论文部分内容阅读
2007年10月23日，俄罗斯用闪电-3火箭发射1颗质量2吨的“眼睛” (Oko) 导弹预警卫星，以加强轨道上军用航天器部署。
导弹预警卫星是通过对导弹发射主动段羽焰的红外辐射等探测成像，将红外辐射图像信号变换为数字化电信号传输，经处理识别后提供敌方导弹袭击的预警信号。该卫星和平时期可用于监视导弹试验、航天发射活动，战争时期则专门监视和跟踪敌方弹道导弹发射，从而实现在导弹主动段早期预警的目的，可以使预警时间增加到半个小时左右。
与目前的美国导弹预警卫星不同，苏联/俄罗斯导弹预警卫星计划起步稍晚，分2种：1种是主要运行在轨道周期约12小时的大椭圆轨道上的“眼睛”卫星系列，采用这种轨道可对北半球大部分国家的弹道导弹基地和航天发射场构成全天候的覆盖，但对低纬度地区的监视能力较差；另1种是运行在地球静止轨道上的“预报”（Prognoz）卫星系列。它们互相补充，相辅相成。“眼睛”采用多星组网，对美国洲际导弹发射场全天覆盖，预警能力与美国的相当，对来袭洲际导弹可以提供30分钟的预警时间；“预报”用于实时监视导弹与卫星的发射，并进行核爆炸探测。它们的主要设备与美国“国防支援计划”导弹预警卫星相同。
明亮的“眼睛”
苏联于1972年9月19日发射了第1颗“眼睛”卫星——宇宙-520，它由发动机舱、设备舱和光学舱3个分系统组成，各分系统均被安装在一个长2米、直径1.7米的圆筒形骨架上。卫星在发射时总重约2400千克，净重1250千克～1900千克。发动机舱装有燃料罐和氧化剂罐、4台轨道修正用液体燃料发动机和16台定向与稳定用液体燃料发动机，后者提供望远镜定向所需的主动三轴姿态控制。
“眼睛”卫星的探测系统包括1台反射镜直径约0.5米的望远镜和1台线阵或面阵红外波段固态探测器，用来探测导弹尾焰的红外辐射。此外，卫星还载有几台较小的望远镜，它们作为辅助观测手段多半以光谱的红外部分和可见光部分提供广角对地观测。卫星将其各台望远镜所拍摄的图像实时、直接传给地面控制站。
“眼睛”卫星实现了5星组网。卫星近地点在南半球的轨道高度为几百到几千千米，远地点在北半球的轨道高度为3～4万多千米，倾角62°，运行周期12小时，每天提供14小时的监视时间，其中8小时位于北半球上空，探测美国本土导弹发射的轨道位置。要想对美国洲际弹道导弹基地保持每天24小时不间断监视，就需要至少4颗工作卫星。
理想的“眼睛”卫星星座由9颗沿标准轨道运行的卫星组成，轨道面间隔40°，这样每80分钟会有1颗卫星通过一个远地点位置。当卫星以很高的高度在欧洲上空飞行时，它们可以“越过”北极看到美国大陆，因而也可以对美国进行观测。
但是，9星满员的状态极为罕见，实际上多为6颗卫星组网工作，在北半球35度上空，下行频率在2274～2304MHz之间。1987年6月，随着宇宙-1849的发射，“眼睛”星座首次也是迄今唯一一次达到9星满员状态。“眼睛”星座之所以被设计成可同时容纳9颗卫星的原因之一是，为了提高其可靠性和确保即使有1颗卫星失效也不会出现覆盖空白。另一个更重要的原因是，选择这样的轨道布局能保证会有几颗卫星同时观测同一区域，以减小能同时探测到某次导弹发射的那几颗卫星同时全被直射阳光或云层反射所致盲的可能性。
早期发射的“眼睛”预警卫星存在设计问题，常常在轨道上发生解体。后来才得知，每颗“眼睛”卫星都在其主光学探测器的焦面附近装有炸药，一旦卫星失灵，该炸药便会将卫星炸毁。遗憾的是，卫星对炸药的控制很不可靠，从而导致卫星仍在正常工作时就过早发生爆炸。由于出现了一系列失常和故障，直至1980年工作卫星的数量才达到4颗。此后，星座逐渐进入实用阶段。
截至2003年底，“眼睛”卫星总共发射了82颗。该网能监视美国几乎全部弹道导弹发射场，对美国的全部洲际弹道导弹可提供全天时覆盖和30分钟的预警，并能在导弹发射几分钟内，将获得的预警信息传送到苏联境内的地面数据中转站。
与美国卫星相似的“预报”
苏联第1代导弹预警卫星“眼睛”，只能探测从美国本土发射的洲际导弹，无法对所有可能的导弹发射地点（如海洋中的潜艇）进行昼夜24小时观测，所以20世纪80年代，苏联用发射到地球静止轨道上的3颗“眼睛”卫星进行了预警技术试验。虽然它们仅限于依靠掠射角观测几何探测导弹发射，但还是大大提高了预警系统的总可靠性。接着，苏联便开始发射第2代导弹预警卫星“预报”。
“预报”卫星由1个直径约2米的主仪器舱、2块大型太阳能电池帆板和一个内置的大型望远镜筒组成，重约3吨。卫星的最重要特征是它们具有俯视能力，可以对大部分海洋进行监视。“预报”卫星既能探测从美国本土基地发射的洲际弹道导弹，提供约25分钟的预警时间，也能探测由潜艇从海上发射的潜射弹道导弹，还能探测在加力状态下飞行的飞机。其工作寿命在4年以上，用于实时弹道导弹、卫星发射监视和核爆炸探测。它们与“眼睛”卫星配合预警。
首颗“预报”卫星宇宙-1940于1988年4月26日发射，截至2004年底总共发射了11颗。迄今寿命最长的“预报”卫星是宇宙-2224，它工作了77个月。有不少“预报”卫星工作寿命奇短，这说明基本卫星舱可能存在设计问题。
“预报”卫星采用4星组网工作模式，主要监视来自美国东部和欧洲大陆的陆基导弹以及来自大西洋的潜射导弹对莫斯科构成的威胁。4星组网模式可以形成横贯美国东海岸至中国东部的导弹发射监测带，与设计中的9星大椭圆卫星组网模式相互补充，进一步提高导弹预警能力。
联合打造未果
俄罗斯曾与美国合作研制过监视导弹的卫星系统——“俄美监视卫星”，计划研制1个双卫星系统，可作为1个更大型的地面、空中和空间多层系统的一部分，跟踪、瞄准并摧毁敌方的导弹。
该系统由2颗并轨卫星组成，美国和俄罗斯各一颗，具有导弹防御和环境监测的双重功能。每颗卫星借助近距多谱光电监测设备和中远距红外电磁设备对地表及空中目标进行监视，能够探测到导弹发射的位置，还能用于飓风预报、气象预报以及环境灾难预测等。
该项目计划由俄罗斯负责研究预警与导弹防御的概念，并提供发射、卫星平台和地面处理与控制设备，其中也包括新型传感器等设备的制造。美国则作为主要的投资方，原计划投入3亿美元，但后来预算资金达到了5亿多美元。同时美国还负责制造有效载荷组件、超低温红外探测器及监视舱等。
在“俄美监视卫星”计划实施的最初阶段，即1995年～1999年，俄罗斯与美国在该计划的技术方面取得了一定的进展，甚至使用航天飞机与俄美在轨航天器在近地大气层和太空进行了一些实验。
然而，2004年8月19日，美国弹道导弹防御局宣布，退出“俄美监视卫星”计划，并从2005年停止向该计划拨款，这标志着这一历时10年多的计划被正式取消。
美国退出“俄美监视卫星”计划的主要原因是：美国决定退出反导条约并开始逐步筹建国家反导防御系统，而俄罗斯对此表示坚决反对；俄美双方担心各自的秘密技术被对方获得；而且计划投资不断增加。
美国退出“俄美监视卫星”计划也表明，俄美军事技术合作的近期前景十分暗淡。在美国看来，俄罗斯无论是现在还是将来都是一个对其构成潜在威胁的国家，因此在军事技术合作这一关系国家安全利益的领域，美对与俄开展军事技术合作仍持审慎态度。美方决定停止对“俄美监视卫星”计划投资，也正是美方真实态度的体现。
导弹预警卫星是通过对导弹发射主动段羽焰的红外辐射等探测成像，将红外辐射图像信号变换为数字化电信号传输，经处理识别后提供敌方导弹袭击的预警信号。该卫星和平时期可用于监视导弹试验、航天发射活动，战争时期则专门监视和跟踪敌方弹道导弹发射，从而实现在导弹主动段早期预警的目的，可以使预警时间增加到半个小时左右。
与目前的美国导弹预警卫星不同，苏联/俄罗斯导弹预警卫星计划起步稍晚，分2种：1种是主要运行在轨道周期约12小时的大椭圆轨道上的“眼睛”卫星系列，采用这种轨道可对北半球大部分国家的弹道导弹基地和航天发射场构成全天候的覆盖，但对低纬度地区的监视能力较差；另1种是运行在地球静止轨道上的“预报”（Prognoz）卫星系列。它们互相补充，相辅相成。“眼睛”采用多星组网，对美国洲际导弹发射场全天覆盖，预警能力与美国的相当，对来袭洲际导弹可以提供30分钟的预警时间；“预报”用于实时监视导弹与卫星的发射，并进行核爆炸探测。它们的主要设备与美国“国防支援计划”导弹预警卫星相同。
明亮的“眼睛”
苏联于1972年9月19日发射了第1颗“眼睛”卫星——宇宙-520，它由发动机舱、设备舱和光学舱3个分系统组成，各分系统均被安装在一个长2米、直径1.7米的圆筒形骨架上。卫星在发射时总重约2400千克，净重1250千克～1900千克。发动机舱装有燃料罐和氧化剂罐、4台轨道修正用液体燃料发动机和16台定向与稳定用液体燃料发动机，后者提供望远镜定向所需的主动三轴姿态控制。
“眼睛”卫星的探测系统包括1台反射镜直径约0.5米的望远镜和1台线阵或面阵红外波段固态探测器，用来探测导弹尾焰的红外辐射。此外，卫星还载有几台较小的望远镜，它们作为辅助观测手段多半以光谱的红外部分和可见光部分提供广角对地观测。卫星将其各台望远镜所拍摄的图像实时、直接传给地面控制站。
“眼睛”卫星实现了5星组网。卫星近地点在南半球的轨道高度为几百到几千千米，远地点在北半球的轨道高度为3～4万多千米，倾角62°，运行周期12小时，每天提供14小时的监视时间，其中8小时位于北半球上空，探测美国本土导弹发射的轨道位置。要想对美国洲际弹道导弹基地保持每天24小时不间断监视，就需要至少4颗工作卫星。
理想的“眼睛”卫星星座由9颗沿标准轨道运行的卫星组成，轨道面间隔40°，这样每80分钟会有1颗卫星通过一个远地点位置。当卫星以很高的高度在欧洲上空飞行时，它们可以“越过”北极看到美国大陆，因而也可以对美国进行观测。
但是，9星满员的状态极为罕见，实际上多为6颗卫星组网工作，在北半球35度上空，下行频率在2274～2304MHz之间。1987年6月，随着宇宙-1849的发射，“眼睛”星座首次也是迄今唯一一次达到9星满员状态。“眼睛”星座之所以被设计成可同时容纳9颗卫星的原因之一是，为了提高其可靠性和确保即使有1颗卫星失效也不会出现覆盖空白。另一个更重要的原因是，选择这样的轨道布局能保证会有几颗卫星同时观测同一区域，以减小能同时探测到某次导弹发射的那几颗卫星同时全被直射阳光或云层反射所致盲的可能性。
早期发射的“眼睛”预警卫星存在设计问题，常常在轨道上发生解体。后来才得知，每颗“眼睛”卫星都在其主光学探测器的焦面附近装有炸药，一旦卫星失灵，该炸药便会将卫星炸毁。遗憾的是，卫星对炸药的控制很不可靠，从而导致卫星仍在正常工作时就过早发生爆炸。由于出现了一系列失常和故障，直至1980年工作卫星的数量才达到4颗。此后，星座逐渐进入实用阶段。
截至2003年底，“眼睛”卫星总共发射了82颗。该网能监视美国几乎全部弹道导弹发射场，对美国的全部洲际弹道导弹可提供全天时覆盖和30分钟的预警，并能在导弹发射几分钟内，将获得的预警信息传送到苏联境内的地面数据中转站。
与美国卫星相似的“预报”
苏联第1代导弹预警卫星“眼睛”，只能探测从美国本土发射的洲际导弹，无法对所有可能的导弹发射地点（如海洋中的潜艇）进行昼夜24小时观测，所以20世纪80年代，苏联用发射到地球静止轨道上的3颗“眼睛”卫星进行了预警技术试验。虽然它们仅限于依靠掠射角观测几何探测导弹发射，但还是大大提高了预警系统的总可靠性。接着，苏联便开始发射第2代导弹预警卫星“预报”。
“预报”卫星由1个直径约2米的主仪器舱、2块大型太阳能电池帆板和一个内置的大型望远镜筒组成，重约3吨。卫星的最重要特征是它们具有俯视能力，可以对大部分海洋进行监视。“预报”卫星既能探测从美国本土基地发射的洲际弹道导弹，提供约25分钟的预警时间，也能探测由潜艇从海上发射的潜射弹道导弹，还能探测在加力状态下飞行的飞机。其工作寿命在4年以上，用于实时弹道导弹、卫星发射监视和核爆炸探测。它们与“眼睛”卫星配合预警。
首颗“预报”卫星宇宙-1940于1988年4月26日发射，截至2004年底总共发射了11颗。迄今寿命最长的“预报”卫星是宇宙-2224，它工作了77个月。有不少“预报”卫星工作寿命奇短，这说明基本卫星舱可能存在设计问题。
“预报”卫星采用4星组网工作模式，主要监视来自美国东部和欧洲大陆的陆基导弹以及来自大西洋的潜射导弹对莫斯科构成的威胁。4星组网模式可以形成横贯美国东海岸至中国东部的导弹发射监测带，与设计中的9星大椭圆卫星组网模式相互补充，进一步提高导弹预警能力。
联合打造未果
俄罗斯曾与美国合作研制过监视导弹的卫星系统——“俄美监视卫星”，计划研制1个双卫星系统，可作为1个更大型的地面、空中和空间多层系统的一部分，跟踪、瞄准并摧毁敌方的导弹。
该系统由2颗并轨卫星组成，美国和俄罗斯各一颗，具有导弹防御和环境监测的双重功能。每颗卫星借助近距多谱光电监测设备和中远距红外电磁设备对地表及空中目标进行监视，能够探测到导弹发射的位置，还能用于飓风预报、气象预报以及环境灾难预测等。
该项目计划由俄罗斯负责研究预警与导弹防御的概念，并提供发射、卫星平台和地面处理与控制设备，其中也包括新型传感器等设备的制造。美国则作为主要的投资方，原计划投入3亿美元，但后来预算资金达到了5亿多美元。同时美国还负责制造有效载荷组件、超低温红外探测器及监视舱等。
在“俄美监视卫星”计划实施的最初阶段，即1995年～1999年，俄罗斯与美国在该计划的技术方面取得了一定的进展，甚至使用航天飞机与俄美在轨航天器在近地大气层和太空进行了一些实验。
然而，2004年8月19日，美国弹道导弹防御局宣布，退出“俄美监视卫星”计划，并从2005年停止向该计划拨款，这标志着这一历时10年多的计划被正式取消。
美国退出“俄美监视卫星”计划的主要原因是：美国决定退出反导条约并开始逐步筹建国家反导防御系统，而俄罗斯对此表示坚决反对；俄美双方担心各自的秘密技术被对方获得；而且计划投资不断增加。
美国退出“俄美监视卫星”计划也表明，俄美军事技术合作的近期前景十分暗淡。在美国看来，俄罗斯无论是现在还是将来都是一个对其构成潜在威胁的国家，因此在军事技术合作这一关系国家安全利益的领域，美对与俄开展军事技术合作仍持审慎态度。美方决定停止对“俄美监视卫星”计划投资，也正是美方真实态度的体现。