中国去年年底远程高超音速滑翔飞行器的试飞被媒体形容为在新型超高速机动武器开发竞赛中接近“人造卫星时刻”。但即使美国高级军事官员公开对至少目前而言实际上是无敌的导弹感到担忧，五角大楼也在悄悄地在一种全新的方式上取得进展，以帮助击落这些武器。
去年 12 月下旬，美国国防部导弹防御局 (MDA) 批准了两家承包商——L3Harris Technologies 和诺斯罗普·格鲁曼公司——从设计转向高超音速和弹道导弹跟踪空间传感器 (HBTSS) 系统的原型制造。这项技术旨在解决五角大楼最棘手的技术挑战之一：如何探测和跟踪利用当今雷达网络盲点的高超音速滑翔飞行器。
俄罗斯和中国分别在 2019 年和 2020 年部署了高超音速滑翔飞行器，但美国预计要到 2023 年才会部署类似的进攻性武器。与弹道导弹有效载荷轨迹相比，高超音速滑翔飞行器可以在飞向目标的过程中进行机动。这使得跟踪它们极其困难。这些武器的旅程始于大型火箭将它们助推到接近太空边缘的高度并释放它们。然后，滑翔飞行器转向更平坦的轨迹——要么离开大气层，要么保持在大气层内——并以无动力状态航行。它们利用空气动力升力以高超音速在大气层中掠过，到达目标。这种近太空轨迹和改变航向的能力使高超音速滑翔飞行器能够躲避用于跟踪弹道导弹的空间和地面传感器的组合。五角大楼可以探测到发射——但由于地面雷达的视线限制，高超音速滑翔飞行器随后会从视野中消失，直到武器飞行的后期。因此，防御系统几乎没有时间阻止来袭武器。
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HBTSS 旨在通过连续跟踪从发射到撞击的长程导弹来解决这个问题。它还将能够将关键信息传递给舰船、飞机和地面部队，使他们能够向来袭威胁发射自己的导弹。该探测系统依赖于一个新的轨道传感器网络，这是五角大楼已经开始放置在近地轨道上的密集且多层卫星星座的关键组成部分。实验性和原型有效载荷于去年六月送入轨道，最初的作战有效载荷计划于 2022 年和 2023 年发射。这些传感器探测热信号以识别导弹发射，并将使美国军方能够跟踪目标，称为从摇篮到坟墓的目标监视。
HBTSS 的一些关键组成部分是“信号杂波比”算法，旨在将快速移动的威胁与温暖且不规则的地球表面区分开来。这比地面雷达的任务要困难得多，地面雷达跟踪导弹在寒冷且单调的天空背景中移动。“想象一下一个灯泡在灯泡背景中移动，你必须挑出那个灯泡，”L3Harris Space & Airborne Systems 导弹防御主管 Paul Wloszek 说。“你必须知道它在哪里——以及它的速度有多快——才能将其击落。”
为了解决这个问题，五角大楼在 2019 年 10 月分别委托 L3Harris 和诺斯罗普·格鲁曼公司（以及随后被淘汰出竞争的其他两家公司）开发跟踪算法，这些算法足够灵敏，可以区分信号和噪声。2020 年底，L3Harris 和诺斯罗普·格鲁曼公司将各自的算法与紧凑、功能强大的计算机处理器配对，这些处理器足够小，可以集成到航天器中。两家公司都进行了成功的“信号链演示”，证明了他们的系统有能力在杂乱的背景中检测和跟踪昏暗目标。信号链演示验证了支持所谓高超音速杀伤链所需的灵敏度——识别和打击目标之间按顺序执行的离散动作。
其他天基资产已经为美国提供了高空红外传感。但 HBTSS 与众不同的关键特征是生成五角大楼所谓的“火控质量”跟踪数据的要求。这是非常精确的信息，可以被地面指挥和控制系统用来引导制导导弹拦截器对抗高超音速威胁。
“能够从太空向下看，温暖的轨迹在温暖的地球上掠过——这真的是一项艰巨的科学，”MDA 主任乔恩·希尔海军中将在参议院军事委员会战略部队小组委员会去年春天晚些时候的听证会上说。“但我们已经解决了这个问题。我们已经证明我们可以在地面上做到这一点。这种能力使我们能够实现全球覆盖。”
12 月 27 日，乔·拜登总统签署了2022 财年国防授权法案，其中包括 2.56 亿美元用于 HBTSS。这笔资金将支持跟踪算法的持续开发，以及开始组装计划于 2023 年发射的红外传感器。L3Harris 和诺斯罗普·格鲁曼公司都将交付两套 HBTSS 原型，包括软件和硬件。然而，国会目前在 2022 财年拨款问题上陷入僵局。如果政府无法达成协议，HBTSS 的项目支出可能会被限制在 2021 年的水平：1.3 亿美元，这笔资金可能会危及该项目的进度。麻省理工学院核安全与政策实验室的研究附属机构、高超音速专家大卫·赖特说，在这种情况下，五角大楼可能会将现有系统拼凑起来，以交付类似 HBTSS 的东西。
“HBTSS 固然好，但我不清楚它是否能为您提供独特的能力，”赖特说。他解释说，HBTSS 承诺的能力也可以在没有新的天基计划的情况下实现，而是依靠放置在正确位置的地面传感器。这可能涉及仔细定位配备强大雷达的舰船，以扩大防御区域。“我认为这是一个我可以想象军方想要的系统，因为他们希望能够持续跟踪这些系统——并且它可以在[地面]雷达范围之外进行跟踪——但我不认为这是必要的，”赖特补充道。
安全世界基金会的军事空间专家维多利亚·萨姆森同意有必要跟踪先进威胁的整个飞行路径，但她指出，HBTSS 的倡导者可能低估了应对这一备受瞩目的挑战的任务。“我认为这比支持者们认为的要复杂得多，而且将高超音速添加到[作战]要求中可能更多地是对其在国家安全人员中知名度提高的认可，而不是其他任何东西，”萨姆森说。
除了传感器之外，五角大楼还在重新考虑击败高超音速滑翔飞行器所需的制导导弹。2021 年 5 月下旬，MDA 透露，它已认证目前部署的标准-6 型导弹作为航空母舰战斗群对抗高超音速滑翔飞行器的最后一道防线。2021 年 11 月，MDA 委托三家公司推进一种名为滑翔段拦截器的新武器的设计，旨在对抗高超音速威胁。这在洛克希德·马丁公司、雷神公司和诺斯罗普·格鲁曼公司之间展开了一场三方竞赛，以在本十年内部署一种新武器。