历尽艰难终现曙光——从新闻报道看美国天基红外系统的发展历程

SBIRS卫星的红外传感器拍摄到的靶弹发射时的红外轨迹

美国当地时间2011年5月7日下午2点10分，美国空军第45太空联队从卡纳维拉尔角的第41发射台成功发射一枚“宇宙神5”型运载火箭，将“天基红外系统”（SBIRS）“静地轨道”1（GEO-1）卫星送入轨道。

美国的天基红外系统是新一代导弹预警卫星系统，与原有的国防支持计划（DSP）预警卫星相比，SBIRS预警卫星不仅能比DSP卫星更出色地完成战略导弹预警任务，而且还能对战区弹道导弹的攻击实施有效的预警与跟踪，从而能满足21世纪美军对战略和战区弹道导弹预警的需求。

该系统的研制工作从上世纪九十年代初期即已启动，然而其发展过程并不顺利，其间经历了技术不成熟、需求不确定、投资不稳定、监管不力以及许多其他问题。这些问题已经导致该系统研发成本超支数十亿美元，项目拖期数年。我们收集了近年来有关天基红外系统的新闻报道，从这些报道中，细心的读者将能体会到，作为一个能够影响国家前途和发展战略的大项目，其发展道路将是何等艰辛。

新闻：【洛克希德·马丁公司2004年11月16日报道】由洛克希德·马丁公司领导的“天基红外系统高轨道”计划16日成功完成了系统的信号处理装置(SPA)软件关键设计评审。

分析：SPA是美国下一代导弹预警系统——“天基红外系统高轨道”计划的关键载荷组件。对红外载荷的按期交付和后续的“天基红外系统高轨道”计划的首颗地球同步轨道卫星的发射都十分关键。

此次关键设计评审演示了SPA飞行软件可满足全部关键设计需求，而且已经准备好设计应用。SPA将与“天基红外系统高轨道”计划的首颗地球同步轨道卫星共同交付，这颗卫星定于2007年发射。发挥重要作用。

新闻：【洛克希德·马丁公司2005年3月3日报道】洛克希德·马丁公司已经完成并交付了一个复杂的、高性能通信子系统，该子系统是天基红外系统高轨道计划首颗地球同步轨道卫星红外载荷的组成部分，这标志着该公司在该项目上达到重大里程碑。

分析：洛马公司交付的这个通信子系统能够从红外载荷向作战人员提供抗干扰、生存力强的通信，提供覆盖全球的导弹发射探测和防御数据。还能通过与地面站的持续交互通信对卫星提供安全的指挥与控制，将在天基红外系统中

新闻：【洛克希德·马丁公司2008年12月15日报道】美国天基红外系统首个高椭圆轨道（HEO-1）有效载荷及地面系统已经通过了美国战略司令部的运行鉴定。

分析： 此次正式鉴定证实了SBIRSHEO传感器及相关地面系统能为国家指挥机构提供及时、准确的预警数据，为美国战略司令部任务提供支持。有关官员表示，HEO-1系统具有卓越的数据质量。HEO有效载荷所提供的前所未有的战场空间红外图像，标志着朝日益增强的战场空间态势感知能力迈出的第一步，HEO有效载荷同时还可提供关于导弹、飞行器和其他事件的实时数据。

新闻：【洛克希德·马丁公司2009年1月13日报道】美国天基红外系统首颗地球同步轨道（GEO-1）卫星已经步入重要试验阶段，开始试验最新版本的飞行软件，新版软件能提供高可靠性的卫星指挥与控制。

sbirs系统工作原理图

分析： SBIRS飞行软件体系使得GEO卫星系统具备稳健的指挥与数据处理能力、故障管理能力与安全保持能力。此次试验应用的飞行软件包括卫星电力、温度、姿态与导航的控制软件。软件还具备稳健的故障管理系统，卫星在轨运行期间被检测到异常时，故障管理系统将把卫星调整到安全状态，同时地面人员分析卫星状况并采取修正措施。飞行软件最终版本预计将在2月份交付，卫星预计将在2010财年初交付美国空军由“宇宙神”5火箭发射。

新闻：【美国诺斯洛普·格鲁曼公司2009年3月3日报道】美国天基红外系统第二个地球同步轨道（GEO-2）有效载荷已经成功完成了热真空试验。2009年春季，GEO-2有效载荷将被运往洛克希德·马丁公司，安装到GEO-2卫星上。

分析：GEO-2有效载荷由扫描传感器和凝视传感器组成。扫描传感器能持续观察和监视传统的洲际弹道导弹威胁。凝视传感器设计用于探测信号特征非常低、燃烧周期短的战区导弹及其他感兴趣的瞬时事件。

GEO有效载荷的一个主要分系统是定位与控制组件（PCA）。PCA使用高度灵活的精确定位的反射镜，使卫星的光学望远镜能扫描并凝视特定区域，运行人员可根据国家的优先权调整监视地区。

新闻：【美国防务新闻网2009年7月12日报道】美国天基红外系统高轨计划在困难中发展：该项目一直存在大幅成本超支、技术难题，以及尚不确定的性能。尽管存在这些困难，甚至已经审查了候补计划，但是美国空军仍在推进该计划。

分析：根据美国政府问责署（GAO）的评估，SBIRS项目存在许多问题，包括：不成熟技术、不确定的需求、不稳定的投资、低估了软件复杂性、监管不力以及其他问题。这些问题已经导致成本超支数十亿美元，项目拖期数年。项目成本从最初的40亿美元膨胀至120多亿美元。

因为SBIRS计划一直存在问题，美国国防部2006年开始实施一套并行计划，即“替代性红外卫星系统”（AIRSS）。这个计划旨在确保即使SBIRS-高轨计划失败，美国的导弹预警与防御能力仍能持续，也可能作为廉价的SBIRS-高轨卫星系统的替代品。

新闻：【据美国空军网站2009年9月15日报道】13日，美国空军的首颗地球同步轨道天基红外系统卫星GEO-1在加州研发地完成了开放式空间飞行器的热真空测试。本次测试设立了一个环境基线，验证了测试控制台的界面。完成飞行器结构的开放式测试后，将开始封闭式热真空测试，验证卫星在模拟太空环境中的生存与运行情况。

分析：成功完成开放式热真空测试为SBIRS团队树立了重要的信心，此后他们将要面对封闭式热真空测试中更为严格的测试。

新闻：【美国防务新闻网2009年11月3日报道】美国国防与工业界官员称，美国空军麻烦缠身的天基红外系统项目面临又一次推延，时间为12个月到18个月。该系统的技术问题已经使洛马公司不得不改变原定向空军交付首颗天基红外导弹预警卫星的时间。

发射台上的宇宙神5运载火箭

分析：新计划为洛·马公司将在2010第四季度交付首颗卫星，比上一次预定的交付日期晚了大约1年。SBIRS项目官员为求谨慎，过去的一年中在计划表中增加了更多试验，一些试验比预计耗时更长。项目官员还将继续进行“生命周期”试验，试验过程中他们将模拟操作人员如何使用各种平台。

新闻：【洛克希德·马丁公司2009年12月1日报道】美国空军与洛马公司领导的团队在12月1日宣布，成功完成了天基红外系统第一颗静地轨道卫星（GEO-1）的热真空试验。

分析：热真空试验是最后几个关键环境测试阶段的最后一步。

新闻：【据美通社2010年1月13日报道】天基红外系统测试显示，用于支持首颗静地轨道卫星（GEO-1）发射的地面系统已经步入正轨；地面系统已经成熟到进入下一个级别的整合。

分析：这两个关键里程碑的抵达，终于使美国空军看到了SBIRS的希望

新闻：【据美国空间新闻网2010年1月22日报道】一位美军高层官员透露，美国空军在它2011年的预算请求中，将公布第三代红外监视（TGIRS）导弹预警技术开发项目的重要改变。

分析：TGIRS起初被当作长期麻烦缠身的天基红外系统的潜在备用系统，SBIRS的第一颗专用卫星已经落后于预定计划将近十年。但是由于美国空军开始确信SBIRS最终将进入正轨，TGIRS变为一个技术演示项目。

新闻：【据美国空军太空司令部网站2010年10月20日报道】2010年10月6日，美国空军的第二颗地球同步天基红外系统卫星GEO-2，在桑尼维尔的开发场所成功完成了两个仪器板向航天器核心模块上的集成。

分析：从2010年9月至10月，GEO-2团队进行了完成仪器板集成所必需的精确行动。团队利用从GEO-1的集成中获取的知识，比计划提前9天完成了GEO-2的集成。GEO-2计划于2012年发射。

新闻：【据美国全球安全网2011年2月16日报道】由美国空军和洛克希德·马丁公司领导的天基红外系统团队已经完成了首颗静地轨道卫星（GEO-1）的最后安装工作，为运送至发射场做好准备。

分析：最后安装工作包括安装卫星的展开式遮光板、太阳电池板、隔热层和飞行电池。组装好的卫星随后通过了最后工厂置信度试验，这是卫星在运往卡纳维拉尔角空军基地之前最后一项工作。

新闻：【据美国空军太空司令部2011年3月28日报道】天基红外系统计划完成了首颗静地轨道卫星（GEO-1）的最终主要发射前试验。这个试验验证了航天器与飞行控制设施间传输数据的能力，并运行了GEO-1的综合地面与太空系统的关键操作功能。

分析：此次试验的完成确保了地面与飞行软件产品为5月初的发射准备就绪。

新闻：【据2011年5月8日综合报道】美国当地时间2011年5月7日下午2点10分，一枚“宇宙神5”型运载火箭成功将“天基红外系统”“静地轨道”1（GEO-1）卫星送入轨道。

发射43分钟后，星箭分离。卫星距地约185千米，目标是远地点高度约为3.58万千米的轨道位置。美国空军SBIRS项目官员厄姆斯塔德中校表示：由6个液体远地点发动机组成的发动机组计划点火9天多，将卫星送至距地约3.54万千米的静地轨道上，并进行初始检测与运行。在该轨道上，卫星将打开其防光设备（设计用于保护传感器有效载荷）、天线以及有效载荷舱门。预计发射后35天，红外有效载荷（通过 “视达地面”能力在短波、中波红外波段收集信息）将被开启，并开始传送来自卫星的原始数据。发射后18个月内会实现全面综合战术预警与攻击评估确认能力，以使卫星能够正式参与导弹防御。

分析：此颗卫星的发射，开启了天基红外系统替换国防支持计划（DSP）星座工作的序幕。

GEO卫星

进行热真空实验的GEO-1卫星