美国导弹防御局(MDA)和空间发展局(SDA)目前正在开发高超音速导弹防御系统的要素,以防御高超音速武器和其他新兴的导弹威胁。这些要素包括国防空间架构(NDSA)的跟踪和运输层以及各种拦截器项目。随着MDA和SDA继续开发这些系统,国会可能会考虑对监督和国防授权及拨款的影响。

背景介绍

高超音速武器,像弹道导弹一样,飞行速度至少为5马赫,或大约每秒1英里。与弹道导弹不同,高超音速武器不遵循弹道轨迹,可以在到达目标的途中进行机动。据报道,俄罗斯在2019年12月出动了其第一批高超音速武器,同时一些专家认为,中国早在2020年就出动了高超音速武器。预计美国在2023年之前不会装备高超音速武器。(关于俄罗斯、中国和美国的高超音速武器项目的概述,见CRS报告R45811,高超音速武器:国会的背景和问题,作者是凯利-M-赛勒)。

高超音速武器的机动性和低飞行高度可以挑战现有的探测和防御系统。例如,由于雷达探测的视线限制,大多数地面雷达在武器飞行后期才能探测到高超音速武器。这给防御者留下了极少的时间来发射拦截器,以抵消入境武器的影响。图1描述了陆基雷达对弹道导弹和高超音速武器探测时间的差异。

图1. 基于地面的弹道导弹探测与高超音速武器的探测

美国国防官员表示,现有的地面和天基传感器架构都不足以探测和跟踪高超音速武器;前国防部负责研究和工程的副部长迈克-格里芬指出,"高超音速目标比美国通常通过地球静止轨道上的卫星跟踪的目标要暗淡10到20倍。"

国防空间架构

SDA开发了国防空间架构,以 "统一和整合整个[国防部(DOD)]和行业的下一代能力"。NDSA的目标是成为一个 "单一的、连贯的、有七个层次的扩散空间架构",其中包括图2中描述的数据跟踪和传输层,并在下面讨论。其他层包括支持移动地面资产目标的监护层;提供基于空间的指挥和控制的战斗管理层;提供 "潜在的GPS否认环境的替代定位、导航和授时"的导航层;探测深空潜在敌对行动的威慑层;以及为其他NDSA层促进卫星操作的支持层。一旦全面投入使用,NDSA将包括550颗卫星并提供全面的全球覆盖。

跟踪层

跟踪层是为了 "提供全球指示、警告、追踪和瞄准高级导弹威胁,包括高超音速导弹系统"。作为该层的一部分,SDA正在开发一个宽视场(WFOV)卫星的结构,最终将提供全球覆盖。SDA要求在2023财政年度为第0阶段跟踪活动提供8130万美元,为第1阶段跟踪活动提供4.998亿美元(也称为弹性导弹预警导弹跟踪-低地球轨道)。

与SDA的跟踪卫星协同工作的将是高超音速和弹道跟踪空间传感器(HBTSS),以前被称为空间传感器层,它是由MDA与SDA和美国空军合作开发。与WFOV相比,HBTSS将提供更灵敏,但更有限的(或中视场[MFOV])覆盖范围。出于这个原因,WFOV旨在为HBTSS提供提示数据,然后HBTSS可以为地面拦截器提供更具体的目标质量数据。到2023年,SDA计划扩大跟踪层,包括70颗WFOV和MFOV卫星,据SDA主任德里克-图尔尼尔博士说,"这将使我们在低地球轨道上有足够的覆盖面,以便我们基本上可以有区域性的持久性"。MDA要求在2023财政年度为HBTSS提供8920万美元。

2020财年NDAA(P.L. 116-92)第1682条要求导弹防御局局长 "开发一个高超音速和弹道导弹跟踪空间传感器有效载荷"。2021财年NDAA(P.L. 116-283)第1645条确认,MDA局长与SDA局长协调,负责开发和采购传感器有效载荷,"至少到2022财年"。第1645节还要求最迟在2023年12月31日开始对传感器有效载荷进行在轨测试,并在 "此后技术上可行的情况下 "尽快将传感器有效载荷纳入SDA更广泛的天基传感器架构。最后,2022财年NDA(P.L. 117-81)第1662条禁止MDA主任"[授权]或[承诺]为生产卫星或与此类卫星运行相关的地面系统的记录计划提供资金"。如果满足某些条件,包括确定 "由于技术、成本或进度因素,这种限制会延迟交付可运行的[HBTSS]",空军负责空间采购和集成的助理部长可以放弃对HBTSS的这种限制。

图2. NDSA的部分内容

传输层

美国防部表示,NDSA的传输层旨在将跟踪层与地面的拦截器和其他武器系统连接起来,将 "加强包括导弹防御在内的若干任务领域"。据国防部称,SDA已经为运输层的第1阶段授予了三个原型协议,"一个由126个光学相互连接的空间飞行器组成的网状网络",将于2024年9月开始发射。运输层最终将包括一个由大约300-500颗卫星组成的星座。SDA要求在2023财政年度为 "数据传输层、传感器能力和备用位置、导航和计时能力 "提供8.164亿美元。

拦截器

MDA已经探索了一些消除对手高超音速武器的方案,包括拦截导弹、超高速弹丸、定向能武器和电子攻击系统。2020年1月,MDA发布了一份关于高超音速防御区域滑行阶段武器系统拦截器的原型提案要求草案。该计划旨在 "减少拦截器的关键技术和集成风险";然而,据当时的MDA主任乔恩-希尔海军中将称,它在2030年代的某个时候才会准备好过渡到开发。MDA转而将重点转向较近的解决方案,并在2021年4月启动了滑翔阶段拦截器(GPI),它将与宙斯盾武器系统整合,并在2020年代中期至末期提供高超音速导弹防御能力。洛克希德-马丁公司、诺斯罗普-格鲁曼公司和雷神导弹与防御公司已经获得了GPI的 "加速概念设计 "阶段的合同。

此外,2022财年NDAA(P.L. 117-81)第1664条授予MDA主任 "预算、指导和管理适用于 "高超音速导弹防御的定向能源项目的权力。国防高级研究计划局(DARPA)也正在进行一项名为 "滑翔破坏者 "的计划,其目的是 "开发关键的组件技术,以支持一种轻型飞行器,用于在非常远的距离上精确对付高超音速威胁。" DARPA要求在2023财年为 "滑翔破坏者 "提供1830万美元。总体而言,MDA在2023财年为高超音速防御申请了2.255亿美元,低于其2.479亿美元的2022财年申请和2.878亿美元的拨款。

国会的问题

一些分析家认为,天基传感层--与跟踪和瞄准系统相结合以引导高性能拦截器或定向能量武器--理论上可以提供防御高超音速武器的可行选择。2019年导弹防御审查报告指出,"这种传感器利用了从空间可看到的大面积,以改善跟踪,并可能瞄准先进的威胁,包括高超音速[武器]。" 其他分析家对高超音速武器防御的可负担性、技术可行性和/或效用提出质疑。此外,一些分析家认为,美国目前的指挥和控制架构将无法 "快速处理数据,以应对和消除即将到来的高超音速威胁"。

一些分析家还对目前SDA和MDA在高超音速导弹防御方面的分工提出质疑。SDA主任Tournear此前曾对这两个机构之间可能存在冗余的批评作出回应,称两者都向负责研究和工程的国防部副部长报告。然而,从2022年10月1日起,SDA将改为向负责采购和整合的空军助理部长报告。国会可以监督这种新的报告结构对效率和效能的影响。

国会的潜在问题

  • 加快对高超音速导弹防御方案的研究是否必要且在技术上可行?高超音速导弹防御方案的技术成熟度是否值得目前的资金水平?

  • SDA和MDA是如何在高超音速导弹防御的各种要素上进行合作的?它们目前的作用是增加还是减少了成本以及技术发展的速度和效率?

  • 国防部是否具备执行高超音速导弹防御所需的能力,如适当的指挥和控制架构?

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