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美国下一代“过顶持续红外”系统发展情况

太空与网络 | 大航天时代的极客 2022/09/23 22:10

新知达人, 美国下一代“过顶持续红外”系统发展情况


前言:下一代“过顶持续红外”系统(Next-Gen OPIR)是美国继“国防支援计划”(DSP)卫星系统和“天基红外系统”(SBIRS)之后规划的新一代高轨预警卫星系统。该系统将在未来接替SBIRS系统,为美国提供天基全球导弹预警能力。

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系统概况
新知达人, 美国下一代“过顶持续红外”系统发展情况


美军认为,面对俄罗斯、印度等国家不断发展和部署的弹道导弹、巡航导弹、高超声速武器等对其本土构成了威胁,以及激光武器、微波武器、动能反卫星武器等对其太空资产构成了威胁的情况。未来的天基导弹预警系统应当具有弹性能力和更强的生存能力。2018年,美国空军宣布取消采购SBIRS-GEO-7/8卫星的计划,将这些资金配置给Next-Gen OPIR系统。

美国太空部队(USSF)太空系统司令部(SSC)的Next-Gen OPIR项目办公室负责确保太空和地面部分协同工作,其任务是协调主承包商和分包商,以开发空间和地面部分的传感器、软件和电子设备等。

Next-Gen OPIR计划分为Block 0和Block 1两个阶段部署。

  • Block 0设计为3颗地球同步轨道卫星(覆盖中纬度地区)和2颗极地轨道卫星(覆盖高纬度地区)组网运行。美国太空部队计划2025年发射首颗GEO卫星,2028年发射首颗极地轨道卫星,最终在2029年前完成5星组网。为此,美国太空部队预计到2025年将在Next-Gen OPIR项目上花费144亿美元。

  • Block 1将于2026年开始研制,可能增加2颗GEO卫星,具体方案和技术要求并未确定。


项目承包情况
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地球同步轨道卫星

Next-Gen OPIR GEO卫星的主承包商是洛克希德·马丁公司(简称洛马)。2018年8月,洛马公司获得原太空和导弹系统中心(现太空系统司令部)授予的一份价值29亿美元的合同,用于开发3颗Next-Gen OPIR GEO卫星。2021年1月,洛马公司再次获得49亿美元的Next-Gen OPIR项目变更合同,用于支持3颗GEO卫星的制造、装配、集成、测试和交付,以及地面系统和传感器处理软件的开发。


极地轨道卫星

Next-Gen OPIR系统极地轨道卫星的主承包商是诺斯罗普·格鲁曼公司(简称诺格)。2018年8月,诺格公司获得了一份价值4700万美元的合同,开始设计极地卫星。2020年5月,美国太空部队授予诺格公司一份价值23.7亿美元的第一阶段合同,用于开发两颗极地轨道卫星。

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诺格公司Next-Gen OPIR极地卫星渲染图



地面系统

美国太空部队预计将花费20亿美元用于建设“未来作战弹性地面演进”(FORGE)平台,该项目旨在将天基导弹预警系统的封闭式软件架构更换为开放的系统平台,并重点开发Next-Gen OPIR卫星的数据处理系统。2020年1月28日,美国雷神技术公司宣布,该公司获得了美国空军价值1.97亿美元的合同,用于设计FORGE平台,以收集和处理来自SBIRS系统和Next Gen OPIR系统的任务数据。


宽视场(WFOV)卫星

2020年4月6日,L3哈里斯技术公司获得美国太空部队一项930万美元的合同,用于研发和建造WFOV卫星。


项目进展
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地球同步轨道卫星

诺斯罗普·格鲁曼/鲍尔航空航天团队将为一颗Next-Gen OPIR GEO卫星提供有效载荷,该团队计划于2023年向洛马公司交付有效载荷,以支持太空部队2025年的发射任务。该团队设计的有效载荷已于2020年6月24日通过了美国太空部队的初步设计审查(PDR),并于2021年8月5日通过了关键设计审查(CDR)。2021年11月,该团队完成了有效载荷生产周期中的三轮测试,包括环境功能测试、热真空测试和声学测试。

雷神技术公司将为两颗Next-Gen OPIR GEO卫星提供有效载荷,2021年8月17日,雷神技术公司完成了GEO卫星有效载荷的关键设计审查。2022年1月27日,该公司完成了GEO卫星有效载荷的热真空测试。

上述公司和团队的开发的有效载荷最终将集成到洛马公司的LM2100卫星平台上,目前尚未决定首颗GEO卫星搭载的有效载荷。

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洛马公司Next-Gen OPIR GEO卫星渲染图



极地轨道卫星

Next-Gen OPIR极地轨道卫星将在SBIRS-HEO退役后完成接替。相对于SBIRS-HEO载荷(该载荷搭载于美国军用侦察卫星上),Next-Gen OPIR极地轨道卫星由于增加了监测高超声速武器的任务,在技术上必然需要质的飞跃。

2022年3月1日,诺格公司宣布,两颗Next-Gen OPIR极地轨道卫星的有效载荷将由诺斯罗普·格鲁曼/鲍尔航空航天团队制造。该团队还将执行系统工程、飞行硬件以及地面系统的设计和开发。


宽视场(WFOV)卫星

WFOV卫星旨在解决Next-Gen OPIR系统研发过程中的技术问题,包括测试新的大尺寸焦平面红外传感器、开发地面算法以处理传感器数据等,试验结果还将用于制定Next-Gen OPIR Block 1的技术要求。

WFOV卫星设计寿命3~5年,总重量达3000千克,有效载荷超过350千克。卫星采用波音千禧空间系统公司提供的“天鹰座”(Aquila)M8中型平台,星载凝视探测器由L3哈里斯技术公司提供。2022年7月2日,WFOV卫星作为美国太空部队USSF-12飞行任务的一部分成功发射,随后部署于地球同步轨道。

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WFOV卫星


小结:在系统布局方面,Next-Gen OPIR系统与美军现役的天基红外系统相似,其中GEO卫星负责监控全球,极地轨道卫星负责监控北极上空,主要针对中俄。在系统能力方面,Next-Gen OPIR系统则有了较大提升:一方面卫星采用超大面阵多波段红外阵焦平面探测器增强了探测能力,其次卫星采用增强型LM2100平台增加了生存能力、机动性以及在轨补给能力,此外美军推进“未来作战弹性地面演进”(FORGE)系统建设以增强地面数据处理能力。未来该系统全面部署后将显著增强美国的导弹预警能力,对各国的导弹作战产生极大影响。


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参考资料

[1]United States Space Force Next Gen OPIR GEO Program completes Block 0 GEO Space Vehicle Critical Design Review.

[2]Northrop Grumman Completes Preliminary Design Review for Next-Generation Overhead Persistent Infrared Subsystem.

[3]Northrop Grumman to Provide Next-Generation Missile Warning Satellites for US Space Force.

[4]Next-Gen OPIR Block 0 moves on after thermal vacuum tests.

[5]Raytheon wins Air Force contract for ground system to process missile warning satellite data.

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