今年1月19日，美國空軍成功發射第四顆紅外導彈預警衛星。按計劃，美國還將于2020年和2021年發射第五顆和第六顆紅外導彈預警衛星。美國空軍主管這個項目的官員在發射成功后向外界稱，這顆導彈預警衛星的成功發射是美國政府與國防工業多年共同努力的結晶，它將初期的“天基紅外系統”（SBIRS）星座發展到一個高峰，并使美國及其盟國在未來若干年擁有強大的全球監視能力。

導彈預警衛星興起于冷戰時期，是美蘇激烈博弈的重要技術支撐。這種衛星可為彈道導彈防御和實施反擊提供及時預警信息，是美軍彈道導彈防御系統的重要組成部分。

“天基紅外系統”是美國國家導彈防御系統的核心組成之一，也是美國爭取軍事上絕對優勢的技術裝備。雖然美國目前擁有世界上首屈一指的天基預警體系，但并不滿足，還正在研制新一代導彈預警衛星，實現監視高超聲速武器的目標。

美國擁有世界第一的預警衛星系統

導彈預警衛星之所以具備預警能力，是因為攜帶了能夠探測導彈發射時火焰紅外輻射的紅外探測器。其最大的特點是監視區域大，預警衛星采用高軌道運行，如果沿著赤道120°間隔部署3顆地球同步軌道衛星，那么地球絕大部分區域都在其監視之下。

在海灣戰爭、科索沃戰爭和伊拉克戰爭中，美國都調動了預警衛星支援作戰行動。以海外戰爭為例，美國至少動用了4顆導彈預警衛星，用于監視伊拉克“飛毛腿”系列彈道導彈的發射，能夠給防空留下2分鐘左右的預警時間，提升“愛國者”導彈的攔截概率。

從上世紀50年代中期起，美國先后研制了四代導彈預警衛星。目前現役的導彈預警衛星體系由第三代的“國防支援計劃”DSP和第四代的“天基紅外系統”SBIRS組成。

長期研究天基預警體系的中國航天科工二院高級工程師張保慶告訴澎湃新聞（www.kxwhcb.com），目前美國天基導彈預警系統主要包括：4顆“國防支援計劃”（DSP）衛星、“天基紅外系統”（SBIRS）的4顆地球同步軌道衛星（4個大橢圓軌道衛星載荷）和2顆低軌“空間跟蹤與監視系統”（STSS）驗證衛星。

“國防支援計劃”衛星（DSP）是美國部署的第一種具有實戰水平的導彈預警衛星。但由于這個衛星系統研制較早，存在無法跟蹤中段飛行的彈道導彈、掃描速度慢、虛警現象等問題，在性能上難以滿足彈道導彈防御需求，未來將全部被“天基紅外系統”取代。

根據相關資料，為探測發現彈道導彈，“天基紅外系統”的地球同步軌道衛星采用兩種探測器，一臺是高速掃描型探測器，另外一臺是高分辨率凝視型探測器。掃描型探測器用于快速掃描，通過探測導彈發射時噴出的尾焰對發射情況進行監視；凝視型探測器用于將導彈的發射畫面拉近放大，并緊盯可疑目標，獲取詳細的目標信息。

張保慶介紹說，“天基紅外系統”掃描速度和靈敏度相比“國防支援計劃”系統提高了10倍以上，覆蓋范圍擴大了2～4倍，能在導彈發射10～20秒內將預警信息發送至地面運行控制系統，而“國防支援計劃”衛星系統需要60～90秒，大幅延長了預警時間，為反導系統預留了更充分的作戰準備時間，從而提高了攔截成功率。

“雖然‘天基紅外系統’性能先進，但造價也非常高昂，平均每顆衛星耗資達17億美元，遠超美軍預期。”張保慶指出。

積極謀劃下一代導彈預警衛星系統

據美國太空新聞網此前報道，美國將在2020年和2021年發射第五、第六顆“天基紅外系統”衛星，以替最早發射的兩顆衛星。在推進現有系統全面運行和任務拓展的同時，為了保持與競爭對手在空間作戰上的優勢，美國空軍于2017年底發布“天基紅外系統后繼”（SBIRS-Follow on）系統信息征詢書，積極謀劃開發抗毀性更強的下一代天基預警衛星系統和新型地面控制系統。

該計劃確立了一個較為激進的目標，即提前了當前采購流程4年，支持開發商以相應速度研發新能力。美國空軍部長希瑟威爾遜稱，在開發新導彈預警系統時，速度是很重要的。下一代導彈預警衛星將是領跑者。

美空軍已正式表示現有“天基紅外系統”不再有后續發展計劃，并表示將取消“天基紅外系統”第七、第八顆衛星。當前，美空軍正在加速構建“天基紅外系統后繼”（SBIRS-Follow on）系統，美空軍希望在“天基紅外系統后繼”系統體系架構設計中納入分散式體系結構理念，即利用“結構分離、功能分解、有效載荷搭載、多軌道部署、多作戰域部署”的方式，實現彈性與分散式空間系統體系結構。

“下一代預警系統的主要目標是提高系統的可靠性、抗毀性與彈性。”張保慶向澎湃新聞表示，“這是因為美國軍方認為，隨著潛在對手軍力的發展，空間系統面臨的威脅在加劇，需要提高可靠性和抗毀性。”

一位航天研究機構的衛星研究人員告訴澎湃新聞，“天基紅外系統”的第五、第六顆采用了性能更好的改進型衛星平臺，預計下一代導彈預警衛星會采用新的衛星平臺，以滿足提高可靠性和抗毀性的要求。

按計劃，“天基紅外系統后繼”系統將包括5顆地球同步軌道衛星和2顆極軌衛星，提供對所有類型彈道導彈發射助推段預警能力。后繼系統將分階段部署，第一階段系統包括3顆地球同步軌道衛星和2顆極軌衛星，計劃從2025年開始執行首次發射，2029年實現系統運行，滿足各種非戰略導彈預警需求；第二階段系統包括兩顆地球同步軌道衛星，計劃于2020年啟動競標，2030年執行首次發射，最終完成“天基紅外系統后繼”系統星座組建。

新預警系統或能監視高超聲速武器

目前，美國現役的導彈預警衛星主要用于彈道導彈發射的預警，研制之初沒有考慮高超聲速武器。而目前，高超聲速武器正處于火熱發展之中，有些型號即將投入使用。2018年3月，俄羅斯總統發表的2018年年度國情咨文中首次公開了“先鋒”和“匕首”兩種高超聲速武器系統，引發外界的高度關注。

據俄羅斯衛星網6月8日報道，普京在接受媒體采訪時表示，“先鋒”高超聲速武器已開始批量生產，2019年將裝備俄軍部隊。他強調，“先鋒”是先進的“殺手锏”武器，其速度高達20多馬赫，并且在未來幾年內其他國家也不太可能研發出這樣的武器。

美國軍方認為，俄羅斯等國高超聲速武器的發展給美國導彈防御系統構成挑戰，應升級包括導彈預警系統在內的整個反導體系，提高對抗這種武器的能力。據美國《C4ISR與網絡》今年4月12日報道，美國導彈防御局局長在參議院國防撥款分委會發表證詞，希望國防部對現有傳感器進行改進，以應對不斷發展的高超聲速武器。長期以來，導彈防御局一直主張在太空建立一個新的監視系統，以填補當前傳感器的能力空白。

目前，正在研制的高超聲速武器根據動力系統的不同可分為吸氣式和助推-滑翔兩種。“助推-滑翔高超聲速武器是當下高超武器家族中發展最快，成熟度也最高，美俄等大國都有相應的在研型號。”長期跟蹤研究國外高超聲速武器技術發展的中國航空工業發展研究中心副研究員廖孟豪告訴澎湃新聞。

廖孟豪解釋說，這是因為助推-滑翔高超聲速武器使用現役的火箭或彈道導進行運載即可，就相當于一個助推器，研制的精力可集中在滑翔式飛行器，難度比吸氣式高超聲速武器相對較小。

在助推器工作飛行階段，高超聲速武器與彈道導彈區別很小，現有的導彈預警衛星仍然能發現和跟蹤，但是滑翔式飛行器與助推器分離后，如果飛行器機動能力很強，衛星就很難對其繼續監視。因此，美國軍事專家認為，應改進現有的導彈預警衛星體系，尤其是下一代預警衛星的研制必須將監視高超聲速納入考慮范圍。

美國國際戰略研究中心高級研究員Tom Karako認為，相對于陸地傳感器，部署在太空的傳感器在探測高超聲速武器有更大的優勢。五角大樓沒有更多的時間研究如何建立立體的防御系統，因為威脅迫在眉睫，最好是調整2019財年預算，給監視高超聲速武器更多的預算，而不是2020年才開始調整。

“建立由低軌道全球覆蓋衛星星座和高軌道衛星組成的導彈預警體系，對高超聲速武器具有很強的監視能力。” 航天研究機構的衛星研究人員認為。

其實，美國現役的“天基紅外系統”計劃曾規劃了低軌道衛星星座和高軌道衛星的模式，系統計劃由24顆運行在1600千米軌道高度的衛星組成，目標是構建具有對彈道導彈全程跟蹤和探測能力的衛星星座。但由于經費的限制，發射的兩顆試驗衛星后來移交給導彈防御局，未被列為美國空軍的正式采辦項目。

航天研究機構的衛星研究人員指出，隨著低成本小衛星技術的發展，美國有可能建立由小衛星組成的低軌道導彈預警衛星系統，用于高超聲速武器的監視，全方位增強美國的天基預警能力。