美军“天基红外系统”一体化试验鉴定分析及启示

杨日新 白洪波 边晓敬

（航天工程大学）

一体化试验鉴定作为装备试验鉴定领域的重要发展方向，受到越来越多国家的重点关注。卫星作为一种特殊的高技术装备，发挥着常规装备难以比拟的巨大作用。随着军队信息化、智能化建设对天基信息支援的需求和依赖日益强烈，卫星也在由“试验星”向着“装备星”转变。卫星的试验鉴定与常规的试验鉴定相比，具有试验子样极少且试验成本高昂、试验环境限制性强，试验的准备时间长、要求高、组织协调面广，试验测试标准高、技术新，试验保障难度大等特点，对于其试验鉴定策略和方法构建提出了极大挑战[1]。

美国是最早开始探索卫星试验鉴定模式的国家之一，自20世纪90年代起，美国空军在常规武器试验鉴定的基础上不断探索，经过几十年的发展，逐步形成了卫星的一体化试验鉴定模式，满足了美军的卫星发展需要。

1 卫星一体化试验鉴定概述

20世纪90年代后，联合作战以及信息战成为了现代战争的主要样式，各类高新技术武器装备也随之快速发展，对武器装备试验鉴定提出了更高的要求。与此同时，信息技术的飞速发展使得计算机建模仿真、网络技术等成为武器装备试验鉴定的全新手段[2]。美军深刻地意识到，原有的试验鉴定模式已经难以适应时代的要求。为了适应武器装备发展的需要，提高试验效率，缩短研制周期，节约开发经费，降低采办风险，装备一体化试验鉴定模式应运而生[3]。

美国国防部在2008年12月发布的DoD I5000.2中给出了一体化试验鉴定的定义：一体化试验鉴定是指项目主任应协同用户及试验鉴定部门，对研制试验与鉴定、作战试验与鉴定、实弹试验与鉴定、系统互操作性试验、信息保证试验以及建模与仿真工作进行协调，以形成一个有效的连续统一体，避免进行单一试验和重复性试验，充分利用试验资源，缩短研制时间，并将试验鉴定工作紧密地和需求制定，以及系统设计与研制相结合[4]。

而美国空军在实践中发现，虽然有了一体化试验鉴定的思想指导，但由于卫星装备的特殊性，其试验鉴定过程中仍存在不少问题。如在研制试验与鉴定阶段，测试环境严重受限，作战现实性差，无法全面评估装备作战能力。再如卫星的作战试验大多是在发射入轨之后才开始实施，导致在作战试验中发现的问题和缺陷难以纠正。

针对这些在试验中暴露出的具体问题，美国空军在原有试验鉴定程序的基础上，于2004年提出了“空间试验倡议”（STI），后演化成为“空间作战试验鉴定模型”（SOTEM）。其主要原则是：①最大化太空作战试验与鉴定的早期影响机会；②一体化试验贯穿整个采办周期；③灵活的分析与报告；④开展系统体系评价[5]。在随后的装备采办过程中，美国空军一直完善SOTEM及其宗旨，并将其用于多个卫星研制项目，降低了试验成本、缩短了试验周期、提高了装备的性能。“天基红外系统”（SBIRS）就是典型案例。

2 “天基红外系统”一体化试验鉴定实践分析

“天基红外系统”基本情况

“天基红外系统”是美国新一代导弹预警卫星系统，用于接替美国现役的“国防支援计划”（DSP）。“天基红外系统”可以实现导弹预警、导弹防御、技术情报获取和战场空间扫描这4个领域的技术支持，具备更宽的探测频谱和更快的探测速度。“天基红外系统”原计划由天基高轨部分（SBIRS-High）和低轨部分（SBIRS-Low）组成。2002年，美国调整天基预警卫星发展计划，将低轨部分拆分成独立的“空间跟踪与监视系统”（STSS），高轨部分保留“天基红外系统”的名称。目前，该系统由4颗地球静止轨道（GEO）卫星和4颗高椭圆轨道（HEO）卫星载荷组成[6]。

2006年，美国成功发射了“天基红外系统”首颗高椭圆轨道卫星（HEO－1），2011年发射了首颗地球静止轨道卫星（GEO－1）[7]。2020年12月，美国洛马公司（LM）对外宣布，已完成该系统第5颗地球静止轨道卫星（GEO－5）的生产，预计将于2021年择机发射。“天基红外系统”的探测能力也在使用中得到了验证，仅在2019年就检测到全球范围近千次导弹发射，卫星性能远超预期。

“天基红外系统”一体化试验鉴定过程分析

作为“天基红外系统”的系统工程和集成团队，美国空军作战试验与鉴定中心（AFOTEC）组织进行了大量的需求验证和系统集成测试，其目的是在卫星发射前评估其系统能力。

在开展HEO－1的作战效能评估期间，AFOTEC首先参与卫星研制试验的计划编制，将作战试验的需求与研制试验结合起来，以满足卫星作战试验的目标，加速HEO－1的交付进度。同时，AFOTEC与研制试验承包商进行早期接触，在软硬件和网络接口测试、全球点对点测试、建模与仿真等方面开展合作，在HEO－1的作战效能评估正式开始之前，就已经完成了近40%的作战效能评估任务。AFOTEC还利用美国空军航天司令部（AFSPC）60天的HEO－1实战测试期，在实战化条件下，同时编报和执行作战试验需求。通过这些积极有效的措施，HEO－1的导弹预警能力验收比预定时间提前了6周。结合灵活的分析与报告，使HEO－1提前8周通过了美国战略指挥系统认证并投入使用[5]。

在完成HEO－1的作战效能评估任务半年后，AFOTEC对“天基红外系统”的第二颗高椭圆轨道卫星（HEO－2）进行测试。尽管试验之初并没有对HEO－2开展作战试验的计划，但是AFOTEC充分利用了之前HEO－1的作战试验数据，提前摸清了HEO－2的性能底数，加速了HEO－2的研制进程，成为了“天基红外系统”完成组网的又一个里程碑。

AFOTEC使用SOTEM的相同原则，在“天基红外系统”GEO卫星研制阶段，开展平行的研制与作战试验活动。AFOTEC利用大量的发射前准备和测试活动，通过提前介入收集大量的成果数据并加以分析，作为之后列装、发射以及验收的决策依据。

“天基红外系统”一体化试验鉴定的特点

作战试验鉴定为主导。在“天基红外系统”的一体化试验鉴定中，作战试验鉴定受到高度重视，在制定计划时就渗透到卫星试验鉴定的各个阶段，还可以利用各种资源和手段获取卫星的作战试验数据，用以检验卫星的作战能力并提供上级作为决策依据。同时AFOTEC注重作战试验的早期影响，尽可能在地面试验中验证和改进卫星的作战性能，以确保卫星发射后能以最快的速度形成战斗力。

充分的共享机制。AFOTEC作为“天基红外系统”作战试验鉴定的负责部门，一方面利用各相关方的资源开展作战试验活动，另一方面在卫星试验鉴定的各个阶段收集成果数据，依靠资源和信息的充分共享，既实现作战试验鉴定的目的，又节省了大量的试验资源，最终降低了卫星的成本。

完整计划、长远规划。美国空军在对HEO－1开展试验鉴定活动时，针对单一卫星制定了完整的试验计划，确保该卫星接受全面的测试，技战术指标满足其需求。在完成HEO－1的最终验收后，其试验鉴定成果又被用于后续卫星的研制，SOTEM也被作为基本原则指导后续卫星的试验鉴定活动。“天基红外系统”试验团队取得的成功，进一步验证了SOTEM在卫星作战试验领域的适用性，推动其在更多卫星采办项目中得到运用。

科学的组织管理模式。美国空军作为“天基红外系统”的验收方和使用方，在该系统一体化试验鉴定中发挥主导作用。AFOTEC总体负责“天基红外系统”的试验活动，与该系统项目团队联合成立一体化试验小组，因此AFOTEC有权限全程介入试验鉴定活动以实现其需求，同时与各相关方共享试验数据。而进行每一项具体的试验时，又由各相关方独立完成试验，不受外界干预，确保了试验结果的客观公正。

3 启示与思考

当前，我国卫星技术快速发展，而配套的卫星试验鉴定模式与现实需求存在一定差距。美军卫星一体化试验鉴定的成功经验，为我国卫星的试验鉴定工作提供了有益借鉴和启示。我国开展卫星一体化试验鉴定，既要借鉴国外经验，同时要结合自身实际，逐步探索创新卫星一体化试验鉴定的方法。

探索创新卫星一体化试验鉴定模式

美军的卫星一体化试验鉴定模式，主要思想是作战试验鉴定的早期参与、早期影响，争取在地面试验阶段完成尽可能多地作战性能测试，从而避免卫星发射之后测试出的问题难以纠正。目前，我国卫星试验鉴定工作仍处于起步阶段，开展卫星应用的试验实践，只是在特定背景下进行卫星试验活动，与真正意义上的卫星试验鉴定还有很大差距。在探索卫星试验鉴定模式时，一方面要摸清现有试验鉴定能力底数，积极发展卫星试验鉴定技术，运用先进技术着力建立一体化试验鉴定技术体系；另一方面要围绕卫星的应用目标，研究一体化试验鉴定理论，规划设计一体化试验任务，建立健全一体化试验方法和标准，构建一体化试验环境，最终形成中国特色的卫星一体化试验鉴定模式。

优化一体化试验鉴定管理机制

美军的卫星一体化试验鉴定，经过数十年的发展，已经形成了一套成熟的管理机制。各部门定位清晰、各司其职，同时主动的早期参与机制和灵活的分析与报告制度，为美军的试验鉴定活动提供了有力保障。装备的试验鉴定作为一项复杂的系统工程，必须有一套与之匹配的一体化试验管理机构，进行一体化试验的顶层设计，对各相关方进行组织协调，使试验信息与资源得以共享，解决试验过程中出现的问题和矛盾[8]。一体化试验鉴定管理模式，重点要解决的就是当前各相关方信息交流不畅、数据难以共享和“铁路警察、各管一段”的试验组织管理模式。新的管理模式要打破各相关方的合作壁垒，并以法规的形式规定职能与使命，实现一体化试验鉴定管理的科学化、正规化。

积极开展卫星一体化试验鉴定实践

美军的一体化试验鉴定体系建立在长期实践的基础上，既有各军种装备试验活动的实践，还有美国国防采办政策的改革实践。我国卫星的一体化试验鉴定，应重点在以下几个方面开展实践。①在具体型号卫星的试验设计中，融入一体化试验思想，在计划阶段就进行统筹考虑，以评估一体化试验的可行性。②在卫星试验手段上，综合利用数字仿真、半实物仿真和实物试验，构建一体化的卫星试验条件和手段，以满足一体化试验鉴定的需求。③重点开展卫星应用试验，解决研制与应用分离化的问题，补齐卫星试验要素的短板，实现卫星全生命周期的管理。④通过卫星试验鉴定实践，为卫星一体化试验理论研究以及相关政策法规制定提供科学依据和意见，使之成为一套完备的一体化试验鉴定体系。

4 结束语

美军在“天基红外系统”一体化试验鉴定实践中取得的成功经验，一定程度上反映了未来卫星试验鉴定活动发展的客观规律。卫星一体化试验鉴定是一条必由之路，需抓紧时间，树立一体化试验的理念，进一步完善卫星试验鉴定体系，大力推进卫星试验鉴定改革创新，形成一套符合实际、特色鲜明的卫星一体化试验鉴定模式，从而有力提升我国卫星应用能力，助推我国航天事业的发展。