天基传感器 用于天基观测的传感器和数据分析工具都有那些
用于天基观测的传感器和数据分析工具都有那些
用于天基观测的传感器和数据分析工具可以提供大量的地球观测数据，并进行详细的分析和解释。以下是一些常见的天基观测传感器和数据分析工具：
光学传感器：光学传感器主要利用可见光、红外线等电磁波段来获取地球表面特征的图像信息。这些传感器可以提供高分辨率、高精度的影像，用于监测陆地变化、海洋动力学以及气候变化等。雷达传感器：雷达传感器使用微波辐射进行探测，能够穿透云层、植被和土壤表面，提供各种地表参数信息。例如，合成孔径雷达（SAR）可以获取高分辨率且全天候的地表影像，用于监测冰川、海冰、森林覆盖度等。热红外传感器：热红外传感器通过探测物体发出的红外辐射来获取目标温度信息。它们广泛应用于火灾监测、城市热岛效应分析以及植被健康状态评估等领域。多光谱/高光谱传感器：多光谱/高光谱传感器可以同时测量地球表面的多个波段，提供更丰富的光谱信息。它们可用于土地覆盖分类、农作物监测、水体质量评估等应用。GPS接收器：GPS接收器不仅用于定位和导航，还可用于获取大气延迟等信息，并结合其他数据进行大气层校正。数据分析工具：天基观测数据的分析离不开强大的计算和处理工具。常见的数据分析工具包括遥感图像处理软件（如ENVI、ERDAS）、地理信息系统软件（如ArcGIS）以及各种数学建模和统计分析软件（如MATLAB、Python等）。这只是一小部分天基观测传感器和数据分析工具的例子。随着技术的进步，新型传感器和更强大的数据处理工具将不断涌现，为我们提供更多准确、详尽的地球观测数据，并帮助我们更好地理解和管理地球资源。
美军祁观︱星战20？——“反导评估”与天基传感系统
新版《反导评估》在多次“爽约”之后，终于正式推出。总体来说，正式版本与官方事前透露的信息相符，包括：
加强本土的中段反导拦截部署；突出超高声速武器等新威胁；强调巡航导弹防御；重视太空资产；提出新的反导手段，例如激光、F-35在反导体系中的作用等；在大国战略关系方面，从奥巴马2010年版《弹道导弹防御评估》的“再保证”定调转向片面追求美国的绝对安全；重提助推段反导，可能再次引发关于进攻与防御的边界、战略与战术行为模糊等忧虑，等等。
这些都增加了大国军事安全关系在战略层面的不确定性和不信任感。
在新版评估正式推出前的最后一波舆论造势中，最吸引眼球的当属有关太空部署打击平台的内容。考虑到基本物理规律和技术风险，再加上预算问题，天地打击系统至少在中短期是不可能的。而实际发布的版本也并没有这一项。
虽然少了一些“惊悚”效果，但是对于太空资产的关注仍是新版《反导评估》极为重要的内容，主要体现为加强太空传感器的部署，提高预警、识别、跟踪以及拦截制导能力。
新倡议，老关切
加强天基传感器的诉求并不是新版《反导评估》首次提出。事实上，2020年代中后期完成新“太空传感器层”的开发与部署是美军追求多年的反导部署要点之一 ，在导弹防御局与空军、国会的多方协调中，强化太空资产从来都是重中之重。
与本专栏讨论过的陆基、海基反导 雷达 相比，天基传感器系统在覆盖和作用范围、探测与识别方式、跟踪和生存能力等方面互有优劣 ，与陆基海基系统具有互补性，是构成美国全球一体化分段、分层反导预警、跟踪与制导网络不可或缺的一环。由于天基传感器看得早、看得广、跟得稳，对于美国提高反导预警时间、拦截好范围、跟踪能力都极为重要。
相比太空部署打击手段这种技术和政治上都存在很大问题与不确定性的方案，美国国内对补强传感器星座的共识更强。不过因为技术风险和经费等原因，这一诉求同样面临重重阻力。例如2013与2014年“精确跟踪空间系统（PTSS）”与“空间跟踪与监视系统（STSS）”的下马。在这些项目终止之后，美国目前的在轨传感器网络主要只能承担敌导弹助推段的预警探测任务。
目前，空军所负责的“天基红外系统（SBIRS）”是上世纪90年代就开始研制的系统。当时是作为国家导弹防御系统的组成部分，接替上世纪70年代开始服役、已经过5阶段发展的国防支援计划（DSP）卫星系统，执行导弹预警、战区预警、情报和战场态势生成的任务。
SBIRS分为高轨（静止轨道与大椭圆轨道）和低轨部分以及地面系统，主要通过利用目标与背景的红外辐射温差来生成热点或图像，探测目标信息。其中高轨项目进展较为顺利，低轨项目却困难重重——该项目于2001年从空军转至导弹防御局，并于2002年在成本控制、项目进度和技术风险等方面都遇到问题。之后，低轨项目更名为PTSS，由最初计划的24星星座调整为9-12颗星的星座。2009年两颗试验演示卫星入轨，然后……便没有然后了。该项目于2014年终止。
空军除了目前掌握着SBIRS高轨卫星外，还在用30亿发展这一高轨道项目的后续平台“下一代过顶持续红外（下一代OPIR）”项目。随着争议不断的“太空军”以“陆战队模式”暂告一段落，即太空司令部为空军下属单位，空军将有更大动力推动这类项目。2019财年的《国防授权法案》也要求五角大楼完成开发计划并启动太空导弹防御传感器系统的发展，而该财年的拨款案又为该项目增拨了7300万。
但是中期选举之后众议院权力平衡的改变增加了新的变数，无论是民主党领袖还是众院武装力量委员会主席都声称要抵制新的反导投资。对于白宫和五角大楼来说，如何讲好新的“反导故事”便更有挑战，例如，如何让国会明白已有的SBIRS高轨道项目、下一代OPIR、“太空传感器层”之间的关系，如何说服国会重新在低轨道项目上花钱。
导弹防御局、空军定会在这些说服工作上下大力气。从作战角度来讲，他们认为部署新的系统已是刻不容缓。新版《反导评估》所突出的这一关切要从天基传感器在反导杀伤链条中的作用说起。
反导杀伤链
在天基红外系统中，高轨与低轨卫星的角色不同。高轨卫星侧重于来袭导弹上升段的发现和早期预警，并为低轨道和全球反导网络中的其他传感器平台如陆基、海基反导雷达提供目标指示。
而低轨道卫星则主要用于探测、捕获和跟踪飞行中段的导弹，通过测量目标的分谱辐射量、温度、有效辐射面积和变化率，分辨弹头和诱饵弹，获得弹头的位置、速度、加速度数据，进行远程制导，评估拦截效果。
在天基红外反导作战流程中，首先由高轨道卫星发现导弹发射，向美国全球反导指挥控制系统提供早期预警信息。进而，低轨道卫星与陆基、海基雷达根据早期预警的指示截获目标。之后，低轨道卫星对来袭导弹进行跟踪，在这一过程中需要依靠多颗低轨道卫星组网以对目标进行多视角的测绘和识别。接下来，这些信息被反馈给高轨、高精度卫星和陆基、海基雷达，后者对来袭目标的位置、轨迹和类型进行更高质量的判别，并将数据提供给拦截打击平台。拦截弹发射后，在数据指引下飞行至较近距离，利用自身红外导引头最终截获、跟踪并锁定目标，通过碰撞拦截。最后由卫星对拦截效果进行图像评估，若未达成有效杀伤，则开始新一轮拦截。
低轨道红外卫星在反导杀伤链中起着承上启下的作用。而根据公开资料可知，目前美国在轨的天基红外低轨道卫星仅有两颗STSS验证卫星。这两颗星不仅覆盖范围很有限，也接近了使用寿命。高轨道卫星的数量多一些，但是正如反导杀伤链条所呈现的，主要承担早期预警、为全球传感器和雷达网络提供指引，完成链条前端的任务，目前无法对于反导杀伤链进行全程保障。
特别是考虑到高超声速武器即将成为大国战略关系中的新变量，早在新版《反导评估》出台的数年前开始，建立新的天基传感器网络便已被重视起来。包括SBIRS在内的美国目前的太空资产可以探测导弹的助推和中段飞行，但是滑翔载具与弹体分离之后的机动能力带来的挑战不同于拦截一般弹道导弹，美国目前不同拦截系统的覆盖存在盲区。为此导弹防御局多年来不断游说各方，在近地轨道建立新的预警探测和拦截制导能力。
高轨道与低轨道卫星的关系可以理解为前者保证下限，后者决定上限 。由于高轨道卫星“居高临下”的早期预警作用有着很大的不可替代性，美军和国会历来在资金和政治上对高轨道项目有着更大的力保决心。相对而言，低轨道卫星的部分识别和跟踪功能可以由陆基、海基雷达系统承担。但是低轨道系统却决定了反导体系的上限。五角大楼想要实现的“由生到死”全程跟踪、对于高超声速目标的预警和拦截能力，都取决于低轨道项目的实现 。
未来的“太空传感器层”会是什么样子，目前不得而知，参照半途而废的低轨项目，会有延续性也将有新的解决方案：包括数十颗部署在1600公里高度的近地轨道小卫星，在1-3个轨道面上构成覆盖全球的系统。卫星搭载一台宽视场短波红外捕获探测器和一台窄视场凝视跟踪探测器，两套系统工作波段不同、任务内容互补。前者以红外短波探测捕获目标尾焰、弹体和再入弹头，跟踪的同时将信息传递至高轨卫星。后者通过中长波和可见光探测对中段和再入段进行跟踪锁定。两套系统有效配合可以显著提高导弹预警时间。
能力之外，成本是个大问题。无缝预警与监控所需要的卫星数量、相对静止轨道要低的卫星寿命等部署和维护成本问题都使其面临更大的技术和资金挑战。
兵马已动，粮草仍有变数
2018年夏天，导弹防御局通过空军主持的“太空企业共同体”平台与9家机构分别签署了一百万美元的合同，对“高超”武器防御的太空传感器进行概念性研究。空军最初将这个项目命名为“导弹追踪系统”，导弹防御局将其改名为“太空传感器层”。按照计划，导弹防御局将从这九家机构的方案中挑出三个，再进行6-9个月的开发。而项目后续能否进行则取决于2020年的军费拨款情况。
本专栏已多次强调，特朗普的扩军、强军计划虽然一上来声势很大，但是实际改变并没有宣传的那么夸张，再加上赤字形式和政治态势的改变，重回军费僵局的可能性在增大。在2019至2023年的五年军费计划中，计划军费开支增长只有1.2%。每一分花在新项目的钱都意味着其他军兵种的传统和常规项目需要进行相应缩减。
烧钱的问题不宜无限放大，如在研发方面，“太空传感器层”的开发将发挥军民融合优势，使用成熟商用技术，而非从零开始 。这不仅包含硬件方面的卫星和传感器技术，也包括应用人工智能的数据处理能力。在承包商方面没有让传统大企业完全掌握主导权，并吸纳新的机构进入竞争，也是为了压缩成本。但是，由于低轨项目的部署和维护成本很高，注定会成为军费政治的焦点 。
业界对于新系统的开发充满信心。虽然在2018年各大军工企业开始为未来五年预算前景做减法，但是从事卫星研发的机构仍然信心满满，认为即便军费果然出现问题，国会也将保住“高超声速”攻防相关项目。他们能否成功瓜分到新的“太空蛋糕”，美国的大国太空竞争是否会进一步升级，未来一个财年将见分晓。
相关问答
弹道导弹的弹道是固定的，为什么那么难拦截?不请自来,弹道导弹只和自己的弹道自洽,但弹道的轨迹并不是可以立刻测算出来的。简单的说就是导弹弹道并不固定!之前在另外一个问题里面给大家说了弹道导弹的...
高超声速导弹为何难以防御?你好,我是冬雨AK,我来回答一下,顾名思义,高超声速导弹,速度要在6马赫以上,难以防御是因为其极高的飞行速度和极变态的机动能力!高超声速导弹是属于高超声...美...
战机雷达搜索范围为100km，配备200km的导弹有用吗?有用,也是增大射程也是中远程空空导弹发展的主要方向之一。就题目所说,战机挂载的空空导弹射程超过机载雷达探测距离,是很正常的事。特别是近年来,对方隐身战...
对付导弹，除了拦截，还有什么好办法?面对导弹,除了硬性拦截的方式外,还可以采用干扰和诱导的方式去对付,不同的导弹有不同的对付方式。比如经常用来攻击坦克的反坦克导弹,它们一般采用激光驾束...
拥有航天局的国家有哪些?每个人都知道美国宇航局,他们过去常常把人送上太空,进行远程遥控无人车在遥远的行星上进行无法实现的科学探索。但是,并非所有人类的蛋都在一个窝里,有22个不...
哈勃望远镜的继任者韦伯望远镜有哪些升级?介绍一下韦伯望远镜吧,图片和资料均来自网络,侵权请删除,谢谢!詹姆斯韦伯太空望远镜(JamesWebbSpaceTelescope)是一种空间望远镜,它将是哈勃太空望远...计算...
合肥将拥有哪七大科学平台?我们先来看下,作为我国两大综合性科学中心城市之一,合肥和上海,承担着更多的科技研发重任。合肥能够当选,与其科技发展之路深深相关,尤其是合肥一直是全国科...
无人机用什么远程控制和传输视频信号?无人驾驶飞机简称“无人机”,是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱,但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰...
王温主要成就?王温是中国的一位著名科学家,他的主要成就包括:1.研究发现了微生物中一种新型的DNA修复酶:NAD依赖性DNA-腺嘌呤酰基转移酶,为进一步理解DNA修复机制提供了...
冷战时期，苏联研制了哪些激光武器?苏联的激光武器技术种类齐全,从单兵携、车载、坦克、太空一应俱全!俄罗斯的激光武器成就很大程度上得益于苏联的技术;首先,太空激光手枪是苏联最、高、大上...