摘要:美国Space Fence 1座雷达可跟踪>10万目标,GEODSS 4站×3台40英寸镜每夜测≈1.2万体,SBSS1星+GSSAP4星覆盖LEO-GEO;TLE库含4.4万物体,LEO日更数次。
核心观点:
全球SSA现呈“美、欧、日、中+商业”格局。
美国Space Fence 1座雷达可跟踪>10万目标,GEODSS 4站×3台40英寸镜每夜测≈1.2万体,SBSS1星+GSSAP4星覆盖LEO-GEO;TLE库含4.4万物体,LEO日更数次。
欧盟EUSST持有27镜+9雷达(主力GRAVES),每年交换≈2亿测量,编目全球35%;GRAVES日扫LEO 90%≥50 cm体。
日本将于2025前建1座10 cm灵敏雷达及1 m/0.5 m镜各1台,观测频率由200次/日提至1万次;现役OWL-Net 5站补盲。
中国部署7光学站、≥6相控阵雷达,“37基地”集中编目;紫金山网能捕17–18等GEO目标。
商业LeoLabs 11雷达实时跟踪>9500颗LEO体;
ExoAnalytic 350镜35站对GEO刷新≤30 s;
Slingshot 150传感器监控90%LEO卫星。
印度NETRA雷达+8立方星、韩国OWL-Net、澳大利亚SST望远镜等正加入。
美国规模与公开度仍居首,欧盟依靠多国互补,日中追赶聚焦高精度与自主,商业网络以高刷新、低成本补位。
各方正加速投入以应对碎片激增与安全竞争。
一、美国SSA能力
美国拥有世界上最完善的SSA体系。
地面光学方面,美国军方运营GEODSS系统(4个观测站:新墨西哥州Socorro、夏威夷Maui、印度洋Diego Garcia和西班牙Morón),每站配备多台大口径望远镜(主望远镜40英寸),可在36000公里以上的深空追踪投篮大小(≈30厘米)物体。此外,美国还有多个军事和学术地面望远镜阵列(如Maui的毫米级望远镜)参与态势监测。
地面雷达方面,新部署的Space Fence雷达(位于马绍尔群岛夸贾林环礁)已于2020年开始试运行,可监测近地轨道中高达10万余个物体,对较小碎片具有5倍于旧系统的探测灵敏度;第二个站点(计划澳大利亚)也在规划中 。美国老旧的FPS-85雷达已退役,现阶段LEO雷达监视主要由Space Fence承担,同时全球早期预警雷达(如PAVE PAWS)也能兼顾部分高轨监测任务。
美国还大量利用天基传感器增强SSA:
经典的SBSS卫星(2010年发射,极地同步轨道)全天候光学监视,可以对LEO及其外轨目标进行观测 ;近GEO轨道,美国的GSSAP计划部署了4颗卫星(2014年2颗、2016年2颗发射)在地球同步轨道附近巡航,可近距测量、表征GEO目标并支持轨道预测。这些空间平台补充了地面系统的盲区,提高了对GEO空间垃圾和异动卫星的态势感知能力。
综合来看,美国SSA系统在各轨道层面均具备多源监测能力,并长期为军民提供共享数据和预警服务。
二、欧盟SSA能力
欧盟主要依赖成员国(尤其是法国)的力量构建SSA能力。
目前,法国运营的GRAVES双基地雷达是欧洲独有的空间监视雷达系统。GRAVES由发射台(位于第戎附近)和接收台(阿尔比翁高原)组成,可自动对LEO目标进行检测编目。
它能够自主监测大约1000公里高度、相当于小卫星体积的目标。该雷达自2005年起投入使用,正在进行寿命扩展升级计划。除了GRAVES,欧洲暂无其他大型SSA雷达,但诸如英国的GMUR和PIWTS雷达也承担对区域LEO的监视任务。
光学方面,欧洲正在建设EUSST(欧洲SSA)地面监测网,整合德国、法国等国的望远镜资源,对GEO和高轨目标进行跟踪;例如法国、意大利、西班牙等国布有光学望远镜用于卫星跟踪,但数量较少、能力有限。
天基系统方面,欧盟尚无专用SSA卫星,主要依赖与美国和盟友共享数据,以及商业服务来补充数据源。
在共同态势服务方面,欧盟正在推动欧洲空间局/委员会联合的GOVSATCOM和SSA计划,以强化对航天器灾难监测和太空天气预警的国际合作。
三、日本SSA能力
日本近年来大力推进本土SSA建设。
根据JAXA公布的SSA规划,日本拟建一套卫星垃圾监测系统:
包括一部覆盖200–1000公里LEO区的高性能雷达、一台用于36,000公里GEO轨道观测的光学望远镜以及对应的轨道分析中心 。
新系统目标将雷达探测精度从目前的1.6米级提高到10厘米级(650公里处),将观测频率从每天约200次提升至10000次 。
此外,韩国天文研究院(KASI)主导的OWL-Net光学网已建成5个0.5米望远镜站(韩国、蒙古、摩洛哥、以色列、美国),这些望远镜可全天候跟踪LEO和GEO卫星,对GEO轨道提供接近全覆盖的视场 。
目前日本未发现公开的国外空间目标编目卫星,但有报道称未来可能依赖商业或国际数据来补充。
总体而言,日本SSA体系仍以地面系统为主,目标是在2025年前后建成上述新雷达和光学设施,以形成自主监测能力。
四、中国SSA能力
中国在SSA领域投入迅速增长。
地基光学方面:
中国科学院紫金山天文台主导全国多地点光学望远镜网建设,截至目前已在国内外(包括黑龙江、云南、贵州、湖北、甘肃等省、市,以及海外吉布提)布设了7个观测点,装备多台大口径望远镜,可对LEO、GEO等各种轨道目标进行测量 。
有消息称,民营企业开运集团全球分布了近15个地面光学站,已经逐步实现美国TLE的50%的综合实力替代性。
地面雷达方面,解放军目前运营至少6座大型相控阵雷达(多为早期导弹预警雷达,如海基94K6等),虽然其主要任务是远程预警,但可在一定程度上用于近地轨道目标探测 。2020年成立的战略支援部队“37基地”,被认为专注于完善中国自行的卫星目录,并承担对外部卫星目标的跟踪和鉴别。
关于天基系统,公开信息极少。目前中国尚未公开部署专用SSA侦察卫星,但外界推测中国可能在在轨侦察方面投入(如“实践”系列卫星曾演示联动姿态)。有消息称,开运集团计划6、7月份发射国内首颗低轨态势感知卫星。
总体看,中国SSA能力以地面光学和雷达为核心,正在加强国内数据整合与国际合作(例如与亚太空间合作组织等进行交流)。
五、全球商业SSA系统
商业公司在近年积极加入SSA竞争,提供政府与民用难以覆盖的监测手段。
LeoLabs是其中代表之一,其在全球部署了一张高灵敏雷达网络。该公司最新建成的亚利桑那州UHF平面相控阵雷达站已于2024年投入测试。该雷达站采用3D脉冲多普勒技术,能够全天候监视LEO轨道中的微小目标,目前已跟踪超9500颗近地目标。依托这一站点和其他6个固定/移动站点,LeoLabs目前拥有11座雷达(覆盖南北半球及赤道带),为商业客户提供实时轨道数据。其架构与美国军方需求密切挂钩,如近期获美空军/AFWERX资助以支持空间军力需求。
ExoAnalytic Solutions:
运营全球最大规模的民用光学望远镜网络,拥有逾350台望远镜分布于约35个站点。该网络(ExoAnalytic Global Telescope Network)主要跟踪MEO/HEO/GEO卫星,观测灵敏度可达18~21等(约10厘米级的GEO物体),数据延迟仅约15–30秒。ExoAnalytic通过商业订阅模式向卫星运营商和机构提供持续态势数据,补充了政府系统对高轨目标的观测。
Slingshot Aerospace:
构建了覆盖全球20余个地点的光学传感器网络,拥有150余套传感器,可日夜对LEO至超GEO目标进行快速重访跟踪。其软件平台“Beacon”号称已纳入约90%的活动LEO卫星用于碰撞预警 。Slingshot运用AI和自主分析技术,为商业和国防用户提供态势感知和预警服务,成为政府系统的有力补充。
COMSPOC(商业空间行动中心):
这是一家提供空间情报汇集与计算服务的美国公司,没有自有观测站,而是聚合各类跟踪数据。其开发的轨道计算工具和“空间数据中心”平台可以融合政府和商业数据,为用户提供精确轨道解算和碰撞评估。
2024年,美国国家海洋与大气管理局(NOAA)太空办公室已与COMSPOC签约,为其TraCSS项目提供LEO轨道数据处理服务 。此外,COMSPOC参与了美国航天情报联盟(SDA)的商业数据交流,帮助运营商获得更完整的轨道知识。
总体来看,商业SSA力量以技术灵活、覆盖特定轨道(如低轨)和快速响应为特点,与政府系统形成互补。
新兴国家SSA参与情况
印度:印度空间研究组织(ISRO)正推进本土SSA项目“NETRA”,包括在斯里赫里科塔(SHAR)发射场部署了一座多目标跟踪雷达(MOTR)和若干光学望远镜,用于监测LEO和地球同步轨道卫星。政府监测基础上,印度民营企业Digantara(已获千万美元融资)也在开发SSA商业产品。Digantara运营光学观测站并推出Space-MAP平台,未来计划发射一批6U/12U立方星(首期8颗)配备光学传感器,用于获取LEO区域近地目标数据 。印度通过这些举措旨在增强独立的太空监视能力,并逐步参与国际合作共享轨道数据。
韩国:韩国近年来加快SSA能力建设,既有本土部署也注重与盟友合作。韩国天文和空间研究机构已建立OWL-Net光学巡天网络(5个站点,多用途覆盖LEO/GEO)。2023年12月1日,韩国成功发射首颗本土军事侦察卫星(猎鹰9运载),这是未来五颗系列卫星的首发,标志着韩国在轨态势感知向自主情报能力迈出的重要一步 。韩国政府也与美国太空军进行联合演习和技术交流,以提升该国的独立监测与预警水平。
澳大利亚:澳大利亚在“太空域态势感知”(SDA)方面投入日增。2020年启动的JP9360计划整合原有多个项目,建设多层次监测体系。其中,澳大利亚空军在Learmonth(靠近Exmouth)运营美国移交的C波段空间监测雷达(2017年起正式运行);同时美国空天军的Space Surveillance Telescope(SST)也部署在Exmouth的Harold E. Holt站 (2022年宣告初始作战能力),能广域扫描地球同步轨道的暗弱目标。澳大利亚还在建制造镜设施等,以实现卫星系统的完全本土化运维。未来Aus计划引入更多光学地面站和自主卫星监视能力,与美国和盟友共享数据,打造“印太”区域的空间防御优势。
数据来源:各国官方公告、权威报告及新闻 (GEODSS - Ground Based-Electro-Optical Deep Space Surveillance) (Geosynchronous Space Situational Awareness Program > United States Space Force > Fact Sheets) (LeoLabs Enhances Ability to Discover and Respond to Adversarial Space Activities with Next-Generation Radar in Arizona - LeoLabs | Persistent Orbital Intelligence) (GRAVES Space Surveillance System: Life Extension and Upgrade Program | ESA Proceedings Database) (JAXA | Space Situational Awareness (SSA) System)等。
来源:小明和小树