美軍融合GPI與HBTSS的反高超聲速能力計劃分析

導彈防御局 (MDA) 仍在持續(xù)構建導彈防御系統(tǒng) (MDS) 的組件，測試其能力，并計劃應對不斷演變的高超聲速威脅。

MDA 應對高超聲速威脅的努力包括研發(fā)部署滑翔階段攔截器 (GPI) 與高超聲速和彈道跟蹤空間傳感器 (HBTSS)。其中：

• GPI是一種導彈，被設計用于在高超聲速武器的滑翔階段將其擊落，該型概念適合MDA的導彈防御架構，可為作戰(zhàn)人員及其盟友提供可靠的分層防御，以抵御區(qū)域高超聲速導彈威脅，將由使用宙斯盾武器系統(tǒng)的艦船集成垂直發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射，相關目標細節(jié)則將可能首先來自于HBTSS這類空間傳感器;

• HBTSS是一種基于空間傳感器的概念，將能夠探測導彈發(fā)射，以及第一、第二和第三級分離，能用于跟蹤高超聲速武器的獨特飛行路徑，可以幫助GPI找到目標，并在高超聲速導彈飛向目標時，在幾秒鐘內(nèi)將目標信息傳遞出去 。

美國國防部計劃通過將GPI與HBTSS集成，構建具備全球范圍內(nèi)探測、跟蹤高超聲速威脅等能力的太空架構，以實現(xiàn)GPI一旦由美軍驅(qū)逐艦上的宙斯盾彈道導彈防御系統(tǒng)(BMD)發(fā)射，其將能夠連接到HBTSS以獲取更新的跟蹤數(shù)據(jù)，并且能夠在威脅離預定目標太近之前將其摧毀。

滑翔階段攔截器(GPI)的技術分析

美國海軍已經(jīng)以標準-6(SM-6)導彈的形式部署了高超聲速防御能力，并聲稱該型導彈可對高超聲速導彈進行末段攔截，但現(xiàn)階段部署的SM-6導彈射程有限，因此美軍提出的滑翔階段攔截器(GPI)概念，旨在實現(xiàn)在比海軍現(xiàn)階段部署的高超聲速防御能力更遠的距離進行攔截，由此允許防御艦船推遲交戰(zhàn)窗口，從而能夠提升艦船的自我防御能力。

GPI是一種防御性高超聲速武器，GPI將從海軍的宙斯盾巡洋艦上發(fā)射，并被設計用于在高超聲速導彈的滑翔飛行階段，即在高超聲速導彈再入地球大氣層，以超過 5 馬赫的速度在大約 70 公里的高度滑翔飛向預定目標的階段，對高超聲速導彈進行攔截。

GPI計劃是美國導彈防御局(MDA)于 2019 年 12 月開始的區(qū)域滑翔階段武器系統(tǒng)(RGPWS)計劃的后續(xù)計劃，著眼于“概念研究，以了解針對高超聲速威脅的動能和非動能機會”。有關 GPI 所需能力的細節(jié)披露有限，在此僅依據(jù)調(diào)研資料對該型高超聲速導彈攔截器的研究基礎、關鍵設計要求以及系統(tǒng)集成技術進行梳理。

梳理可知，GPI將基于RGPWS的研究基礎以及三大承包商的技術積累開發(fā)，并將使用經(jīng)過驗證的宙斯盾平臺，提供區(qū)域高超聲速導彈防御?！爸嫠苟堋毕到y(tǒng)已經(jīng)配備了可以同時執(zhí)行搜索、跟蹤和導彈制導任務的大功率雷達，GPI與該系統(tǒng)的集成， 將為海軍的尖端防御系統(tǒng)增加另一項強大的能力。只是尚不清楚GPI和RGPWS是否與美國國防高級研究計劃局(DAPRA)的“滑翔破壞者”高超聲速防御計劃有關。

諾斯羅普·格魯曼公司、洛克希德·馬丁公司和雷神技術公司于2021年9月被MDA選中設計GPI，三個公司還于2021 年 11 月就 GPI 概念設計與MDA簽訂了其他交易協(xié)議。其中：

• 雷神技術公司將應用來自其現(xiàn)階段正在開發(fā)的高超聲速打擊武器的數(shù)據(jù)來幫助加速 GPI計劃的實施;

• 洛克希德·馬丁公司將其在開發(fā)和部署終端高空區(qū)域防御以及THAAD 武器系統(tǒng)方面的成功經(jīng)驗，與其宙斯盾武器系統(tǒng)專業(yè)知識相結合，開發(fā)GPI。

MDA局長希爾表示，GPI計劃尚處于初期階段，相關工作仍處于采收過程的早期階段，但計劃在2022財年實現(xiàn)幾個重要里程碑，包括系統(tǒng)需求審查和進入技術開發(fā)階段，并計劃在2022年夏末之前確定繼續(xù)執(zhí)行該計劃的國防承包供應商及其相關提案。

根據(jù)MDA的聲明可知，雷神導彈和防御公司分別獲得2097萬美元、洛克希德馬丁公司2094萬美元和諾斯羅普格魯曼公司1895萬美元。每個供應商必須在2022年9月之前提供原型的概念設計。據(jù)悉，雷神技術公司所屬的雷神導彈與防御公司已2022年9月于完成了GPI原型系統(tǒng)需求評審，并將開始進行GPI的初步設計。該公司的GPI概念采用了低風險設計，即使用已在“宙斯盾”艦上部署的成熟“標準”導彈技術，同時開發(fā)了適用于高超聲速環(huán)境所需的關鍵技術。而其他兩家公司的進展尚未見信息披露。

MDA還計劃將2022財年預算中的1.36億美元用于攔截器的研究、開發(fā)、測試和評估。并在2023財年為反高超聲速技術申請了約2.25億美元，其中包括GPI計劃的資金。據(jù)點名報道，MDA還在提交給國會的未撥款優(yōu)先級清單中將3.18億美元用于這些類型的能力。

MDA只是透露GPI有可能在21世紀30年代投入使用，其速度、承受極端高溫的能力和機動性將使其成為第一款旨在應對這種先進威脅的導彈，有望彌補美海軍末段攔截彈 SM-6 與陸軍戰(zhàn)區(qū)高空區(qū)域防御(THAAD)的射程較短這一不足。

并且，MDA不僅計劃將GPI與HBTSS集成，還計劃將GPI安裝到陸基導彈防御系統(tǒng)中。

HBTSS反高超聲速能力研究最新進展

高超聲速和彈道跟蹤空間傳感器(HBTSS)，是一個由數(shù)十顆在軌衛(wèi)星組成的大型衛(wèi)星星座，是“下一代高軌持續(xù)紅外預警系統(tǒng)”過頂持續(xù)紅外(OPIR) 多層衛(wèi)星星座的關鍵部分，旨在感應熱信號，能夠規(guī)避由于距離地球較近而導致的有限視野問題，實現(xiàn)全球覆蓋，提供連續(xù)監(jiān)測與跟蹤，從而能夠?qū)崿F(xiàn)從導彈的初始發(fā)射階段開始對其進行識別和跟蹤，直至完成對導彈的攔截。

高超聲速和彈道追蹤空間傳感器(HBTSS)，是一個由數(shù)十顆在軌衛(wèi)星組成的大型衛(wèi)星星座，構成了“下一代高軌持續(xù)紅外預警系統(tǒng)”頭頂持續(xù)紅外(OPIR) 多層衛(wèi)星星座的關鍵部分，旨在感應熱信號，幫助識別和跟蹤導彈從初始發(fā)射階段直到攔截，能夠規(guī)避由于距離地球較近而導致的有限視野問題，實現(xiàn)全球覆蓋，提供連續(xù)監(jiān)測與跟蹤。

美國國防部將該傳感器作為優(yōu)先投資項目，源于其能夠提高幾乎所有導彈防御系統(tǒng)的效率，通過有效的軌道規(guī)劃，該型傳感器將有望持續(xù)監(jiān)測、跟蹤彈道導彈和高超聲速武器，并提供目標數(shù)據(jù)，從而進一步完善美國導彈預警體系。

• HBTSS采用了一種“信噪比”算法，能夠檢測、區(qū)分和追蹤現(xiàn)階段的導彈防御體系結構無法處理的高超聲速武器威脅;

• 將采用比現(xiàn)有系統(tǒng)性能提高100倍的紅外傳感器（將其置于近地軌道上），以減小探測距離，提高探測精度，降低探測時間延遲；

• 當受到其他OPIR系統(tǒng)的干擾時，HBTSS的這些衛(wèi)星甚至可在“近全球范圍”的威脅進入美國地面防御系統(tǒng)作用范圍之前實施跟蹤;

• 但HBTSS需能夠消除雜波，有效檢測威脅，還需能夠在不同的航天器之間實現(xiàn)有效傳遞跟蹤數(shù)據(jù)，并管理數(shù)據(jù)。

梳理可知，HBTSS傳感器將跟蹤高速滑翔階段的導彈，將跟蹤和定位信息輸入一種傳感器融合架構——彈道導彈防御過頂持續(xù)紅外架構(BOA)，相關數(shù)據(jù)以近乎實時的方式不斷更新，并被用于跟蹤高超聲速導彈。目標相關數(shù)據(jù)最終將通過BOA以及MDA獨立的指揮與控制、戰(zhàn)斗管理和通信(C2BMC)網(wǎng)絡，利用衛(wèi)星通信轉發(fā)給海軍宙斯盾彈道導彈防御系統(tǒng)和陸軍戰(zhàn)區(qū)高空區(qū)域防御攔截器等射手。

諾斯羅普·格魯曼公司已經(jīng)于2021年11月完成了HBTSS原型的關鍵設計審查 (CDR) ，建立了精確、及時的傳感器覆蓋技術方法。同時該公司還于2021年被MDA授予了一份價值 1.53 億美元的 HBTSS 項目 IIB 階段部分合同將繼續(xù)發(fā)展HBTSS的能力，以支持作戰(zhàn)人員火控質(zhì)量數(shù)據(jù)需求，并將在HBTSS原型衛(wèi)星的發(fā)射和早期軌道測試中驗證靈敏度和火控服務質(zhì)量，以支持高超聲速威脅殺傷鏈的構建等。

MDA正在研究如何使HBTSS 和 GPI共同克服傳感器間隙問題，同時能夠在比現(xiàn)階段更遠的距離上應對威脅，還計劃于2023 財年第二個季度與美國太空部隊和太空發(fā)展署合作，發(fā)射兩個原型高超聲速和彈道跟蹤空間傳感器，并進行數(shù)月的在軌測試，以驗證其持續(xù)跟蹤和快速處理對高超聲速威脅的觀察的能力，以及有效傳遞信息以攔截導彈的能力。

此外，SDA也在同時發(fā)展一項初期導彈預警網(wǎng)絡項目，其最終目標在于部署由70顆廣角視野(WFOV)衛(wèi)星組成的大型星座，并早在2020年10月授予L3哈里斯公司價值1.93億美元的合同，為SDA制造初期計劃的8顆WFOV衛(wèi)星中的4顆，SpaceX公司則制造另外4顆。

據(jù)稱，未來SDA的WFOV衛(wèi)星將與MDA的HBTSS協(xié)同工作，即由WFOV進行目標的初步探測與跟蹤，為HBTSS提供提示數(shù)據(jù)，確認后將由HBTSS衛(wèi)星進行后期探測，并為攔截彈提供更為精確的火控數(shù)據(jù)。

小結：MDA正在致力于開展滑翔階段攔截彈(GPI)與高超聲速和彈道跟蹤空間傳感器(HBTSS)計劃的研究工作，以提升高超聲速武器防御能力。旨在實現(xiàn)由HBTSS探測高超聲速導彈發(fā)射和與助推器分離的第一、第二和第三階段，將信息實時傳遞給彈道導彈防御系統(tǒng)過頂持續(xù)紅外架構(BOA)，創(chuàng)建高超聲速滑翔導彈的軌跡，并通過衛(wèi)星通信由BOA和指揮控制戰(zhàn)斗管理通信系統(tǒng)(C2BMC)把火控質(zhì)量數(shù)據(jù)發(fā)送給宙斯盾艦，最終發(fā)射GPI實現(xiàn)高超聲速滑翔導彈的有效攔截。然而高超聲速滑翔導彈的防御極具挑戰(zhàn)性，如何使HBTSS和GPI共同克服傳感器間隙問題，同時能夠在比現(xiàn)階段更遠的距離上應對威脅就是MDA現(xiàn)階段亟待解決的難題之一。