預警衛星——太空“哨兵”
預警係統有著機智、敏銳的“眼睛”。它日夜注視著對方洲際導彈發射陣地的動靜。萬裏之外的狡猾“敵人”——導彈的發射,躲不過眼觀六路的“哨兵”——預警衛星。
人們麵對突然來襲的核導彈,除了迅速鑽進防空洞之外,更積極有效的措施是,在導彈飛行途中進行攔截,將它擊落。但是攔截導彈說來容易,做起來難。無論是消極躲避還是積極防禦,都要爭取一個預警的時間,即從發現導彈來襲到導彈命中目標的時間。為了取得較長的預警時間,世界各國都在研究和製造洲際導彈預警係統。
美國為了對付蘇聯的洲際導彈,早在60年代初,就用了5年時間建成了“北美彈道導彈預警係統”,配有直徑42米的巨型天線、作用距離為48m公裏的超遠程雷達。但是,由於地球曲麵的阻擋,隻有當導彈爬高到250公裏高空時,雷達才能探測到目標,預警時間僅一刻鍾,這對處於一級戰備的戰略空軍和導彈部隊,也許還來得及應戰,但對全國軍隊進入臨戰狀態、城市居民疏散隱蔽,顯然來不及。
人造衛星上天後不久,人們開始研製導彈預警衛星。60年代初,美國開始發射預警衛星。這種衛星在人們頭頂日夜奔忙,監視著不平靜的地球。衛星上配置的紅外探測器對導彈噴焰非常敏感。它能在千裏之外遙“看”導彈的發射,並把核襲擊的危險信息及時發回地麵防空中心,可以贏得半小時寶貴的預警時間。
大家知道,一切物體隻要溫度高於絕對零度(即零下273攝氏度),都會輻射肉眼看不見的紅外線。當洲際導彈的發動機點火後,由高溫氣體形成的噴焰將產生強大的紅外線輻射。衛星上的紅外探測器能在導彈發射後幾十秒鍾內向地麵站報警。不過,早期的預警衛星會把高空雲層反射的太陽光當作導彈尾焰的紅外輻射,而誤認為是一次大規模的核襲擊。這樣的事情,在美國就發生過,曾造成一時的混亂。
為了消除虛警,人們在頂警衛星上同時配上高分辨率遠視鏡頭的電視攝像機,當紅外探測器探測到導彈噴焰時,立刻控製電視攝像機自動地拍攝目標區域的圖像,於是地麵站的電視屏上以每秒1~2幀的速度,顯示出導彈噴焰的運動圖像。根據噴焰在不同高度上的不同形狀,就可判斷是否真有導彈來襲,並可粗略地測出導彈主動段的飛行軌跡。
導彈噴焰輻射的紅外線波長,主要在2.7微米左右,因此目前衛星上的紅外探測器多采用硫化鉛探測器陣列。它由約2000個單元器件排列而成,最敏感的波長為2.7微米。當衛星在3.6萬公裏高的地球同步軌道上運行時,整個紅外探測器陣可“看”到地球表麵的40%。
從1971年以來,美國部署在大西洋上空的四顆地球同步頂警衛星,共探測到全世界1000多次導彈發射,其中包括蘇聯的SS一18、SS一19洲際導彈和SS一N一8潛地導彈的發射。星載紅外探測器在導彈發射後90秒鍾內,就能探測到導彈並一直跟蹤到導彈發動機熄火為止,所獲信息經過中繼通信衛星轉發,在3分鍾內就可傳送到地麵。
眼觀六路的預警衛星,能夠明察秋毫,及時發現地球上的導彈發射,了解敵情,並使突然襲擊的危險性降低。
典型的太空“哨兵”有美國60年代初發射的“發現者”19號、21號和“米達斯”導彈預警試驗衛星,70年代以後發射的647預警衛星(又稱綜合型導彈預警衛星)等。