空天一体作战对临近空间侦察能力的体系需求分析

许　勇， 李大喜， 张　强， 李小喜

(1. 空军工程大学防空反导学院， 陕西 西安 710051； 2. 装备学院研究生院， 北京 101416)



空天一体作战对临近空间侦察能力的体系需求分析

许勇1， 李大喜1， 张强1， 李小喜2

(1. 空军工程大学防空反导学院， 陕西 西安 710051； 2. 装备学院研究生院， 北京 101416)

随着天基作战系统的不断发展，未来战争将向空天一体作战的模式发展，临近空间是连接空天作战的桥梁，基于临近空间平台的侦察和作战力量将在未来空天一体作战体系中发挥重要作用。在分析临近空间平台及其体系作战优势的基础上，以支援反导作战和远程精确打击作战为例，详细分析了空天一体作战对临近空间侦察能力的体系需求，并给出了其初步高层作战概念。

空天一体作战； 临近空间； 体系需求； 作战概念

从侦察装备的发展来看，现有航天、航空侦察能力主要包括航天侦察和航空侦察2大类。但是，以侦察卫星为主的航天侦察能力在覆盖能力上受轨道周期和在轨卫星数量、寿命的限制；以侦察机为主的航空侦察能力受部署数量、航程和防空拦截等的限制。未来空天一体作战将是全维空间下的体系对抗，现有的航天和航空侦察能力将难以满足空天一体作战的需求。尤其是当航天侦察、导航、预警等卫星受到敌方软攻击、硬摧毁或信息遮蔽后，将极大地削弱其侦察能力对体系作战的支撑作用。从防空反导作战来看，失去预警信息的支持将使防空预警网形同虚设；从远程精确打击作战来看，将使远程精确打击武器失去“眼睛”的引导，进而失去空天一体作战的基础和体系作战优势。

研究利用临近空间平台的新型侦察能力，可为未来的空天防御和远程精确打击提供更为可靠的作战信息保障。临近空间是连接空天的廊桥[1]，基于临近空间的预警能力将在未来的空天一体作战体系中扮演至关重要的作用。同时，临近空间也是空军“走向全球”的战略通道[2]和远程精确打击的突防通道[3]。因此，基于临近空间平台将是未来空天一体作战体系中不可或缺的组成部分。

1　临近空间侦察能力的体系优势

1.1临近空间概述

临近空间是指航空空间和外层空间的结合部[2]。临近空间大致包括大气平流层区域、中间大气层区域和部分电离层区域。目前，临近空间的范围多界定在20～100 km高度。可见，临近空间是太空和空中的重要补充，是空天一体作战不可逾越的中间平台，其战略地位十分重要，临近空间军事力量是空天一体作战必须使用的重要作战力量。

临近空间核心装备包括3个方面[4]：1)临近空间平台，包括以飞艇、先进无人飞行器为主要平台，能够实现长时间驻留，具有超大载荷能力和超高速机动性的作战平台；2)临近空间载荷装备，包括用于临近空间作战所需的进攻及拦截武器载荷、预警探测识别载荷、制导指挥控制载荷、电子战及通信中继载荷等；3)临近空间地面装备，包括指控系统、应用支持系统、末端应用系统和输能系统等。

1.2我国航天侦察能力的现状

对我国和美国的航天侦察能力进行分类对比[5-6]，可得我国和美国的航天侦察能力对比图谱，如图1所示。

图1　我国和美国的航天侦察能力对比图谱

航天侦察能力分级说明如表1所示。

表1　航天侦察能力分级说明

由图1和表1可以看出：我国目前已拥有的卫星种类较为齐全，且在某些领域已达到世界先进水平；但在航天侦察领域还存在较大差距，如缺少某些关键领域的侦察卫星，且现有侦察卫星的部署量也较少。主要体现在如下3个方面：

1)覆盖时间较短，范围受限。从单颗卫星的覆盖能力来看[5]，受轨道和观测的限制，侦察卫星对同一地点的过顶时间平均为2～3天。若在轨卫星数量较少，对同一地点的覆盖时间将会很短，难以实现对敌方目标和作战行动的连续侦察和监视，以及对己方作战的监控和支持。要实现全球覆盖能力，需要几十颗卫星进行组网，较少数量卫星只能实现地区性、间断性的侦察，对重要目标的连续侦察能力将十分有限。

2)侦察能力有限，作战反应时间较长。由于卫星轨道较高，即使低轨卫星高度也在几百公里以上，受距离的影响，CCD光学成像相机和合成孔径雷达等侦察设备的精度将受到限制。美军侦察卫星的精度已达到分米级别，而其他国家的精度多数在米级。这样，对目标尤其是活动目标的定位精度较差，使其在对敌方作战情报的收集、威胁能力的判定、作战行动的实施上受到限制，且难以为精确打击武器提供有效的目标导航信息。在作战反应时间上，一方面，受轨道高度和信息中继传输能力的限制，存在信息传输的时延；另一方面，由于精度差、侦察能力弱，使得形成有效作战预警信息的时间较长。

3)卫星使用时间较短，发射准备时间过长。由于太空工作环境复杂，难以进行维护保养，一般而言，低轨的侦察、预警卫星的最高服役年限为2～3年，高轨的为5～10年，因此，需要不断更新补充。加之卫星造价昂贵，运输和发射要求严、成本高，需要在专门的航天发射场进行发射，为了进入预定轨道，还需选择合适的发射窗口，同时还受到天气、太阳活动等因素的限制，一次航天发射需要准备数天甚至数周的时间。因此，在紧急情况下难以完成快速的补充和部署任务。

1.3临近空间平台及其体系作战优势

临近空间平台在空天一体作战中具有重要的平台优势，临近空间侦察力量作为体系作战的重要一环，具有明显的体系优势，主要表现在以下3个方面：

1)平台的“高”与“低”优势。临近空间平台飞行区域高于一般航空器的飞行高度和地空导弹的拦截高度。其“高”优势表现在：(1)使临近空间侦察能力相对空基侦察能力具有更加广阔的视野，侦察范围扩大；(2)避开了防空火力的拦截高度，增强了平台的安全性；(3)高于领空的限制，避免了侵入他国领空造成的政治羁绊。临近空间平台的飞行高度又远低于航天器的轨道高度。其“低”优势表现在：(1)使侦察载荷较天基平台距离侦察目标更近，侦察精度更高；(2)由于高度降低，使信息传输的延时缩短、数据传输速度加快。

2)平台的“动”与“静”优势。临近空间高超速平台没有空间轨道的束缚和领空的限制，具有极强的作战灵活性。其“动”优势表现在：(1)与卫星按轨道运行的方式不同，临近空间平台可机动部署在任意区域，还可根据作战需求随时改变侦察区域；(2)相对于航空平台，由于避开了领空和防空火力的限制，临近空间平台相对地可更加深入到敏感地区。临近空间低速平台多处于大气均质层(平流层)。其“静”优势表现在：(1)具备良好的平台浮空环境，可长时间高空定点部署，区域驻留侦察，相对于天基侦察平台可实现对目标的长时间“凝视”；(2)临近空间平台可避开敌方雷达网的监控，静默地展开侦察。

3)体系作战的“快”、“远”、“多”优势。由于采用火箭助推无动力滑翔式再入平台和有动力巡航平台的高超声速临近空间装备速度均超过5 Ma，可实现全球1 h快速到达。其“快”优势表现在：(1)临近空间侦察平台作为航天侦察的辅助手段，在侦察卫星难以提供有效的侦察预警信息时，可快速起飞并到达任务区，作为快速侦察能力使用；(2)相对于侦察卫星，临近空间平台只需要依靠自身动力即可实现水平起降，具有良好的作战灵活性和经济性；(3)相比航天侦察能力，临近空间侦察能力的研发周期较短。其“远”优势表现在：相对于航空侦察平台，临近空间侦察平台拥有更远的航程、侦察距离和更长的驻空时间，可实现对全球目标的侦察。其“多”优势表现在：相对于航天侦察平台，临近空间平台不仅载荷能力更强，还可按需求在任务区部署更多的平台。

2　临近空间侦察能力体系需求分析

2.1空天一体作战对侦察能力的体系需求

空天一体作战在作战空间上涵盖了航空、航天及临近空间，在作战装备上是以高超声速武器装备、远程精确打击武器和光电信息等为主，在作战样式上是以核常兼备、一体化打击、太空战、电子战和信息战等现代作战样式为主。因此，空天一体作战将是作战体系间的对抗。体系中任何环节的缺少或者薄弱都可极大地削弱整个体系的作战能力。

空天侦察能力作为空天一体作战体系中最重要的环节之一，它不仅是整个作战体系的“千里眼、顺风耳”，为体系提供监视、预警和侦察等信息；还担负着为作战系统提供作战信息支持的作用，如为反导系统提供预警信息，为远程打击武器提供目标和引导信息等；此外，它还是作战能力与作战效果评估的重要信息来源和评估主体。

2.2临近空间侦察装备体系能力支撑

从目前发展的现状和趋势来看，临近空间平台主要分为具有长期驻留能力的浮空器模式和具备高速巡航能力的空天飞行器模式。以这2种模式为基础，临近空间侦察装备具有以下体系作战支撑能力[1]：

1)长期、持续、全面的战场感知能力。主要是发挥临近空间平台长期驻留和定点凝视的优势，为作战体系提供长期、持续、全面的战场感知能力，并通过数据链路实时地将感知数据传输到地(海)面和空中指控中心或地(海)面和空中作战平台。

2)早期预警能力。通过利用临近空间平台的高度和精度优势，为空天防御作战提供早期的预警信息、目标指示、目标识别和跟踪信息，提升空天防御系统的作战效能。

3)远程信息支援能力。主要以临近空间无人侦察机为信息支援平台，从临近空间为远程精确打击力量提供战场信息侦察、电子压制、中继制导、导航和通信中继等信息支援。

依据上述能力需求分析和技术可行性，临近空间装备发展的重点应为临近空间无人侦察机和平流层飞艇[2-3]。临近空间无人侦察机主要装备感知、电子对抗和通信等任务载荷，利用高空快速到达的优势，主要承担前置监视、威胁评估、聚焦干扰、效果评估、中继制导和通信中继等作战任务。平流层飞艇主要装备感知、电子对抗和通信等任务载荷，利用长期驻留、定点凝视的优势，主要承担防空反导作战样式下的前置探测和前置制导作战任务；平流层飞艇在区域防护作战样式下，还可承担对敌方制导信号、侦察通信信号和预警信号实施干扰的作战任务。

2.3反导对临近空间侦察能力的需求

2.3.1对敌导弹发射阵地及发射活动的监控需求

反导作战首先要对敌方的弹道导弹阵地部署情况、兵力机动情况进行可靠的监控，通过对敌方通信情况和导弹发射症候情况的监控，形成最初的弹道导弹发射预警信息，可为反导提供更多的作战时间和空间。临近空间侦察平台的长期、持续和全面的战场感知能力和早期预警能力，可对敌方的通信、雷达信号、战场活动和兵力部署等发射征候进行严密的监控。

2.3.2对导弹预警时间和精度的需求

在弹道导弹防御体系中，弹道导弹的预警时间和预警信息准确性直接决定着反导拦截的效能与成败，尤其是助推段拦截，对预警时间有着更高的要求。与导弹预警卫星相比，临近空间平台在早期预警能力方面受大气对导弹红外特征的影响较小，在导弹点火发射后能更早地发现和识别目标，并提供预警信息，可为反导预警系统提供更早的预警时间。且由于“距离更近”，临近空间平台侦察预警精度更高，可为反导提供更精确的弹道跟踪和拦截信息。

2.3.3对弹道导弹中段跟踪能力的需求

现有的航天侦察能力进行弹道导弹预警、识别和跟踪主要集中在助推段，通过计算对其弹道和落点进行预判，为末段拦截系统提供预警信息，不具备对弹道导弹中段的跟踪能力[7]。临近空间侦察平台可利用其优势，对来袭弹道导弹在飞行中段进行跟踪监视，为中段拦截系统提供目标指示，为末段拦截系统提供更加准确的弹道信息。

2.3.4扩展反导作战空间的需求

随着弹道导弹和核打击威胁的不断加剧，以及弹道导弹再入段突防能力的提高，对弹道导弹实施末段拦截的难度越来越大，要求越来越高。在助推段进行反导拦截是作战效益最高的模式，由于弹道导弹助推段飞行时间有限，对弹道导弹预警体系的能力提出了更高的要求，要实现在弹道导弹发射后很短的时间内对其进行有效预警并形成拦截条件，单独依靠航天侦察能力难以满足预警时间的要求。而通过借用临近空间在侦察预警方面的优势可大大减少预警时间，为助推段反导提供预警信息支持。

基于临近空间平台的前置助推段反导作战概念设计如图2所示[8]。

图2　基于临近空间平台的前置助推段反导作战概念设计

2.4远程精确打击对临近空间侦察能力的体系需求

以反舰导弹远程精确打击航母战斗群为例，远程精确打击能力作为我军未来“反介入”作战的重要手段，在未来区域战争冲突中扮演着重要的角色。远程精确打击对侦察能力具有很高的要求，主要体现在如下3个方面：

1)对目标指示及实时监控能力的需求。体系侦察能力作为远程精确打击武器的“千里眼”，要为远程精确打击武器提供精确的目标指示，对于航母战斗群等活动目标，还要提供实时的目标监控信息。以现有的航天侦察能力，还难以满足上述要求。临近空间侦察装备利用“动”和“快”的优势，可按照作战需求随时起飞，快速到达任务区执行侦察监视任务；利用“静”和“低”的优势，可长期驻空滞留，对目标进行不间断的精确侦察；利用“高”和“远”的优势，可避开敌方防空火力，在很大范围内和很远距离外对航母目标进行监控。

2)对导航信息支持的需求。反舰导弹对航母目标进行打击时，必须有精确的导航信息支持。一方面，由于航天侦察能力在精度上存在不足，需要临近空间侦察装备提供更加精确、可靠的导航信息；另一方面，当敌方对我军侦察卫星实施打击或信息遮断后，继续发射侦察卫星在时间、经济性上将难以实现，而临近空间侦察装备可在侦察卫星遭到打击后，及时作为替补侦察手段为远程精确打击武器提供导航信息支持。

3)对敌方军事行动情报的需求。远程精确打击作战需要来自侦察设备关于敌方的军事行动、作战部署等情况的情报支持。而我国情报侦察卫星的能力在短时间内难以取得质的飞跃，这就需要来自临近空间侦察装备的情报侦察能力支持，根据不同作战需求机动部署，对敌方的通信、雷达等信号进行实时监控。

临近空间无人侦察机引导反舰导弹攻击航母舰队的作战概念设计如图3所示。

图3　临近空间无人侦察机引导反舰导弹攻击航母舰队的作战概念设计

3　结论

空天一体作战将是未来战争的主要形式，需要未来战略空军具备在全球范围内独立履行空天作战任务的能力。临近空间不仅是连接空天的桥梁，基于临近空间平台的侦察装备更是在未来空天一体作战中取得作战优势的必要环节。以临近空间侦察能力的体系需求为牵引，深入开展临近空间作战理论和临近空间装备作战使用研究，对推进临近空间装备发展和临近空间装备快速形成作战能力具有十分重要的意义。

[1]杨建军, 王明宇. 临近空间：通向空天一体的桥梁[J]. 空军工程大学学报(军事科学版), 2010, 10(2): 20-25.

[2]杨建军, 王明宇, 方洋旺. 临近空间：空军走向全球的战略通道[J]. 空军工程大学学报(军事科学版), 2010, 10(3): 5-10.

[3]杨建军, 王明宇, 褚振勇, 等. 空天廊桥：远程打击突防通道[J]. 空军工程大学学报(军事科学版), 2010, 10(4): 1-5.

[4]何炬恒, 聂万胜, 徐灿, 等. 临近空间侦察平台建设研究[J].舰船电子对抗, 2010, 33(6): 11-14，5-7.

[5]朱南燕, 朱增光. 从“东剑-9号”演习看航空航天侦察情报保障[J]. 航空航天侦察学术, 2010, (2):15-18.

[6]陈健, 牟湘萍, 赵革. 美国现役主要侦察卫星的性能和发展评述[J]. 外军信息战, 2007，(6): 10-13.

[7]孙鹏. 临近空间探测平台前置反TBM作战需求研究[D]. 西安: 空军工程大学, 2012.

[8]李大喜, 杨建军, 许勇, 等. 基于IDEF0和UML的空基反导军事概念模型[J]. 系统仿真学报, 2014, 26(5): 969-974.

(责任编辑: 王生凤)

Analysis of System Requirements of Air and Space Integrated Battle to Near Space Reconnaissance Capability

XU Yong1, LI Da-xi1, ZHANG Qiang1, LI Xiao-xi2

(1. Air Defense and Anti-missile College, Air Force Engineering University, Xi’an 710051, China;2. Equipment Academy, Beijing 101416, China)

With the development of space-based combat system, the future battle will develop towards a mode of air and space integration. Near space is a bridge to connect air and space operation, it will play an important role in the future air and space integrated operation with developing the reconnaissance and combat power based on near space platform. In accordance with analysis of the advantages of near space platform and system combat, taking the examples of support anti-ballistic missile and long-range precision attack, the System of Systems (SoS) requirements of air and space integrated operation to near space reconnaissance capability are analyzed in detail, furthermore, the high level concept of operations is given.

air and space integrated operation; near space; SoS requirements; concept of operations

1672-1497(2016)04-0014-05

2016-04-15

国家社科基金资助项目

许勇(1986-)，男，博士研究生。

E816； E87

A

10.3969/j.issn.1672-1497.2016.04.003