美國國防支援計畫衛星

從1970年第一次發射以來的30多年裡，“國防支援計畫”已成為美國防空司令部的戰術預警和攻擊評估系統的空間部分，該衛星能夠提供飛彈發射、衛星發射、空間發射和核爆炸的早期預警。國防支援計畫衛星由美國空軍太空司令部管理。

基本介紹

• 中文名：美國國防支援計畫衛星
• 國家：美國
• 目的：早期預警
• 製造商：諾斯洛普.格魯曼公司
• 時間：1970年11月6日
• 軌道：GEO

國防支援計畫簡介

美國於在1970年11月6日把第1顆“國防支援計畫”實用型綜合性飛彈預警衛星送上太空。目前，“國防支援計畫”星座由5顆地球靜止軌道衛星組成，其中 3顆為工作星（印度洋、大西洋和太平洋上空各1顆），2顆為備用星。每顆衛星能夠看到將近半個地球。通常該系統對洲際彈道飛彈能給出25分鐘的預警時間，對潛射彈道飛彈能給出約15分鐘預警時間，對戰術彈道飛彈能給出 5 分鐘的預警時間。

起初由TRW公司製造的第一批Ⅰ號衛星於1970年11月發射。Ⅰ號衛星重量約為900千克，其性能指標為：400瓦功率，星載2000個探測器，其設計壽命是一年零三個月。目前這批DSP-1系列衛星(DSP-14到DSP-23衛星)具有1485瓦的大功率和6000個探測器，其設計壽命至少10年。這種衛星使用紅外探測器來探測飛彈向地面噴流產生的熱度。有多達10個DSP衛星還在運轉，它們能夠提供飛彈發射的立體圖像和更詳細的噴流特徵。最近在感測器設計方面的改進包括：提高了全半球覆蓋區域內水平線以上的探測能力、解析度以及星載設備處理信號的能力。

國防支援計畫DSP-23衛星

大多數DSP衛星都是由“大力神4號”運載火箭送入地球同步軌道的。DSP-16衛星是由“發現者”號太空梭送入軌道的，那次發射任務代號是STS-44(1991年11月24日)。第23顆和最後一顆衛星由“德爾塔4號”重型運載火箭直接送入地球同步軌道。DSP將由天基紅外系統取代。

飛彈預警衛星是目前探測彈道飛彈發射的最有效的手段，它通過星載紅外探測器探測到彈道飛彈發射時尾焰的紅外輻射，並把方位角和輻射強度等信息傳給地面工作站，從而為地面防禦系統提供儘可能長的預警時間。

國防支援計畫

彈道飛彈防禦不僅需要強大的監視網路，不間斷地對目標地區進行監視，一旦發現有飛彈升空，還必須儘早將情報傳送到作戰管理/指揮控制系統和攔截系統，時間對於攔截的成敗至關重要，因為攔截系統必須有充足的時間進行發射前的準備。因此說到彈道飛彈防禦不能不提到它的預警系統。

由於僅靠監視系統還不足以完全掌握偽裝遮蔽的發射井，所以還必須藉助活動在靜止軌道上的早期預警衛星監視宇宙空間的紅外變化。一旦捕捉到地面有新出現的熱源，立刻根據熱源的狀況和移動情況，對其作出判斷，辨別它是森林火災、火山噴發，還是火箭發動機排出的噴焰。如果判定是飛彈升空，立即根據其移動的速度、高度、方向等信息推算出飛彈的種類、測算彈著點，並迅速通報有關部門。

人們最熟悉的紅外探測衛星是“國防支援計畫”(DSP)，可監視地球上每個角落發射的彈道飛彈。DSP衛星從1970年到2005年總計發射了23顆，目前在軌的都是大型的block14星。它們是1989年以後發射的9顆星，其中3顆是1991年前發射的。只要有6顆星就可以覆蓋全球各個角落。DSP衛星裝有紅外望遠鏡，與軸線呈7.5度傾斜。

DSP衛星每分鐘轉6圈，即10秒1圈。假定朝鮮發射飛彈，DSP衛星能立即檢測到大量紅外輻射，如果在衛星旋轉期間熱源發生移動，就證明不是火災或火山爆發，可以判定是

火箭升空或飛彈發射，並立即測定熱源的位置、速度，粗略計算出彈著點。

美國國防支援計畫技術說明

DSP-23衛星

製造商：諾斯洛普.格魯曼公司

發射日期：2007年11月10日

軌道：GEO

發射地點：佛羅里達州，卡納維拉爾角

運載火箭：德爾塔Ⅳ-重型

發射質量：2386千克

結構尺寸：10米 × 6.7米

有效載荷：中紅外波長望遠鏡，碲汞鉻探測器，雙重輻射探測器，太空和大氣爆炸系統(SABRS)

太空預警機

1972年11月23日，1枚高達100多米的巨型火箭從蘇聯拜科努爾發射場飛向太空，當時發射場上洋溢著一片歡笑。然而，突然一聲巨響，該火箭立即化作一個美麗的火球，2000多噸的龐然大物頓時灰飛煙滅。就在蘇聯人“丈二和尚摸不著頭腦”時，在美國科羅拉多夏延山內1000米深處岩洞內的美國航天司令部已經開始研討蘇聯火箭發射失敗的原因了。因為通過停留在印度洋上空的飛彈預警衛星，美國航天部隊警報中心的計算機已記錄了這枚蘇聯火箭飛行的全過程。不過，出於安全保密的原因，關於美國飛彈預警衛星在當時很少有人了解。直到1991 年的海灣戰爭，它才在一夜之間成為家喻戶曉的“明星”。該衛星通過與“愛國者”飛彈的默契配合，完成了反飛彈的作戰任務，創造了戰爭史上前所未有的奇蹟。飛彈預警衛星之所以先知、先覺，就是因為衛星上裝有高靈敏度的紅外探測器和帶望遠鏡頭的電視攝像機，在敵方從地面或水下發射飛彈後數十秒內，紅外探測器即可探測到飛彈上升段飛行期間發動機尾焰的紅外輻射，並發出警報。同時，高解析度的電視攝像機能跟蹤拍攝目標，自動或按地面遙控指令向防空指揮部發回目標圖像，並在地面電視屏上顯示飛彈尾焰的圖像，提醒我方組織戰略防禦或實施反攻。採用高軌道組網方式運行的目的是為了獲得較寬的覆蓋面，以克服地面防空雷達因電波信號沿直線傳播受地球曲率影響而不能儘早發現目標的缺點。

美國“國防支援計畫”衛星的首要任務是探測並實時報告針對美國及其盟國的任何洲際彈道飛彈、潛射彈道飛彈及戰區和戰術彈道飛彈發射，保護美國及其盟國的安全。其星載紅外探測器通過掃描探測洲際飛彈的動力燃燒段來確定發射及其航向。由於洲際飛彈和火箭的動力燃燒段時間較長，因而，星載探測器有足夠時間來完成上述工作。但在實際套用過程中，只要配合適當的支持系統，“國防支援計畫”衛星對那些動力燃燒段時間較短的戰術飛彈也有一定的探測與預警能力。

三代神眼

“國防支援計畫”已發展了3代。第1代“國防支援計畫”研製了4顆，首顆於1970年11月6日發射，最後1顆於1973年6月12日發射。其每顆衛星重898千克，是長7米、直徑4米的圓柱體,設計壽命1.5年。它依靠貼上在星體表面的太陽能電池和入軌後展開的4塊太陽能電池帆板產生400瓦電力。星載主探測器是1台長3.6米、直徑 1 米的施密特紅外望遠鏡，其焦面上裝有由2000個硫化鉛紅外探測元組成的線陣，能探測到2.69～2.95微米範圍內的短波紅外信號，可提供地平線以內覆蓋，用來探測來襲飛彈發動機的紅外輻射，然後進行報警並預測其彈道參數。衛星工作時，星上紅外探測器就像鐘錶指針掃描錶盤一樣，對地球的部分表面進行掃描，每分鐘掃描6次。主要任務是從地球背景中分析熱紅外源的溫度、位置和軌跡，從而發現飛彈尾焰、判定飛彈類型和攻擊目標，發出飛彈來襲警報。此外，衛星上還裝有1台可見光電視攝像機，用以輔助紅外探測器辨別真假飛彈目標。

美國國防支援計畫衛星

第2代“國防支援計畫”衛星是從1975年12月14 日開始發射的,一直到 1987年11月29日國防支援計畫-13升空為止總計9顆。衛星是重1043千克的圓柱體，設計壽命3年，並擴大了紅外探測器掃描範圍，消除了第1代“國防支援計畫”衛星中的掃描盲區，靈敏度和可靠性也增加了，降低虛警機率，還加裝了核爆炸探測器，能探測大氣層內的核爆炸，提高衛星抗核打擊能力。

1989年6月14日入軌的國防支援計畫-14是首顆第3代“國防支援計畫”衛星。第3代“國防支援計畫”衛星有許多優點：

① 體積大,外形為長10米、直徑6.74米的圓柱體，帶有大型陀螺儀和更多燃料,從而能隨時機動戰區上空。它還攜帶了動能碰撞敏感器，所以可在動能武器來襲時自動實施機動躲避，必要時也可機動到“閃電”型大橢圓軌道上工作，從而提高了系統的生存能力。

② 星上紅外探測器能工作在2種不同的紅外波段，它們分別以2.7微米（短波紅外）和4.3微米（中波紅外）波長探測紅外目標，這樣不僅增強了對飛彈發射階段和起飛階段的偵察，使探測器既能探測和跟蹤地平線以內的目標，又可探測和跟蹤地平線以上的目標，而且還能防雷射干擾和提高鑑別能力。其望遠鏡焦平面分兩部分，以保護電子設備免遭雷射武器發射的高能雷射的摧毀，當1種波段被雷射致盲時還可啟用另1種波段繼續監視，大大增強了預警系統的實戰可用性。

③ 為了實現“零動量”，以最大限度地節省姿控用燃料。前兩代“國防支援計畫”採用慣性調節裝置對衛星自旋軸進行微調，而第3代“國防支援計畫”則利用反作用輪來產生與衛星自旋動量相等且相反的動量，從而達到零動量穩定。

④ 星上紅外望遠鏡有6000個硫化鉛和碲化汞鎘紅外探測元（前兩代不到2000個），提高了探測靈敏度，較好地探測紅外特性不明顯的中、短程飛彈，有效識別各種飛彈發射。

⑤ 衛星壽命長，達7～9年。

⑥ 電源功率達1275瓦，比第1代大2倍，比第2代大1倍。

⑦ 星上計算機有較大改進，可自行管理各分系統，保持衛星在軌位置基準，即使失去地面站的控制，衛星仍能傳送飛彈預警數據，星上信號處理能力的提高，使得雜波抑制效果得到改善。

⑧ 星上有多個先進的核輻射探測器，平時用於監測有關國家履行核禁試條約的情況，戰時則可精確測定核爆炸位置。

⑨ 具有數據重複傳送功能，即在敵人實施干擾、數據傳送中斷時，衛星可快速重複傳送加密的預警數據，並能用雷射把數據傳給其他衛星。

⑩ 衛星重達2.36噸，與前兩代衛星相比可謂“大巫見小巫”，所以必須用太空梭或重型火箭才能發射。

組成

這一代衛星由 TRW 公司研製，每顆衛星價值2.5億美元,裝載了6種有效載荷：紅外望遠鏡、衛星敏感器、核爆炸輻射探測器、高解析度可見光電視攝像機、通信轉發系統、雷射通信系統和紫外跟蹤探測器。其中主探測器是紅外望遠鏡，有2個短波紅外波段，前者用於飛彈點火監測，後者用於飛彈軌跡監測，地面解析度為3～5千米。次探測器是紫外跟蹤探測器，用於彈頭跟蹤。雷射通信子系統用於“國防支援計畫”衛星星座通信。

技術性能

至今，DSP衛星已發射了20顆，衛星和遙感器的技術性能不斷改進，自1989年6月後發射的DSP－14 到DSP－21均為DSP-I(改進型)。DSP－I衛星共有6種有效載荷：

① 紅外望遠鏡子系統(IR)；

② 紫外跟蹤探測器(ULS)；

③ 星球探測器子系統(SS)；

④ 狀態監視子系統(SMS)；

⑤ 信號電子學子系統(SES)；

⑥ 雷射通信子系統(LCP)。

其中，主探測器是IR，有2個短波紅外波段（2.7µm和4.3µm），前者用於飛彈點火監測，後者用於飛彈軌跡監測，地面解析度為3～5km。次探測器是ULS，用於彈頭跟蹤。LCP用於DSP星座通信。

地面站

“國防支援計畫”系統在全球有3個大型固定地面站、1個移動地面站和1個技術支持站。其中建在科羅拉多州的地面站負責接收太平洋上空衛星下傳的數據，建在澳大利亞的地面站負責接收印度洋上空衛星下傳的數據，建在德國卡普安的地面站負責接收大西洋上空衛星下傳的數據。另外，美國站和澳洲站兼為數據處理站。

結束使命

1970～1974 年為試用階段，1975～1978年為改進階段，在這兩個階段共發射了 7 顆衛星，常駐衛星 3 顆。1979～1988 年為套用階段，這個階段共發射 6 顆衛星，常駐衛星增加到 4 顆，並已投入業務使用，每天24h 提供服務。1989 年以後，工作衛星為 5顆，全部到位。

針對“國防支援計畫”衛星虛警率高、不能跟蹤中段飛行的飛彈、過分依賴國外地面站中繼通信、對戰術彈道飛彈預警時間短以及對火災也報警等缺陷，同時也為了滿足飛彈空間監視數據不斷增長的需要，美國國防部於1994年12月決定研製可同時預警戰略和戰術飛彈的“天基紅外系統” 飛彈預警衛星來逐步取代“國防支援計畫”。