中國去年年底遠端高超音速滑翔飛行器的試飛被媒體形容為在新型超高速機動武器開發競賽中接近“人造衛星時刻”。但即使美國高階軍事官員公開對至少目前而言實際上是無敵的導彈感到擔憂，五角大樓也在悄悄地在一種全新的方式上取得進展，以幫助擊落這些武器。
去年 12 月下旬，美國國防部導彈防禦局 (MDA) 批准了兩家承包商——L3Harris Technologies 和諾斯羅普·格魯曼公司——從設計轉向高超音速和彈道導彈跟蹤空間感測器 (HBTSS) 系統的原型製造。這項技術旨在解決五角大樓最棘手的技術挑戰之一：如何探測和跟蹤利用當今雷達網路盲點的高超音速滑翔飛行器。
俄羅斯和中國分別在 2019 年和 2020 年部署了高超音速滑翔飛行器，但美國預計要到 2023 年才會部署類似的進攻性武器。與彈道導彈有效載荷軌跡相比，高超音速滑翔飛行器可以在飛向目標的過程中進行機動。這使得跟蹤它們極其困難。這些武器的旅程始於大型火箭將它們助推到接近太空邊緣的高度並釋放它們。然後，滑翔飛行器轉向更平坦的軌跡——要麼離開大氣層，要麼保持在大氣層內——並以無動力狀態航行。它們利用空氣動力升力以高超音速在大氣層中掠過，到達目標。這種近太空軌跡和改變航向的能力使高超音速滑翔飛行器能夠躲避用於跟蹤彈道導彈的空間和地面感測器的組合。五角大樓可以探測到發射——但由於地面雷達的視線限制，高超音速滑翔飛行器隨後會從視野中消失，直到武器飛行的後期。因此，防禦系統幾乎沒有時間阻止來襲武器。
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HBTSS 旨在透過連續跟蹤從發射到撞擊的長程導彈來解決這個問題。它還將能夠將關鍵資訊傳遞給艦船、飛機和地面部隊，使他們能夠向來襲威脅發射自己的導彈。該探測系統依賴於一個新的軌道感測器網路，這是五角大樓已經開始放置在近地軌道上的密集且多層衛星星座的關鍵組成部分。實驗性和原型有效載荷於去年六月送入軌道，最初的作戰有效載荷計劃於 2022 年和 2023 年發射。這些感測器探測熱訊號以識別導彈發射，並將使美國軍方能夠跟蹤目標，稱為從搖籃到墳墓的目標監視。
HBTSS 的一些關鍵組成部分是“訊號雜波比”演算法，旨在將快速移動的威脅與溫暖且不規則的地球表面區分開來。這比地面雷達的任務要困難得多，地面雷達跟蹤導彈在寒冷且單調的天空背景中移動。“想象一下一個燈泡在燈泡背景中移動，你必須挑出那個燈泡，”L3Harris Space & Airborne Systems 導彈防禦主管 Paul Wloszek 說。“你必須知道它在哪裡——以及它的速度有多快——才能將其擊落。”
為了解決這個問題，五角大樓在 2019 年 10 月分別委託 L3Harris 和諾斯羅普·格魯曼公司（以及隨後被淘汰出競爭的其他兩家公司）開發跟蹤演算法，這些演算法足夠靈敏，可以區分訊號和噪聲。2020 年底，L3Harris 和諾斯羅普·格魯曼公司將各自的演算法與緊湊、功能強大的計算機處理器配對，這些處理器足夠小，可以整合到航天器中。兩家公司都進行了成功的“訊號鏈演示”，證明了他們的系統有能力在雜亂的背景中檢測和跟蹤昏暗目標。訊號鏈演示驗證了支援所謂高超音速殺傷鏈所需的靈敏度——識別和打擊目標之間按順序執行的離散動作。
其他天基資產已經為美國提供了高空紅外感測。但 HBTSS 與眾不同的關鍵特徵是生成五角大樓所謂的“火控質量”跟蹤資料的要求。這是非常精確的資訊，可以被地面指揮和控制系統用來引導制導導彈攔截器對抗高超音速威脅。
“能夠從太空向下看，溫暖的軌跡在溫暖的地球上掠過——這真的是一項艱鉅的科學，”MDA 主任喬恩·希爾海軍中將在參議院軍事委員會戰略部隊小組委員會去年春天晚些時候的聽證會上說。“但我們已經解決了這個問題。我們已經證明我們可以在地面上做到這一點。這種能力使我們能夠實現全球覆蓋。”
12 月 27 日，喬·拜登總統簽署了2022 財年國防授權法案，其中包括 2.56 億美元用於 HBTSS。這筆資金將支援跟蹤演算法的持續開發，以及開始組裝計劃於 2023 年發射的紅外感測器。L3Harris 和諾斯羅普·格魯曼公司都將交付兩套 HBTSS 原型，包括軟體和硬體。然而，國會目前在 2022 財年撥款問題上陷入僵局。如果政府無法達成協議，HBTSS 的專案支出可能會被限制在 2021 年的水平：1.3 億美元，這筆資金可能會危及該專案的進度。麻省理工學院核安全與政策實驗室的研究附屬機構、高超音速專家大衛·賴特說，在這種情況下，五角大樓可能會將現有系統拼湊起來，以交付類似 HBTSS 的東西。
“HBTSS 固然好，但我不清楚它是否能為您提供獨特的能力，”賴特說。他解釋說，HBTSS 承諾的能力也可以在沒有新的天基計劃的情況下實現，而是依靠放置在正確位置的地面感測器。這可能涉及仔細定位配備強大雷達的艦船，以擴大防禦區域。“我認為這是一個我可以想象軍方想要的系統，因為他們希望能夠持續跟蹤這些系統——並且它可以在[地面]雷達範圍之外進行跟蹤——但我不認為這是必要的，”賴特補充道。
安全世界基金會的軍事空間專家維多利亞·薩姆森同意有必要跟蹤先進威脅的整個飛行路徑，但她指出，HBTSS 的倡導者可能低估了應對這一備受矚目的挑戰的任務。“我認為這比支持者們認為的要複雜得多，而且將高超音速新增到[作戰]要求中可能更多地是對其在國家安全人員中知名度提高的認可，而不是其他任何東西，”薩姆森說。
除了感測器之外，五角大樓還在重新考慮擊敗高超音速滑翔飛行器所需的制導導彈。2021 年 5 月下旬，MDA 透露，它已認證目前部署的標準-6 型導彈作為航空母艦戰鬥群對抗高超音速滑翔飛行器的最後一道防線。2021 年 11 月，MDA 委託三家公司推進一種名為滑翔段攔截器的新武器的設計，旨在對抗高超音速威脅。這在洛克希德·馬丁公司、雷神公司和諾斯羅普·格魯曼公司之間展開了一場三方競賽，以在本十年內部署一種新武器。