战场感知能力的新一代光学空间监视系统开始实施.S B S S 是天基可见光(M S X /S B V )传感器的后续项目,相比之下,单星空间目标探测能力提高８０％.首颗S B S S Ｇ１卫星配备了口径为３０c m 的光学传感器,具有２４０万分辨率(如图２所示).传感器可以通过万向架灵活快速的发现㊁监视㊁跟踪空间目标.该优势有[６]:①对G E O 轨道上全部目标进行跟踪监测,可以对约１７０００个太空目标进行编目;②不受天气㊁大气环境影响,全天２４小时不间断执行任务;③编目周期缩短,数据库更新更快;④深空探测能力强大,对高轨定位误差小于５００m ,对低轨定位误差小于１０m ,相比前一代,探测㊁监视能力提高５０％.图２㊀S B S S Ｇ１概念图F i g ２㊀C o n c e p tm a p of S B S S Ｇ１美国通过S B S S 提高了对地球同步轨道卫星的侦察能力,整个系统相比上一代,对地球同步轨道目标的跟踪能力提高５０％,空间目标信息更新周期变为了２天,相比上一代系统缩短了３天.该系统每天可绕地球数周,对低轨道和地球同步轨道监视分辨率提高了一个数量级.２ ２㊀地球同步轨道空间态势感知计划G S S A P 卫星是美国空军大力发展的高轨巡视卫星,属于美空军的项目,其主要承包商为O r b i t a lA T K 公司[７],被用于为美国战略司令部监视地球同步轨道的碰撞威胁和潜在对手.目前已完成６颗卫星组网,大大的提高了美国对地球同步轨道的持续监测和抵近侦察能力(见图３).图３㊀G S S A P 概念图F i g ３㊀C o n c e p tm a p ofG S S A P 该卫星利用万向架可使侦察相机可以通过多角度对目标进行监测.同时,卫星搭载了先进的高灵敏电子窃听设备,可以抵近对目标卫星进行高分辨率成像,同时探测电磁波信号 窃听 情报信息.根据加拿大观测卫星(S e e S a t ＧL )的观测跟踪小组公布的信息数据可以得知:G S S A P 卫星对地球同步轨道进行侦测检查时,通过高机动性抵近目标卫星窃取通信信息和多角度拍照,对兴趣目标进行详细数据分析.２０１６年８月美军对G S S A P 卫星进行机动变轨,抵近侦查美国海军故障卫星 移动用户目标系统Ｇ５以确定故障原因,美国未公布拍摄图像,但说G S S A P 拍摄图像分辨率可以达到厘米级.２０１６年８月１９日G S S A P Ｇ３和G S S A P Ｇ４发射升空,并于２０１７年正式转为轨道运行状态.这两颗卫星与２０１４年发射的第１颗㊁第２颗卫星和后发射的第５颗㊁第６颗卫星组成６星星座网,为美军进行太空作战提供基本的空间态势信息.目前这两颗卫星均处于地球同步轨道附近,相对漂移速度每天为０ ５１ʎ左右,相对漂移周期为１５０天.２０２１年７月,G S S A P Ｇ４故意向我国实践二十号卫星抵近并伴飞,最近距离２９k m ,实践二十号卫星在２４h 内做出机动,成功通过机动变轨躲开该G S S A P Ｇ４的侦察[８].G S S A P Ｇ５和G S S A P Ｇ６于２０１６年开始研制.２０２１年１月２１日在佛罗里达州卡纳维拉尔角生升空.２０２２年４月１２日具备作战能力,并向美国航天司令部交付使用.两颗卫星携带主动探测设备,具备行为隐蔽性,可在暗区对空间目标进行监视成像.五角大楼一名官员说: 从接近地球同步轨道上看,它们有一个清晰㊁无障碍和独特的观察视角常驻空间物 .这两颗卫星携带双组元推进系统,发动机４１１㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３２卷㊀比冲为３１０s ,总脉冲可达到１０００m /s.２０２３年８月２日,美太空作战司令部宣布,G S S A P Ｇ２已停止服役.同时,已经再订购了两颗G S S A P 卫星,分别是G S S A P Ｇ７和G S S A P Ｇ８[９].２ ３㊀空间增强型同步轨道实验平台卫星２０１８年４月E A G L E 发射升空.E A G L E 长期隐蔽运行在距地球同步轨道高２００~３００k m 的坟墓轨道上,根据任务需要进行大幅度漂移和机动.E A G L E 采用的是具有推进能力的渐进一次性运载火箭第二有效载荷适配器(E v o l v e d E x pe n d a b l e L a u n c h V e h i c l e S e c o n d a r y P a y l o a d A d a pt e r ,E S P A ),为载荷提供了一个模块化㊁经济高效且功能强大的平台[１０].载荷可附加到卫星环上发射到太空,使其变为独立的卫星.通过修改小型卫星连接发射器的环形结构,在其中添加太阳板㊁计算机㊁火箭推进器和相关仪器可使该卫星环变为新型的航天器(见图４).在E S P A 一项实验中,通过增加红外㊁紫外和可见光的光学传感器,分析获取的图像数据,可以得到更多的空间态势感知信息.该卫星旨在提高美国空间感知能力,将来可用在地球同步轨道物体的测量㊁监视㊁编目上.图４㊀某会议上展示的E A G L E 模型F i g ４㊀E AG L E m o d e l pr e s e n t e da t a c o n f e r e n c e 该卫星可携带５个载荷,任务需要时机动至同步轨道目标附近.５个载荷中的一个载荷可分离,即 小鸡 (M y C r o f t )卫星.该子卫星重１００k g,是由轨道科学公司A T K 研制.伴随发射入轨,M yC r o f t 卫星脱离母体,后对E A G L E 卫星进行抵近检查.先机动至距离母星３５k m 处,然后数月内不断抵近,当到达距母星１k m 时,对其进行监测㊁检查.M yC r o f t 相比于A N G L E S 在距离控制方面更为精准,同时具备更高级的自动化任务执行和自动任务规划能力.２０１９年１０月２２日根据a i r Ｇf o r c e m ag c o m 网站消息,自太空监视小卫星S ５入轨３月以来,研究人员一直无法与其进行通信.美国空军将操控M yc r o f t 卫星变轨以接近S ５,并检查其失联的具体原因[１１].２ ４㊀快速在轨空间技术和评估环L D P E 目前更改名称为R O O S T E R ,但目前升空的卫星均已L E P E 命名(如图５所示).２０２１年１２月７日,L D P E Ｇ１发射入轨.L D P E Ｇ１的平台质量４３０~４７０k g ,可携带约３１０k g 的燃料;６个对接口总承载载荷质量为１９２０k g 左右,每个接口承载质量为３２０k g ;最大供电功率１２００W ;轨道机动能力为３００m /s [１２].R O O S T E R 平台搭载的载荷目前处于保密状态,预计会携带空间态势感知㊁空间对抗㊁电子干扰等类型的载荷.２０２２年１１月１日,L D P E Ｇ２发射升空.２０２３年１月１５日,搭载５个有效载荷的L D P E Ｇ３A 伴随着U S S F Ｇ６７任务发射升空.图５㊀R O O S T E R 概念图F i g ５㊀C o n c e p tm a p ofR O O S T E R L D P E Ｇ１卫星为卫星模块化发射提供新思路,通过统一的接口和模块化设计实现卫星的短周期研发和低费用研制.同样作为O r b i t a lA T K 公司的产品,设计思路与E A G L E 卫星相似,可能为E A G L E 的后续计划星.根据空军部２０２３财年预算请求,R O O S T E R 具备了一种低成本㊁快速和灵活的在轨能力,可以利用美国太空部队发射任务中可用的超额有效载荷余量来携带和部署大量有效载荷.按照美国«太空体系能力２０３０年发展规划»,美将在２０３０年后建成以R O O S T E R 航天母舰为基地的高轨太空舰队,平时常态化部署,战时采取 狼群战术,释放攻防小卫星,封锁高轨区域[１３].３㊀我国空间目标监视系统发展建议及启示㊀㊀增强态势感知能力是各国提高自身空间安全能力的前提.通过对美国空间目标监视系统的发展分５１１㊀㊀第５期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀邹润等:国外天基空间目标监视系统发展综述析可以看出:美国正积极发展空间目标监视系统,利用多年的技术积累和空间试验,形成了装备.这些装备在对抗环境下具备强大的信息保障能力.随着智能化和信息化的推进,配合模块化的发展,大幅度提高了自身平台及载荷的功能和能力.结合美国该领域的发展和实践历史现状,以及针对今后天基空间目标监视系统的发展趋势,给出以下思考及建议.３ １㊀丰富天基平台载荷类型,提高感知能力针对空间监视和侦察任务的需求,提高成像载荷的光学分辨率,有利于快速收集兴趣目标的结构㊁载荷和表面材料等情报信息,同时降低误检率,提高空间目标的探测概率.加强光电功能材料和光电设备的相关技术发展,有助于推动空间光学设备的成像能力提高.R O O S T E R等载荷平台可以搭载多种不同种类的功能载荷,大幅度的提高了自身功能性和感知能力.同时,G S S A P等一系列先进的军事装备在卫星平台上搭载雷达㊁先进天线㊁光电传感器等探测设备,通过多途径进行侦察,提高信息获取率.因此,增加天基平台载荷类型可以促进信息获取效率.光学观测是被动探测,容易受到多种因素的影响.为了提高信息获取渠道和效率,可以通过补充主动探测设备,更好地实现预定任务.３ ２㊀推进模块化发展,提高接口通用性２０２２年１１月８日,美国国防部高级研究计划局(D A R P A)的网站报道称,地球同步卫星机器人服务(R S G S)已经完成了所有组件测试.该计划旨在２０２５年之前提供在轨维修㊁硬件升级等服务[１４].该服务利用无人操作设备对在轨受损卫星进行模块替换,从而实现卫星在轨维修和硬件更替升级.模块化设计和通用的配适接口是实现这些操作的前提.模块化发展有利于流程化的工业制造,降低卫星生产成本,实现快速制造.同时,易于集成,可以大幅减小卫星体积,使卫星更加精密化,从而有利于增强卫星的隐蔽性和欺骗性,提高在对抗条件下的生存概率.接口的通用性也有助于提高不同任务之间多载荷协作和搭载的可行性.卫星可以实现 顺风车 般的搭载模式,即每次火箭发射都可以在剩余空间或额外载荷内搭载卫星,便于随时部署和任务规划.此外,未来天基平台通过通用接口进行载荷与平台之间的数据㊁电力㊁燃料传输.通用接口的广泛应用,将数据和电力传输从载荷与平台之间的复杂接口中分离出来,实现标准化和简化.这种趋势将有助于提高载荷集成的效率和灵活性,降低天基系统的开发和维护成本,并促进不同系统之间的互操作性.燃料传输可以大大延长卫星平台在轨服务寿命,增强机动能力,提高任务执行效率.２０２３年７月６日,美太空司令部副司令约翰 肖在米切尔航空航天研究所活动中表示:太空军的目标是在２０２６年前演示验证 持续太空机动 概念,２０２８年前打造一个通用加油平台.实现 毫无顾忌的轨道机动 即:每月为G S S A P卫星添加燃料一次;增加可用于执行任务的卫星数量[１５].３ ３㊀提高智能化和自主能力,增强卫星之间组网功能伴随A I技术和计算芯片的发展,智能化的趋势不可避免.星座之间的星间通信㊁子母星之间的协调配合以及与地面指挥中心之间的信息传输等方面,智能化建设赋予了卫星更强的自主任务规划能力,通过自主协调不同功能的小卫星,提高任务执行效果.观测数据经过高效运算处理,并结合多途径信息,对兴趣目标的行为进行预测,判断其下一步的活动轨迹和工作状态,有利于进行下一步任务安排.２０２３年４月１８日,根据美国洛 马公司网站报道,该公司通过前期升空的２颗L M５０T M１２U立方体卫星成功完成太空升级卫星系统(L M L I N U S S)在轨演示,验证了高度自动化的交会与抵近操作,此次在轨运行除演示自动交会和抵近技术外,还完成自动机动㊁自动指挥控制㊁与安全云架构保持连接等技术的演示验证[１６].通过部署去中心化的节点网络体系,实现分布式㊁节点式的空间目标监视系统,以提高监视系统在干扰下的生存能力.卫星监视系统通过多卫星空间组网,与地面的控制指挥中心进行观测数据传输,实现对空间态势的实时感知.星座组网卫星之间的信息互通网络化程度高,可部署在不同轨道执行不同任务,实现全地域㊁全时段㊁一体化的空间监视.根据报道,２０２３年３月１６日,D A R P A公司开展 监管 (O V E R S I G H T)计划.该计划试图加强卫星与地面资源之间的联系,利用软件算法和网络支持,增强态势感知,协助指挥官快速决策[１７].３ ４㊀加速技术转化,提高装备形成效率空间技术的快速发展需要加速技术转化和提高装备形成效率.美国凭借技术不断提升,从技术试验到装备形成,在许多领域取得了惊人进步.为此,我们应加快推进空间技术产业的发展,促进科技水平提高,推动空间技术产业向前发展.首先,需要提高研发投入,促进科技创新和技术６１１㊀航㊀天㊀器㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３２卷㊀。
美军空间武器发展现状与趋势分析
Ξ 收稿日期:2009-10-19作者简介:张赢(1978—),硕士,讲师,主要从事装备试验系统工程研究.美军空间武器发展现状与趋势分析Ξ张 赢,汪 洲,廖学军(装备指挥技术学院试验指挥系,北京 101416)摘要:分析了美军空间武器的发展现状,总结了美军空间武器的发展趋势,论述了美军空间武器的发展对制定我国空间技术发展政策的启示.关键词:美军;空间武器;发展趋势中图分类号:E08;V19文献标识码:A 文章编号:1006-0707(2009)12-0099-04 目前,全球空间军事化趋势明显加快,外层空间争夺日趋激烈[1].美军在空间技术方面已开展了广泛研究,并取得了较大进展,其空间武器发展水平遥遥领先于其他国家[2].准确掌握其空间武器的发展趋势,对于我们制定正确的空间发展政策,维护国家空间主权,和平利用外层空间具有重要的意义.本文中拟在对美军空间武器的发展现,归纳出其未来发展的趋势.1 美军空间武器发展现状 美军的空间武器主要用于执行2方面的任务:空间控制和力量应用.美军已经提出的用以完成上述任务的武器概念,按照杀伤机理主要分为动能武器、定向能武器以及其他一些复合概念武器[3-4].1.1 动能武器自1984年以来,美军相继研制并试验了多种类型的动能武器,部分已部署和装备部队,初步具备了较为精确的弹道导弹、低轨卫星拦截能力.在发展动能武器的过程中,美军以满足导弹攻防需求为主,同时带动反卫星武器的发展,并根据未来潜在的作战威胁,不断研究新型动能武器,从而促进该技术群的发展.依据动能武器的作用对象,可分为动能反导、反卫星以及两者兼备的复合型动能武器[4-5].1.1.1 动能反导武器.弹道导弹防御系统(BM DS )是美军战略主导计划重点发展的空间武器系统之一.BM DS 主要包括战区导弹防御(T M D )和国家导弹防御(NM D )两大系统,目前重点发展T M D.动能反导武器在BM DS 中发挥重要作用[6-9],如表1所示.表1 BM DS 的重点武器项目导弹飞行阶段助推段中间段末段武器(系统)网络中心机载防御单元(NC ADE )近场红外实验卫星(NFIRE )地基中段防御系统(G M D )海基中段防御系统(S M D )末段高空区域防御系统(TH AAD )爱国者PAC -3动能拦截弹(KEI ) KEI 主要用于中远程弹道导弹的助推段拦截,可在陆基、海基、天基作战平台上使用.目前KEI 正由助推段拦截向全程多段拦截发展,导弹防御局(M DA )正制定其部署方案,计划于2012年陆基部署,2013或2014年海基部署.NC ADE 为空基弹道导弹拦截系统,用于拦截处于助推段的近/中程弹道导弹,2007年12月完成关键组件的飞行试验,验证了其红外寻的器获取并跟踪助推段弹道靶弹的能力.NFIRE 计划于2002年提出,其目的是为了区分弹道导弹在助推段的火焰羽流与导弹自身,收集并观察导弹发射与飞行情况,进而为KEI 进行助推段拦截提供数据支持.2007年8月NFIRE 卫星完成了一次远程目标导弹助推段数据收集试验,对于最终形成助推段反导能力至关重要.除进行导弹跟踪外,NFIRE 还兼具动能反导和反卫星能力.G M D已完成初始部署目标.S M D 的“标准-3”(S M -3)拦截弹已发展至第二代型号,具备了拦截多发近中程弹道导弹的能力,并已部署部队.2008年2月21日,S M D 系统发射一枚S M -3导弹成功击毁一颗失控的美军间谍卫星,证明S M D 不仅具有反导能力,而且还具有接近实战的反卫星能力.TH AAD 系统是美军导弹防御体系末段防御系统的高空区域防御部分,采用了大量先进的反导技术,是世界上第一第30卷 第12期四川兵工学报2009年12月个兼顾大气层内、外的高空远程T M D系统,具有拦截距离远、拦截高度高、防御区域大、杀伤能力强等特点,能够对来袭弹道导弹进行2次拦截,于2008年正式部署.PAC-3主要用于拦截大气层内低空区域的近程弹道导弹,目前已具备对多枚近程战术导弹的探测、跟踪及拦截能力,并早已实际部署.1.1.2 动能反卫星武器.美军发展反卫星武器的指导思想是以反洲际战略导弹技术带动反卫星技术,重点开发先进的非核动能和定向能技术,但并不追求大量部署.为了提高反卫星武器的生存能力,美军采取了天基部署与地基部署相结合、固定基地与机动部署相结合的做法.迄今为止,美军发展的用于反卫星的动能武器主要分为2类:地基动能反低轨卫星武器和天基动能反卫星武器[9-11].美军从1989年就开始重点发展地基动能反卫星武器,并于1997年成功地对动能反卫星武器进行了首次悬浮飞行试验.典型的地基动能反低轨卫星武器是陆基动能反卫星(KE-AS AT)武器.2004年,KE-AS AT计划成为美军陆军正在实施的“实用型空间对抗技术”计划一部分,并与M iltec公司签订合同.天基动能反卫星武器重点是发展反卫星卫星,主要有NFIRE卫星、实验卫星系统(XSS)卫星、智能小卫星平台(S M ART Bus)和机动轨道转移卫星(M OT V)等军用小卫星系列.XSS-10于2003年1月发射.XSS-11于2005年4月由“人牛怪”火箭发射入轨,并于同年11月成功完成了与另一颗卫星的一系列轨道交会机动,与“人牛怪”火箭上面级在0.5～1.5km的距离内先后3次实现会合.1.1.3 复合型动能武器.美军兼具反导反卫星作战能力的空间武器是“智能卵石”(brilliant pebbles,BP).BP是一种天基动能拦截器,其实质是一种具备攻击性的小卫星.这种拦截器长1m,直径0.3m,净重只有几kg,在450km轨道运行,采用可见光/红外导引头,制导探测用的高分辨率宽视场摄像机具有实时图像处理的能力,光学探测器能看到数千公里外建筑物大小的目标.为保证拦截器本体直接碰撞卫星的杀伤效果,“智能卵石”设有伞型杀伤增强装置.这种装置采用折叠并可径向展开的伞状结构,金属伞展开后迎着近于法线方向与目标卫星相撞,可增大碰撞面积.它采用穿透与冲击2级杀伤机理相互补充,以提高杀伤概率.该拦截器1990年首次进行了亚轨道拦截空间飞行目标试验.该计划于1993年被中止.目前“智能卵石”项目已改为天基动能拦截器(S BI)计划.美军计划在2010年至2011年之间实现在轨测试,在2012年形成有限的实验星座[7-11].1.2 定向能武器依其被发射能量的载体不同,可以分为激光武器、微波武器、粒子束武器[2,12-14].1.2.1 激光武器.1997年10月17日美军进行了一次地基反卫星激光武器试验,目标是寿命到期的“微型探测器技术集成”(MSTI)3卫星.在试验中使用“中红外先进化学激光器”(MIRAC L)的高能化学激光对其照射.这次试验成功是美军激光反卫星武器的一个重要里程碑,标志着美军激光反卫星武器即将拥有实战能力[12].此后,该激光器一直在白沙靶场和星火靶场秘密进行卫星跟踪和大气校正试验,可能已于2008年开始部署.预计2015年以后,地基激光器能够穿过大气层向低地轨道卫星投射激光束,从而提供强大的、攻防兼备的空间控制能力.1997年2月,美军在试验场成功地进行了阿尔法激光器大型反射镜综合试验,表明天基激光器(S BL)地面综合试验获得成功.2000年2月开始进行S BL综合飞行试验以确定在太空部署能摧毁处于发射段或助推段导弹的激光武器的技术可行性.目前,美军已经掌握了建造天基激光演示器的技术,S BL已进入综合飞行试验阶段,在2013年进行在轨演示,2018—2020年可能部署第一个实战型的S BL[7-8,13].机载激光武器(ABL)是目前美国国防部重点发展的高能激光武器,主要用于拦截助推段弹道导弹,也具有反巡航导弹、反飞机和反卫星的潜力.经过多年的发展,机载激光武器技术已经取得重要的进展,计划在2010年前试验成功并具备初步作战能力.当具备作战能力后,ABL将作为弹道导弹防御系统的一部分[13].1.2.2 微波武器与粒子束武器.近20年来,美军一直在积极发展微波武器,重点是研究微波的杀伤和破坏机理以及高功率微波辐射源.目前,重点研究了微波弹和高功率微波武器,其中微波弹已经接近成功,并具备近期内部署的能力.美军一些重要的发展计划都列入了微波发展项目.在《美国空军2025年战略规划》的未来武器构想中提出发展空基高功率微波器.这种微波武器以一组低轨卫星把超带宽微波投射到地面、空中和空间目标上,在几十米到几百米的范围内产生高频电磁脉冲,摧毁或干扰目标区内的电子设备,而且具有一定的气象修正能力.在发展高功率微波技术中,美军善于应用已成熟的技术.海湾战争中,美海军首先使用由战斧巡航导弹携带的微波弹头,用于破坏和摧毁伊拉克的电子系统和指挥控制系统,压制防空武器.美军目前正在研制能产生G W级脉冲功率的实验型微波发射管,并希望最终的脉冲功率达到100G W.美军的粒子束武器研究始于1958年的“跷跷板”计划,因有争议,该计划于1972年终止.粒子束武器的原理并不复杂,但要进入实战应用难度非常大,因此尽管美军在积极研究粒子束武器,但地基和天基粒子束武器目前尚处于实验室可行性验证阶段,估计2020年以后才有可能进入实战部署[14]. 1.3 其他空间武器按照杀伤机理分类,除了上述2大类常见的空间武器,美军还有一大类反卫星飞行器,如自主交会技术演示系统(DART)等[2,11].这类飞行器不依靠动能或定向能的杀伤来使敌方武器系统丧失作战功能,而是遂行捕获、维修等一类柔性战术操作,因此对其单列.美军重点发展的反卫星飞行器如表2所示.001四川兵工学报表2 美军反卫星飞行器卫星代号系统技术名称主管部门公司发射日期DART自主交会技术演示NAS A轨道科学2005.04.15 XSS-11实验卫星系统US AF洛马2005.04.11 M iTEx微卫星验证科学技术DARPA波音、洛马2006.06.21 ASTRO“轨道快车”系统DARPA波音2007.03.08 自主交会技术验证(DART)计划为NAS A第二代可重复使用运载器提供交会领域所需的关键技术.该技术可实现美军航天器之间的全自动对接,将有助于美军未来航天系统要求在空间内进行组装、服务或进行其他自主交会操作的发展,为今后的载人与非载人的空间维修项目打下坚实基础.同时,该卫星还可对敌方卫星进行近距离侦察. XSS是一种具有交互能力的卫星项目,其目的是在轨道上快速部署一种能对敌方目标卫星进行拦截、成像和在需要时采取行动的天基拦截器.XSS包括两代卫星XSS-10和XSS-11.自主空间运输机器人轨道器(ASTRO)属于“轨道快车”项目的一部分,此项目是为验证星载机器人维护在轨卫星的技术可行性,扩充卫星交会、捕获、停靠、维修、补充燃料等新的空间操作能力.此技术有两大直接用途:一是延长卫星的寿命,提高在轨卫星的生存能力;二是极大提高卫星侦察能力.微卫星技术试验(M iTEx)是DARPA和空军联合实施的“微卫星验证科学技术试验计划”(M iD2 STEP)的一部分.M iTEx卫星能够围绕其他卫星执行接近、侦察、接收其他卫星的收/发无线电通信等操作,甚至可对其他卫星实施永久性破坏.2 美军空间武器的发展趋势2.1 操作智能化表3对比了几种反卫星武器的智能化水平,从中可以看出美军空间武器智能化发展趋势,特别是以人工智能操作代替宇航员或地面人工操作的意图明显.另外,在空间反导武器方面也有智能化的趋势,如能够识别诱饵弹的G M D系统、能够识别诱饵弹并能对付多弹头的智能KEI 等.空间武器智能化将极大提高空间装备的自主性、机动性与环境适应性,是空间武器攻防性能走向实用的重要标志,在未来以智能型武器攻防为主要特征的空间对抗中具有重要意义.表3 空间武器智能化对比武器代号智能程度出现年BP目标探测、主动拦截1990DART自主交会、轨道机动2005XSS-11自主交会、定位、轨道机动2005M iTEx自主接近、侦查、破坏、维修2006ASTRO自主交会、捕获、停靠、维修、补充燃料20072.2 武器小型化较大体积与质量的空间武器因为易被发现、变轨移动缓慢、发射代价高等缺点而逐渐被淘汰,取而代之的将是以小卫星为代表的小型化的空间武器.根据美国国防信息中心对2008财年美国空间武器国防预算的分析,美军近期重点发展的空间武器项目中,XSS等小卫星占据较大比例.近年来微小卫星开发已经打破宇航公司垄断而获得迅速发展.如表4所示为美军近期发展的几种小卫星计划.表5显示了军用小卫星量级变化趋势.表4 美军新开发的几种小卫星计划武器名称开发者功能伴随卫星计划AeroAstro公司对一个大卫星进行隐蔽式的观察、监测,对其进行主动防御或攻击.机动轨道转移卫星S paceDev公司空间使用户的卫星改变速度和具有机动能力,保证用户卫星的各种用途智能小卫星平台AeroAstro公司“即插-即测-即用”的低成本的模块化系统.在己方空间飞行器受到攻击后进行快速照相、通信和对该飞行器的信息快速采集.表5 美军小卫星量级变化趋势开发者量级/kg小卫星微卫星纳卫星皮卫星魔方卫星AeroAstro/450～4040～1051 S paceDev250～150150～1010～11～0.1/101张 赢,等:美军空间武器发展现状与趋势分析2.3 攻防系统化美军空间武器攻防系统化的趋势主要体现在2方面:一是攻防体系更加完整.当前美军空军正由空军转型成为空天军(Air2S pace F orce),所装备武器由单一大气层内飞行武器转向大气层和太空武器组成的空天武器系统,空天逐渐形成统一的战场,其空间防御思想也由各阶段分离型转为全程系统型防御.如表1所示,弹道导弹防御全程联防的特点突出,其重点发展的KEI技术也由单一末段拦截向全程多段拦截发展.二是一种武器兼备攻防能力,如ABL武器系统,ASTRO等.攻防系统化反映的深层次的空间武器发展思想则是对攻防关系的新的辩证认识.2.4 功能多样化表6列举了本文中提及的当前美军重点发展和部署的动能和定向能空间武器.与早期的空间武器相比,这些空间武器呈现出功能多样化的发展趋势.功能多样化是有限军费合理计划的客观要求,也是空间技术集成度迅速提高的宏观反映.表6 空间武器功能多样化的表现武器名称功能发展状况KEI全程多段拦截计划部署S M D反弹道导弹、反卫星已部署PAC-3反近程弹道导弹、巡航导弹、直升机、无人机已部署ABL 反弹道导弹、巡航导弹、飞机、反卫星技术试验阶段ASTRO 侦查、维修、卫星捕获、燃料补充技术试验阶段3 结束语 本文中简要介绍了美军空间武器的发展现状,总结归纳了其发展的趋势特点,对制定我国空间技术的发展策略具有一定的启示.在制定本国的空间技术发展策略时,立足实情,系统规划,重点发展是关键.我国在空间技术方面的人力、物力投入有限,这就要求我们针对目前空间武器发展形势,结合自身实力,在基础理论研究方面要系统深入,在应用系统研制中要重点布局低成本、小型化、自动化、智能化、多功能的空间系统.参考文献:[1] 周宏波,王宏伟.外军空天作战现状及发展趋势[J].国防科技,2007(9):89-93.[2] 张志鸿.美国空间军事系统发展新动向[J].现代防御技术,2006,34(5):1-12.[3] 张明,于小红,苏宪程.美军天基武器装备的发展及其启示[J].装甲兵工程学院学报,2007,21(6):15-19.[4] 卓凌.空间武器装备和技术[M].北京:军事科学出版社,2006:123-153.[5] 刘晓恩,曹秀云.美国空间武器发展分析[J].中国航天,2007(5):32-36.[6] 张巍,王敏,徐世录.美国导弹防御系统的发展动向分析[J].现代防御技术,2007,35(3):25-31.[7] 吴勤,高雁翎.美国的空间对抗装备技术(上)[J].中国航天,2007(7):40-42.[8] 吴勤,高雁翎.美国的空间对抗装备技术(下)[J].中国航天,2007(8):41-43.[9] 陈洪波,杨涤.美国空间攻防对抗概念体系下的空间武器平台[J].现代防御技术,2006,34(3):1-5. 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“谍中谍”——美国天基太空监视系统(SBSS) 2009
“谍中谍”——美国天基太空监视系统（SBSS）2009-09-01知远战略与防务研究所苏霍伊访问次数：54摘要：自从1957年第一颗人造卫星发射以来，太空就不再平静。
卫星占据着太空制高点，因此冷战时期美苏双方侦察彼此地面军事部署的重任就交给了侦察卫星，因此侦察卫星也被称为“间谍卫星”。
美国即将发射的天基太空监视系统则可侦察这些太空中的间谍卫星，可谓“谍中谍”。
关键词：天基太空监视系统，可见光传感器，卫星，SBSS，SBV作者简介：苏霍伊，男，知远战略与防务研究所研究员，关注空天领域研究，著有《美国导弹靶场测量船综述》等。
2009年2月10日，一颗美国通信卫星与一颗俄罗斯报废的卫星在太空中相撞，这是历史上首次卫星相撞事故。
因相撞概率之低，固令人瞠目结舌，而这次碰撞产生的约12000块太空碎片，将会在很长一段时间围绕地球运转，必将给人类太空活动带来极大的威胁。
那么，如何避免此类事件再次发生，如何避免航天器被太空碎片击中，将是我们不得不思考的。
而美国空军即将发射的“天基监视系统”（简称SBSS）卫星，能够探测太空碎片的轨道数据，并将其传输给美国国家航空航天局（简称NASA），从而避免碎片与国际空间站或者航天飞机空中相撞。
美国发射SBSS卫星貌似是为了保护美国自身的太空资产，但实际上等于变相增强自身太空进攻能力。
SBSS卫星是美国空军发射的，自然它的任务绝不是为NASA 探测威胁太空安全的碎片这么简单。
SBSS卫星更重要的任务是监视太空中的他国卫星，所获取的卫星轨道数据将会交给美国国防部，以支持日后的军事行动。
根据美国的国家太空政策，美国拥有“必要时拒止对手使用太空的权力”。
这也就意味着，一旦别国被视为威胁，美国可以根据自己的安全需要对别国的太空设备发起攻击。
SBSS卫星所提供的有关目标的轨道、行踪等详细的数据，无疑都将转化成美军未来反卫星武器瞄准的座标。
因此可以说，S BSS本质上就是美军在太空部署的侦察兵。
第八章航天器自主导航与案例分析
第八章航天器自主导航与案例分析本章首先对航天器自主导航的概念和方法、航天器自主导航技术与系统的发展进行了简要介绍；然后，结合国外几个典型的先进航天器技术在轨飞行演示验证计划（项目），对其自主导航、指导与控制系统方案进行了分析。
8.1 航天器自主导航的方法航天器导航技术是航天器制导、导航与控制（GNC）技术的重要组成部分。
航天器GNC 技术是使航天器到达或保持在预定轨道，或到达预定状态所需的航天器运动状态参数的测量与确定技术、轨道控制技术和姿态控制技术的集成，是航天器工程的一项核心技术。
测量与确定技术是采用测量装置进行测量并对测量信息进行处理，得到航天器运动状态参数的技术，包括导航技术和姿态确定技术等。
航天器导航是指采用某种测量方式，对导航敏感器的测量数据进行实时处理和计算，确定航天器在当前时刻相对于给定参考系的导航参数或轨道参数。
航天器导航也称为轨道确定。
按照轨道控制或制导的要求不同，导航系统给出不同形式的导航参数。
轨道确定利用地面站的测量数据，或导航卫星数据，或其他星载导航敏感器的测量数据，确定航天器的6个轨道要素，或它在地心惯性坐标系中的3个位置分量和3个速度分量。
航天器交会对接、编队飞行等的控制需要相对导航，即利用（相对）导航敏感器的测量信息，确定航天器之间的相对运动参数，它们可以是在航天器轨道坐标系中的位置分量和速度分量，也可以是在视线坐标系中的距离、方位角和俯仰角及它们的变化率，有时还包括相对姿态和它们的变化率。
按获取测量信息的方式，航天器的导航有惯性导航、无线电导航、光学导航（包括大多数天文导航）、地磁导航和组合导航等多种。
目前，国内外航天器的导航大多是依靠地面设备完成的。
通过光学测量系统和无线电测量系统对航天器进行跟踪测量，地面计算机确定航天器的轨道和位置，经上行遥控发射设备将运动参数注入航天器并发出控制指令。
随着航天任务的发展，对航天器运行提出了自主性和自动化要求。
而航天器要实现自主、自动，首先要求实现自主导航。
美国XSS—10微型卫星进行在轨交会与摄像试验
美国XSS—10微型卫星进行在轨交会与摄像试验
巫晓彤;沈中
【期刊名称】《航天器工程》
【年(卷),期】2003(012)001
【总页数】1页(P30)
【作者】巫晓彤;沈中
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】V474.2
【相关文献】
1.美国试验小卫星XSS-10系统 [J], 闻新;王秀丽;刘宝忠
2.美国试验小卫星XSS-11系统 [J], 闻新;王秀丽;刘宝忠
3.我国首颗低轨移动通信卫星完成在轨试验主要指标优于国际现有同类卫星 [J],
4.欧洲\"移除碎片\"试验卫星即将进行在轨试验 [J], 王雪瑶
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天地链接系统（ＳＧＬＳ 应答机）
１９９７ 年 １０ 月， 美国取消了
体积小， 质量轻 （ 是传统设备的 克莱门蒂娜 ２ 计划后， 以美国空
１０％ ） ， 能 耗 低 （ 是 传 统 设 备 的 军 研 究 实 验 室 为 主 ， 又 策 划 了
１０％） ， 转发数据性能好。ＳＧＬＳ 应答 ＸＳＳ 计划， 目的是演示验证试验
对驻留空间目标拍照； 另外， 利 外， 这种电池有多种封装选择，
用 ＶＣＳ 系统与星敏感器的信息进 寿命更长， 能承受更高的温度极
行融合， 可进而确定星体的姿态。 限、加速度、振动和重力的影响。
星上自主导航、制导与控制算法、
数字信号处理算法和飞行程序已
五、ＸＳＳ－ １０ 计划的发展历程
预先固化在 ５ 个 ＤＳＰ 芯片中。
图 ３ ＸＳＳ－ １０ 卫星的外形
（ Ｃｏｌｌｉｎｓ ＧＥＭ－ ３Ｓ） ； ８） 天 地 链 接 （ ＳＧＬＳ） 应答机； ９） 可见光 相机、惯性测量单元 （ ＩＭＵ） 。
四、ＸＳＳ－ １０ 大系统的关键技术
ＸＳＳ－ １０ 大 系 统 的 关 键 技 术 包 括 ： １） 轻 量 级 的 推 进 系 统 ； ２） 制导、导航与控制； ３） 小型 化通信系统； ４） 一体化相机和 星 传 感 器 ； ５） 锂 聚 合 物 电 池 。 这些关键技术中只有小型化通信 系统一项是地面支持系统， 其它 四项关键技术都属于卫星系统。
ＳＰＰ 有效载荷弹出
·３６·
中国航天 ２００６ 年第 ６ 期
３８．１ｃｍ， 具体外形如图 ３ 所示。 ＸＳＳ－ １０ 卫 星 的 主 要 组 成 包
括： １） 电子装置接口／制导、导 航 与 控 制 模 块 （ ＡＩ／ＧＮＣ） ； ２） 电 源 电 压 驱 动 模 块 （ ＰＶＤ） ； ３） 数 字 信 号 处 理 模 块 （ ＤＳＰ） ； ４） 相机和通信接口 Ａ 模块 （ ＣＣＩＭ－ Ａ） ； ５） 相机和通信接口 Ｂ 模块 （ ＣＣＩＭ－ Ｂ） ； ６） 电 源 控 制 装 置 （ ＰＣＡ） ； ７） 用 于 轨 道 修 正 的 ３ 个 接 收 机 的 ＧＰＳ 嵌 入 模 块
１９９９ 年 １０ 月 到 ２０００ 年 １１
图 ５ 对 ＸＳＳ－ １０ 卫星进行综合试验测试
月 ， 波 音 公 司 负 责 制 造 ＸＳＳ－ １０ 卫星， 并进行了运载前的性能 与 功 能 测 试 。 波 音 公 司 于 ２０００ 年 １１ 月 将 ＸＳＳ－ １０ 卫 星 交 给 美 国空军研究实验室航天工程部。 之后， 对 ＸＳＳ－ １０ 卫星做了飞行 前的综合试验和准备工作， 包 括安装飞行保护层， 整理星上 电缆以及安装星箭接口弹射装 置 （ ＳＰＰ 和 ＳＥＰ） 等。最后进行 了一个整体功能测试。这个整 体功能测试是后续各分系统环 境试验的基准。系统测试的结 果显示整体系统性能基本正常， 在振动和冲击过程中没有发现 错误， 但在数字图像处理中发 现和纠正了 ３ 个错误。
长度
８１．２８ｃｍ
直径ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
３８．１ｃｍ
质量
３１ｋｇ
近地点 远地点
５２４ｋｍ ８１１ｋｍ
倾角 设计寿命
３９．８° ２４ 小时
运载工具 发射场
德尔它 ２ 卡纳维拉尔角
承包商
波音
面级 （ 仪器舱）
的引导部分。
ＳＥＰ 为 支 撑
小卫星电子接口
单元和天线的平
台， 所载的电子
设备可以控制小
卫星弹出前的所
图 １ 由德尔它 ２ 运载火箭发射入轨后 ＸＳＳ－ １０ 卫星运行在圆轨道上 有定时功能 ， 同
卫星通信链接加密解密的功能。 查操作以及自主导航等技术。因
Ｊｕｎｅ ２００６ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｃｈｉｎａ
·３７·
此， ＸＳＳ 项目实质上是已取消的克 莱门蒂娜 ２ 计划的间接继承项目。
ＸＳＳ－ １０ 项目开始于 １９９７ 年 １２ 月。起初， 美国空军研究实验室 与美国航宇局的戈达德空间中心 一起开展研究工作， 说明 ＸＳＳ－ １０ 计划与飞船任务飞行有关。到 １９９９ 年 ４ 月， 完成了 ＸＳＳ－ １０ 的 初步方案设计和评审工作， 并选 择 斯 巴 达 ２５１ 作 为 空 间 运 载 平 台。由于存在任务冲突， 当月美国 航宇局宣布不能搭载 ＸＳＳ－ １０ 任 务。１９９９ 年 ５￣１０ 月， 美国空军研 究实验室论证选择了 ４ 种发射运 载方案： 金牛座、飞 马 座 、人 牛 怪 和德尔它 ２， 最后确定将 ＸＳＳ－ １０ 作为火箭的次级有效载荷搭载德 尔 它 ２ 火 箭 与 ＧＰＳ－ ２Ｒ８ 卫 星 一 同发射。
２００２ 年 ６ 月 ２１ 日， 成功地 完成了所有的测试项目与试飞试 验。其测试序列包括： 相机捕获 能力确认、插拔测试、恒星捕获 能力确认、运载能力确认、射频 和自身兼容性测试、制造兼容性 测试、发射兼容性测试、振动和 冲击测试、热真空和热循环测 试、系统重心测试、惯性矩测试、卫 星与德尔它 ２ 火箭的集成测试。
美国试验小卫星
ＸＳ Ｓ － １０ 系统
□ 闻 新 王秀丽 刘宝忠
一、概述
试验卫星系列 （ ＸＳＳ） 是 美 国 空 军 研 究 实 验 室 （ ＡＦＲＬ） 、 空军航天与导弹系统中心、海 军研究实验室等机构联合开展 的一项研究项目。美国实施试 验卫星系列项目计划的目的是 研制一种全自主控制的微小卫 星， 这种卫星具有在轨检查、 交会对接以及围绕轨道物体的 近距离机动的能力。这种微型 卫星最终将增强美国空军航天 司令部执行太空维修、维护以 及其他特殊任务的能力。
它安装在德尔它 ２ 运载火箭的上 柱 形 ， 长 为 ８１．２８ｃｍ， 直 径 为
有效载荷
德尔它 ２ 第二级
壁突式电 子平台
有效载荷
二、ＸＳＳ－ １０ 大系统的描述 ＸＳＳ－ １０ 系 统 由 ６ 个 主 要 部
壁突式有效 载荷平台
装载
有效载荷和 ＳＰＰ 展开
展开
图 ２ 壁突式有效载荷的安装和调配示意
推进系统用于卫星姿态控 制 ， ４ 个 转 向 推 进 器 采 用 ＭＭＨ／ ＮＴＯ 二组元推进方式。８ 个姿态
控制器采用气态
航空电子模块
氮推进剂。推进
电池
系统由推进模 块、压力模块、 转向推力器、姿 态控制推力器组
转向推力器 ４ 个 姿态控制推力器 ８ 个
压力模块
成。一体化推进
惯性测量装置
装置包括推进剂
ＸＳＳ－ １０ 系 统 是 ＸＳＳ 系 列 计 划 中 的 第 一 个 系 统 。ＸＳＳ－ １０ 微 小卫星是该系统中的第一颗微小 卫星， 已于 ２００３ 年 １ 月 ２９ 日与 导 航 卫 星 ＧＰＳ－ ２Ｒ８ 一 同 由 德 尔 它 ２ 运载火箭发射入轨， 详细情 况和指标见表 １ 和图 １。
表 １ 美国试验小卫星 ＸＳＳ－ １０
机提供标准上行／下行通信功能， 可 小卫星技术的性能。这些技术可
以接收和转发测距信号， 解调命令 能是未来空军作战与控制空间的
信号以及从 星 上 发 送 遥 测 信 号 。 潜在解决方案。ＸＳＳ－ １０ 是这个系
ＳＧＬＳ 应 答 机 包 括 一 个 通 信 安 全 列的第一颗小卫星， 主要用来演示
单元， 装配有集成设备， 可以提供 验证空间飞行器之间的近距离检
ＶＣＳ 包括一个铝制印刷电路板。
姿态控制分系统使
卫星的能量由锂离子聚合物
ＸＳＳ－ １０ 卫 星 指 向 德 尔 电池提供。这种新型的锂离子电
它 ２ 上面级的方向， 通 池 重 约 ２ｋｇ。与常规液态锂离子
过星上携带的可见光相 电池相比， 在相同的重量下， 它
机系统 （ ＶＣＳ） ， 在指定的观测点 能提供的能量是后者的两倍。此
这 次 发 射 总 成 本 为 ６５００ 万 美元， 其中 ＸＳＳ－ １０ 只占 ４００ 万 美元。ＸＳＳ－ １０ 卫星运行在圆轨道 上， 其寿命只有 ２４ 小时， 在这 ２４ 小时里， 成功地完成了整个任务。
六、ＸＳＳ－ １０ 项目研制 队伍的组成
美国政府部门与工业部门组 成 团 队 ， 联 合 实 施 ＸＳＳ－ １０ 计 划。其中核心政府部门包括美国 空军研究实验室、航天与导弹系 统中心和空军航天司令部， 工业 部门包括洛克达因公司、波音发 射服务公司、傲腾 （ Ｏｃｔａｎｔ） 技术 公司、杰克逊与塔尔工程公司、 斯巴达公司、科学应用国际公司 （ ＳＡＩＣ） 和斯威尔斯宇航公司等。 这些部门相互配合， 形成一个紧 密的协作团队， 共同设计、开发、 制造、集成和测试各分系统组件， 并成功地完成发射和飞行任务。
标。
净 重 ２６．９８ｋｇ， 携 带 ２．５８ｋｇ 的 单
ＳＰＰ 作为小卫星和运载火箭 甲 基 肼 （ ＭＭＨ） 和 四 氧 化 二 氮
之间的机械及电气接口， 同时还 （ ＮＴＯ） 以及 ０．７ｋｇ 的压缩氮， 因
起着支撑小卫星和弹出卫星离开 此 ＸＳＳ－ １０ 卫星的发射重量大约
火箭上面级 （ 仪 器 舱 ） 的 作 用 。 为 ３０．２６ｋｇ。ＸＳＳ－ １０ 的形状是圆
发 射 的 。 ＸＳＳ－ １０ 卫 星 、 ＳＰＰ 和 意图见图 ２。
ＳＥＰ 作为次级有效载荷安装在德
尔它 ２ 运载火箭的上面级上， 在
三、ＸＳＳ－ １０ 卫星系统的组成
ＧＰＳ 卫星的下方， 而且德尔它 ２
运载火箭的上面级 （ 仪器舱） 同
ＸＳＳ－ １０ 卫 星 是 一 个 半 自 主
时作为这次任务的空间驻留目 的航天器， 采用三轴稳定， 卫星
一体化推 进装置 主要结构
ＧＰＳ／ＳＧＬＳ
箱和整体转向岐
管， 集成在一个
惯性测量装置结构
圆柱形铝铍主结 构的内 部。
传感器集合
图 ４ ＸＳＳ－ １０ 卫星系统的组成结构
惯性测量装置是一
ＶＣＳ 系统由两个 ＣＣＤ 成像器