俄罗斯空间态势感知体系发展综述

代科学,冯占林,万歆睿

(1.中国电子科学研究院,北京　100041；2.空军预警学院,武汉　430019)



综述

俄罗斯空间态势感知体系发展综述

代科学1,2,冯占林1,万歆睿2

(1.中国电子科学研究院,北京100041；2.空军预警学院,武汉430019)

摘要：为掌握空间信息、开展空间活动、维护空间利益，世界强国非常重视空间态势感知体系建设。概述了俄罗斯空间态势感知有关地基雷达探测网、天基卫星监视网、地基光电观测系统、天基环境监测系统、反导识别地基雷达、反卫识别地基雷达光学综合体、空间态势信息处理中心系统等装备与系统的发展历程和能力，归纳了俄罗斯空间态势感知体系发展趋势，在总结其体系建设规律的基础上，提出了有关启示。对我加快构建一体化空间态势感知体系具有参考意义。

关键词：态势感知；一体化；空间目标；空间环境中图分类号：TN97

文献标识码：A

文章编号：1673-5692(2016)03-233-06

0引言

空间态势感知是指获取和认知空间态势信息，包括空间目标监视和空间环境监测两大方面。通过监视弹道导弹、卫星及其它飞行器和空间碎片等空间目标，跟踪其位置轨迹、判断其功能状态、洞察其动向形势；通过监测空间粒子、电磁场等物质及其变化，掌握空间环境及其效应的现状与趋势。俄罗斯继承前苏联的军事基础，积极克服政治和经济因素，以雷达、光学为主要手段，以地基、天基为主要平台，大力推动了空间态势感知体系发展，基本满足遂行战略遏制、反导反卫、航天监控等任务的空间信息需求。

俄罗斯空间态势感知体系由弹道导弹预警系统、空间目标监视系统、空间环境监测装备三大部分构成。弹道导弹预警系统由地基远程预警雷达网和天基预警卫星网组成，既用于导弹预警，也是空间目标监视的重要手段；空间目标监视系统包括地基雷达光学识别综合体、地基光电系统等专用装备及很多其他信息源；空间环境监测装备主要包括天基环境监测卫星和碎片观测雷达等。现役空间探测地基雷达网形成了对俄罗斯周边和莫斯科周围的两层覆盖，最大探测距离达6 000 km；现役地基光电系统可探测200～40 000 km的空间目标；空间监视综合网每天能产生约5万条观测数据，维持约8 500个空间编目信息[1]。

1装备发展情况

1.1空间探测地基雷达网

俄罗斯地基远程预警雷达既用于弹道导弹预警，也用于空间目标监视。苏联在上世纪80年代就建立了环绕整个国家的地基导弹预警雷达网，包括“第聂斯特”、“第聂伯”等雷达。苏联解体后，俄罗斯只有其中的3部雷达，并且上世纪70年代研制的“弧线”等超视距雷达在80年代也相继退役，其雷达网在本世纪初仅能覆盖三分之一领土[2]。进入21世纪以来，俄罗斯研制部署了“伏尔加”、“沃罗涅日”等一批新型弹道导弹和空间目标监视雷达，以取代部分陈旧雷达，弥补方向盲区，提高跟踪精度，形成对挪威海、欧洲大陆、地中海、印度洋以及中国方向的衔接覆盖。

当前，俄罗斯有“沃罗涅日”、“伏尔加”、“达里亚尔”、“第聂伯”等10余部地基远程预警雷达。其中，“沃罗涅日”雷达是新一代主力预警装备，具有反应时间短、性能可靠、自动化程度高和使用寿命长等特点，从2005年至今已部署了7个雷达站。该雷达最大探测距离6000公里，能够发现并确认巡航导弹、弹道导弹、高超声速导弹以及各种卫星，同时监控约500个目标[3]。雷达站外观如图1所示。

图1　“沃罗涅日”地基远程预警雷达

1.2空间监视天基卫星网

俄罗斯天基预警卫星主要搭载红外探测器和可见光电视摄像机，监视美国和西方其他国家的陆基、海基和潜射导弹发射尾焰，为反导作战提供早期预警信息。第1代以大椭圆轨道(HEO)卫星为主，代号“眼睛”，1972年首颗入轨，1987年实现9颗组网，在地基雷达的辅助指示下，可全天时覆盖北半球大部分国家和地区的导弹基地和航天发射场；第2代以地球同步轨道(GEO)卫星为主，代号“预报”，1991年发射首颗，主要监视来自美国东部和欧洲大陆的陆基导弹以及大西洋的潜射导弹；第3代新型预警卫星是“统一空间系统”的重要组成，2003年开始研制和试验，2015年11月首颗入轨。

俄罗斯已无前两代预警卫星在役，最后1颗“预报”卫星在2014年6月因故报废，最后2颗“眼睛”卫星在2014年10月也因故报废[4]。2015年开始部署的新一代预警卫星可快速捕捉导弹发射事件，预警信息可直接接入武器系统，可逐步弥补其全球预警能力。

1.3空间观测地基光电系统

为弥补深空探测能力、更准确地观测地球静止轨道目标，苏联在1980年开工建造了“窗口”地面有源光电空间监视与跟踪系统。系统部署于塔吉克斯坦境内的桑格洛克山区中，包括4个搜索站、2个跟踪站和1个指挥所，关键设备是10部自动化光学望远镜，分短距、普通、远距3型，可分别探测1 000 km 远的美国“锁眼”等卫星、20 000 km远的美国GPS等卫星、以及40 000 km远的宇宙空间站等高轨目标。据俄罗斯《晨报》2014年报道，已登记在册 9 000 个太空目标。

“窗口”光电系统在1992年被搁置，俄罗斯在2004年进行了部分恢复，在2015年完成了二期建设，将系统升级成了“窗口-M”，每部光电望远镜重达44吨，被铁皮圆顶罩着，如图2所示。其空间探测、通信和数据处理能力提升了4倍，可自动探测距离地球120～40 000 km的太空物体。

图2　“窗口”空间观测光电系统

1.4空间环境监测天基系统

俄罗斯对空间环境状态和变化特征进行了大量监测工作。1998年提出在宇宙飞船上搭载毫米波脉冲雷达观测空间碎片，测距误差最大9 m，测速误差最大1 km/s，可观测1～3 mm的空间碎片；2001年启动了“罗盘-火神”空间环境卫星监测系统建设，计划由6颗卫星组网监测地球大气层、电离层和磁层变化；2006年发射了首颗COMPASS-2卫星，载荷包括等离子体波谱分析仪、低频电磁波观测仪、大气辐射及紫外观测器等。

地基远程预警雷达“第聂伯”、“达里亚尔”、“沃罗涅日”、“伏尔加”等都能用于空间碎片探测，地基光电系统“窗口”也能同时监视空间站，以及火箭残骸等太空垃圾。

1.5反导识别地基雷达

上世纪70年代苏联的反导识别雷达是探测距

离达2 800 km的“多瑙河-3”和“多瑙河-3U”，先后配置给第1代反导系统A-35和现仍在役的第2代反导系统A-135。为提高导弹综合识别和反导作战管理能力，1986年建成了“顿河-2N”厘米波多功能相控阵雷达，如图3所示。该雷达是俄罗斯反导系统的核心，1996年开始战备值班，可对4000 km高空进行360度环形扫描[3]，能探测2 000 km 以内半径5 cm的物体，搜寻并锁定1 500 km 内的多个目标；能管理反导作战过程，接收地基预警雷达和天基预警卫星的早期告警信息，同时跟踪120个目标，在电磁干扰条件下识别真假弹头，并引导20枚拦截弹实施高低双层拦截[5]。

图3　“顿河”雷达建筑外观及内部阵元组

1.6反卫识别地基雷达光学综合体

为在“星球大战”中破坏美国卫星，苏联在上世纪80年代启动了地基雷达光学识别综合体“树冠”项目，包括3个侦察监视设施子项目。“树冠-1”于1984年在北高加索地区开工建设，由2座大型光学望远镜、1部激光雷达、1部米波雷达和1部厘米波雷达组成，能自主确定轨道参数和目标特性；分别侧重低轨和高轨目标探测的“树冠-N”和“树冠-V”雷达系统，后来都与“树冠-1”一起因故停滞建设。俄罗斯在1994年开始恢复“树冠-1”项目，1999年正式值班，2010年底通过了反卫试验。新系统由H波段雷达和激光发射器组成，可精确定位和识别轨道目标。为威慑美国和中国，俄罗斯总统在2013年底正式宣布重启“树冠”项目。

1.7空间态势信息处理中心系统

俄罗斯的导弹预警中心系统伴随其地基远程预警雷达网和天基预警卫星网而建设，1976年基本建成。它接收并综合处理两网信息，发出“导弹袭击”信号，通过网络呈报最高统帅部、军地指挥管理机关和部队；空间监视中心系统在1970年开始作战值班，并在后续得到了不断扩充，除了接入地基远程预警雷达信息，“树冠”、“窗口”、“顿河”等都是其重要信息源，到1990年已经能跟踪5 500个外空目标[6]。目前，两个中心系统已经实现互联互通和数据共享，能够互相支持和补充。

2体系发展趋势

空间态势信息是开展空间活动、实施空间对抗的重要保障。俄罗斯的空间态势感知体系还不能实现空域、时域的无缝覆盖，还不能达到全天时和全天候的感知要求，体系能力与空间信息需求还有较大差距。近年来，为应对美欧挑战和全球威胁，俄罗斯开始加快空间态势感知体系建设步伐，加速装备升级改造和更新换代，努力实现远程预警的闭合覆盖和空天防御作战的一体化信息保障。

2.1提升全境雷达探测能力

俄罗斯正升级改造现役雷达、研制部署新型雷达，以便全面恢复和提升本土空天预警能力。为进一步增强空中目标探测能力，正研制海上、汽车和铁路等机动平台的前沿部署雷达；为提升对美欧和中国的导弹预警能力，当前还在多地部署新一代“沃罗涅日”雷达，计划在2020年前全部替换前苏联的远程预警雷达；为提高对欧洲大部分地区的空天远程预警能力，2013年在其西部地区部署了新一代天波超视距雷达，探测距离达3000 km；为实现对太平洋、日本海和东北亚各国的广域覆盖，当前正在研制第二部新型天波超视距雷达，拟于2018年部署在其东部地区。此外，正在研制“顿河-2M”反导识别和管控雷达，作为正在研制的新型反导系统A-235的配套装备[6]。

2.2增强空间光电观测能力

俄罗斯计划进一步升级改造现役光电系统，研制新型特种光电和激光设备，以增强光电系统的全天候工作和抗干扰能力。“窗口-M”系统是新型空间感知利器，能自动计算目标位置坐标、精确测定其运行参数、准确确定其功能，计划在2018年前再建设10余套，部署在阿尔泰以及远东滨海边疆区[1]；当前正在滨海边疆区兴建被称为“窗口-S”的2.0版“窗口”系统，其空间目标监视特别是深空监测功能更为强大，可探测10 cm以下微小目标，跟踪更精确、运营成本更低、环境影响更小。

2.3打造统一空间系统

俄罗斯早在1992年提出了“空天一体防御”基本构想，试图整合弹道导弹预警系统和空间目标监视系统能力，实现反导反卫的一体化情报保障。受制于政治和经济原因，到2011年才提出、2014年才正式宣布构建“统一空间系统”，计划在2018年前完成10颗“统一空间系统”卫星组网，部署4颗地球同步轨道和6颗大椭圆轨道卫星，配合更多的新型“沃罗涅日”雷达，实现重点地区全天时监视，发现并跟踪所有可能入侵的空间和空中目标。

2.4整合空天防御力量

俄罗斯于2001年在原战略火箭军空间导弹防御部队和军事航天部队的基础上组建了“航天兵”，承担空间导弹防御任务；2011年将航天兵与防空反导和航天发射力量整编组成了“空天防御兵”，担负弹道导弹袭击预警、防空反导作战、航天器试验与控制、空间目标监视等任务；2015年又将空天防御兵与空军合并，建立了新军种“空天军”，进一步理顺了空天力量的职责定位和指挥关系。现在空天军全面负责导弹预警和空间监视任务，总参谋部通过空天军司令部，对防空、反导、反卫作战进行统一指挥。

2.5实施统一信息保障

俄罗斯在2006年正式批准了新版《空天防御构想》，提出建设防空、反导和反卫一体的“国家空天防御体系”，制定了空天态势“统一信息保障系统”发展路线图。计划在2020年前建立联合防空反导预警系统，对弹道导弹、巡航导弹、空气动力目标以及高超音速飞行器实现一体化预警；在2020年后构建统一信息保障系统，以网络为中心，将导弹预警系统、太空监视系统、防空预警系统等集成为一体化的态势感知系统，并与指挥所系统高度自动化协同，为防空、反导、反卫等作战活动提供统一的信息保障。

3体系建设启示

前苏联在上世纪50—70年代就初步具备了弹道导弹预警和空间目标监视能力，俄罗斯在其基础上积极探索作战需要，推进力量整合，弥补装备弱项，加强建设管理，逐步建成了优势互补的空间态势感知体系。其装备发展经验和体系建设理念，可为我军空间态势感知体系建设提供有益借鉴。

3.1重视力量体制论证

俄罗斯不断研究了构建空天态势感知体系的理论依据。空间态势感知的核心对象是弹道导弹、卫星及空间碎片等空间目标，空天态势感知对象除此之外还重点包括空中目标，而未来像弹道导弹等同时穿越空间和空中的目标将越来越多。俄罗斯发展空天军的历程表明，整合空军力量、航天兵力量、战略导弹力量和地面防空反导力量，在理论上是必要的和合理的。只有构建防空、反导和反卫三位一体的空天态势感知体系和空天防御作战体系，才能守住“空间”这个国家安全和利益至关重要的“战略要地”，才能满足现代联合作战的整体需要。

但俄罗斯各种空天力量隶属关系的反复调整，以及期间设置独立的航天兵、战略导弹兵建制，大大影响了空天军的发展进程。最终合编成新型的空天军经历了5个反复组建和艰难整编过程：原空军与防空军合编、航空防空与地面防空反导力量合编、空军防空反导与陆军防空反导合编、与航天兵的防天反导力量和航天力量合编、与战略火箭兵的合编。在探索中走了不少的错路和弯路。

因此，在空天态势感知体系顶层设计和具体建设中，应遵循军兵种编制体制调整的科学规律，强化理论研究的先导作用，以国家安全利益而不是军兵种利益为重心整合军事力量。以便减少有关军兵种关系的交叉改变，避免国家资源的反复浪费，以力量编成、教育训练、指挥控制和作战行动的一体化为根本，才能快速形成空天作战体系能力。

3.2采用多样感知技术

俄罗斯逐步重视了光学与雷达等空间态势感知手段的并用效益。雷达虽然具备主动探测性能，但作用距离受限，而光电比雷达探测距离更远、精度更高，但不能达到全天时和全天候的要求。苏联在20世纪50年代和60年代主要发展了地基雷达预警网，分别重点针对战略轰炸机和弹道导弹；70至80年代重点发展了预警飞机、预警卫星、超视距雷达和大型相控阵雷达，建立了以红外预警卫星和超视距雷达为第一层、以视距雷达组网为第二层的两层导弹预警系统。

俄罗斯着重改进和发展了甚高频和超高频低功率雷达预制技术。其特点是使用成本低、研发时间短，雷达不用解除警戒状态就能进行性能提升。同时，自动化技术也是俄罗斯空间监视雷达的发展趋势。新一代“沃罗涅日”雷达就是通用化、模块式雷达，不仅可以利用已有阵地现场组装，而且方便系统维护升级，还有助于减少雷达种类。

俄罗斯将继续发展激光、红外、微波等空间态势感知技术与系统。包括地基激光光学和无线电太空目标识别系统，天基雷达预警系统、天基广角镜、天基红外线光电探测器阵列等，以便获取目标功能结构、观测电磁情况。倍受重视且效益显著的“窗口”光电系统通常在夜晚全自动工作，基于空间目标表面反射的太阳光进行无源探测，不仅增加目标探测距离而且减少系统能量消耗。

3.3统筹天地装备建设

俄罗斯兼顾了天基与地基等空间态势感知平台的互补能力。俄罗斯早期以地基雷达系统为主，主要针对弹道导弹和低轨目标，但地基系统覆盖范围有限，无法对空域、时域无缝覆盖；而天基平台具有覆盖面积大、分辨率高、响应快等优点。提高体系的时空覆盖程度，需要融合发展地基和天基系统，才能连续、全面掌握空间态势及其变化情况。

为弥补现有空间态势感知体系的不足，俄罗斯近年来对地基和天基系统都进行了以新替旧和重新部署。新型地基“沃罗涅日”雷达、新一代天基“统一空间系统”卫星、升级版地基“窗口”光电系统等，在近10年得到了高度重视和快速发展。这些装备相互提供告警信息，不仅用于导弹预警，也共用于空间监视。

因此，实现空间态势的全域、全时、全面感知，需要重视天基和地基空间态势感知体系的“一体化”建设，改变传统的“业务侧重、独立建设”模式，综合考虑导弹预警与空间监视两大任务需求，采取中低轨目标以地基雷达为主、高轨甚至深空目标以光学为主的策略，统筹天基和地基的单装建设和体系集成，致力形成天地一体化的空间态势感知能力。

3.4构建综合指控网络

俄罗斯的空间监视系统是伴随其导弹预警系统的建设而发展的，但在发展过程中也造成了防空、反导、反卫的预警系统与指挥系统层级多样的局面。在态势感知方面，分别建立了导弹预警指挥所、卫星预警指挥所、空间监视指挥所；在作战指挥方面，分别建立了综合处理预警信息并实施反导作战的反导指挥所、综合处理空间监视信息并实施反卫作战的防天反卫指挥所。指挥系统和编制体制分散，没有一体化的自动化系统。

空间目标监视与弹道导弹预警任务重叠、关系紧密，需要感知装备通用建设、密切协同，需要感知体系联合运用、信息共享[7]。事实上，俄罗斯的导弹预警装备都肩负了空间目标监视任务。俄罗斯从2004年就开始了空天防御体系新型信息网络系统的研制工作，以期在指挥机构之间形成统一的指控网络，实现各种系统铰链和情报数据共享，促进分散的态势感知和防御力量形成整体合力。

因此，实现对弹道目标、轨道目标、临近空间目标等空天目标的连续感知和有效防御，需要研制一体化、网络化、自动化的空天感知、指挥、作战系统，为保障空天预警、航天控制、反导反卫等作战任务，建立力量统一指挥、装备协同运用、信息按需共享的体系机制，以便共同感知战场态势、缩短指控决策时间、提高空天作战体系的实时性和精确性以及攻防兼备能力。

3.5强化研制产业联合

俄罗斯在2012年基本完成了军队体制和人员编制改革任务，此后明显加快了武器装备的升级改造，大力推动了空间态势感知体系的建设步伐。计划以2018年为节点，分别部署多台套新型雷达、光电和卫星系统，以2020年为节点，初步建成空天一体的态势感知体系。为此，俄罗斯还需要升级改造和研制部署更多的地基远程预警雷达、精密跟踪雷达、光电观测系统，以及天基可见光/红外光学望远镜、激光/微波雷达等装备与系统。

为统筹顶层设计、节约有限军费、确保快速推进体系建设，俄罗斯进一步强化装备研制产业联合。2015年2月根据总统命令，整合地基预警系统、天基预警系统、远程拦截系统有关研制单位，形成了空天防御系统研制联合体[8]；2015年7月批准联邦法案，合并国家管理层和航天企业，组建了“俄罗斯航天国家集团公司”。使空间研究、开发、利用、管理更加集中高效。

因此，解决空间态势感知装备与系统研制建设机构众多带来的管理、协同问题，也可根据我国行业领域需要建立军工联合体。将有关理论研究、样品研制、试验定型、装备采购等方面的军事机构、军工企业、民营实体等力量，以国家或军队文件的固化形式，整合在一起形成专业集智、组织有序、持续高效的联合体。

4结语

参考俄罗斯空间态势感知体系发展趋势和建设启示，首先是高度重视现有装备的升级改造，改进技术、提高性能、扩展覆盖区域，增强对空间高轨目标、临近空间高速目标、深空微小目标的位置跟踪、状态监测和意图判断能力；其次是着力发展天基感知平台，搭载可见光、激光、红外、微波等多种传感载荷，满足大范围、高精度、强时效的感知要求；再就是合并考虑空间监视与导弹预警的共同需求，发展通用化装备和一体化系统，着眼对特定空间的全面监测和特定目标的全面感知，构建优势互补、能力融合的全空域、全天候的天地一体化空间态势感知体系。

参考文献：

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Study on Developments of Space Situation Awareness System in Russia

DAI Ke-xue1,2, FENG Zhan-lin1, WAN Xin-rui2

(1. China Academy of Electronics and Information Technology, Beijing 100041, China;2. Air Force Early Warning Academy, Wuhan 430019, China)

Abstract:To have a good command of space information, carry out space plans and safeguard space rights, superpowers attach great importance to construct space situation awareness system. The evolutions and the abilities of some typical space situation awareness equipments and systems of Russia are summarized, such as ground based detection radar, space based surveillance satellite, ground based photoelectric observation station, space based environmental monitoring system, ground based anti-missile radar, ground based anti-satellite radar-optics complex, and space situational information processing center system. The development trends of space situation awareness system of Russia are concluded. And some inspirations are drawn from the constructing rules of Russia. The paper may give some references to accelerate our progress in constructing an integrative space situation awareness system.

Key words:situation awareness; integration; space target; space environment

doi:10.3969/j.issn.1673-5692.2016.03.004

收稿日期：2016-03-20

修订日期：2016-06-10

基金项目：中国博士后科学基金项目(2015M581146)；空军预警学院创新基金项目(2013QNCX0107)

作者简介

代科学(1976—)，男，四川南充人，主要研究方向为预警情报分析和系统总体设计；

E-mail：daisci@163.com

冯占林(1963—)，男，吉林通榆人，研究员，博士，主要研究方向为电子信息系统设计、综合集成、系统分析与评估;

万歆睿(1976—)，女，湖南长沙人，硕士，主要研究方向为情报信息服务和图书资源建设。