美軍“天基紅外系統(tǒng)”一體化試驗(yàn)鑒定分析及啟示

楊日新 白洪波 邊曉敬

（航天工程大學(xué)）

一體化試驗(yàn)鑒定作為裝備試驗(yàn)鑒定領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，受到越來越多國家的重點(diǎn)關(guān)注。衛(wèi)星作為一種特殊的高技術(shù)裝備，發(fā)揮著常規(guī)裝備難以比擬的巨大作用。隨著軍隊(duì)信息化、智能化建設(shè)對(duì)天基信息支援的需求和依賴日益強(qiáng)烈，衛(wèi)星也在由“試驗(yàn)星”向著“裝備星”轉(zhuǎn)變。衛(wèi)星的試驗(yàn)鑒定與常規(guī)的試驗(yàn)鑒定相比，具有試驗(yàn)子樣極少且試驗(yàn)成本高昂、試驗(yàn)環(huán)境限制性強(qiáng)，試驗(yàn)的準(zhǔn)備時(shí)間長、要求高、組織協(xié)調(diào)面廣，試驗(yàn)測試標(biāo)準(zhǔn)高、技術(shù)新，試驗(yàn)保障難度大等特點(diǎn)，對(duì)于其試驗(yàn)鑒定策略和方法構(gòu)建提出了極大挑戰(zhàn)[1]。

美國是最早開始探索衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定模式的國家之一，自20世紀(jì)90年代起，美國空軍在常規(guī)武器試驗(yàn)鑒定的基礎(chǔ)上不斷探索，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，逐步形成了衛(wèi)星的一體化試驗(yàn)鑒定模式，滿足了美軍的衛(wèi)星發(fā)展需要。

1 衛(wèi)星一體化試驗(yàn)鑒定概述

20世紀(jì)90年代后，聯(lián)合作戰(zhàn)以及信息戰(zhàn)成為了現(xiàn)代戰(zhàn)爭的主要樣式，各類高新技術(shù)武器裝備也隨之快速發(fā)展，對(duì)武器裝備試驗(yàn)鑒定提出了更高的要求。與此同時(shí)，信息技術(shù)的飛速發(fā)展使得計(jì)算機(jī)建模仿真、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等成為武器裝備試驗(yàn)鑒定的全新手段[2]。美軍深刻地意識(shí)到，原有的試驗(yàn)鑒定模式已經(jīng)難以適應(yīng)時(shí)代的要求。為了適應(yīng)武器裝備發(fā)展的需要，提高試驗(yàn)效率，縮短研制周期，節(jié)約開發(fā)經(jīng)費(fèi)，降低采辦風(fēng)險(xiǎn)，裝備一體化試驗(yàn)鑒定模式應(yīng)運(yùn)而生[3]。

美國國防部在2008年12月發(fā)布的DoD I5000.2中給出了一體化試驗(yàn)鑒定的定義：一體化試驗(yàn)鑒定是指項(xiàng)目主任應(yīng)協(xié)同用戶及試驗(yàn)鑒定部門，對(duì)研制試驗(yàn)與鑒定、作戰(zhàn)試驗(yàn)與鑒定、實(shí)彈試驗(yàn)與鑒定、系統(tǒng)互操作性試驗(yàn)、信息保證試驗(yàn)以及建模與仿真工作進(jìn)行協(xié)調(diào)，以形成一個(gè)有效的連續(xù)統(tǒng)一體，避免進(jìn)行單一試驗(yàn)和重復(fù)性試驗(yàn)，充分利用試驗(yàn)資源，縮短研制時(shí)間，并將試驗(yàn)鑒定工作緊密地和需求制定，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研制相結(jié)合[4]。

而美國空軍在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，雖然有了一體化試驗(yàn)鑒定的思想指導(dǎo)，但由于衛(wèi)星裝備的特殊性，其試驗(yàn)鑒定過程中仍存在不少問題。如在研制試驗(yàn)與鑒定階段，測試環(huán)境嚴(yán)重受限，作戰(zhàn)現(xiàn)實(shí)性差，無法全面評(píng)估裝備作戰(zhàn)能力。再如衛(wèi)星的作戰(zhàn)試驗(yàn)大多是在發(fā)射入軌之后才開始實(shí)施，導(dǎo)致在作戰(zhàn)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問題和缺陷難以糾正。

針對(duì)這些在試驗(yàn)中暴露出的具體問題，美國空軍在原有試驗(yàn)鑒定程序的基礎(chǔ)上，于2004年提出了“空間試驗(yàn)倡議”（STI），后演化成為“空間作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定模型”（SOTEM）。其主要原則是：①最大化太空作戰(zhàn)試驗(yàn)與鑒定的早期影響機(jī)會(huì)；②一體化試驗(yàn)貫穿整個(gè)采辦周期；③靈活的分析與報(bào)告；④開展系統(tǒng)體系評(píng)價(jià)[5]。在隨后的裝備采辦過程中，美國空軍一直完善SOTEM及其宗旨，并將其用于多個(gè)衛(wèi)星研制項(xiàng)目，降低了試驗(yàn)成本、縮短了試驗(yàn)周期、提高了裝備的性能?！疤旎t外系統(tǒng)”（SBIRS）就是典型案例。

2 “天基紅外系統(tǒng)”一體化試驗(yàn)鑒定實(shí)踐分析

“天基紅外系統(tǒng)”基本情況

“天基紅外系統(tǒng)”是美國新一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)，用于接替美國現(xiàn)役的“國防支援計(jì)劃”（DSP）?！疤旎t外系統(tǒng)”可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈預(yù)警、導(dǎo)彈防御、技術(shù)情報(bào)獲取和戰(zhàn)場空間掃描這4個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)支持，具備更寬的探測頻譜和更快的探測速度?！疤旎t外系統(tǒng)”原計(jì)劃由天基高軌部分（SBIRS-High）和低軌部分（SBIRS-Low）組成。2002年，美國調(diào)整天基預(yù)警衛(wèi)星發(fā)展計(jì)劃，將低軌部分拆分成獨(dú)立的“空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”（STSS），高軌部分保留“天基紅外系統(tǒng)”的名稱。目前，該系統(tǒng)由4顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星和4顆高橢圓軌道（HEO）衛(wèi)星載荷組成[6]。

2006年，美國成功發(fā)射了“天基紅外系統(tǒng)”首顆高橢圓軌道衛(wèi)星（HEO－1），2011年發(fā)射了首顆地球靜止軌道衛(wèi)星（GEO－1）[7]。2020年12月，美國洛馬公司（LM）對(duì)外宣布，已完成該系統(tǒng)第5顆地球靜止軌道衛(wèi)星（GEO－5）的生產(chǎn)，預(yù)計(jì)將于2021年擇機(jī)發(fā)射。“天基紅外系統(tǒng)”的探測能力也在使用中得到了驗(yàn)證，僅在2019年就檢測到全球范圍近千次導(dǎo)彈發(fā)射，衛(wèi)星性能遠(yuǎn)超預(yù)期。

“天基紅外系統(tǒng)”一體化試驗(yàn)鑒定過程分析

作為“天基紅外系統(tǒng)”的系統(tǒng)工程和集成團(tuán)隊(duì)，美國空軍作戰(zhàn)試驗(yàn)與鑒定中心（AFOTEC）組織進(jìn)行了大量的需求驗(yàn)證和系統(tǒng)集成測試，其目的是在衛(wèi)星發(fā)射前評(píng)估其系統(tǒng)能力。

在開展HEO－1的作戰(zhàn)效能評(píng)估期間，AFOTEC首先參與衛(wèi)星研制試驗(yàn)的計(jì)劃編制，將作戰(zhàn)試驗(yàn)的需求與研制試驗(yàn)結(jié)合起來，以滿足衛(wèi)星作戰(zhàn)試驗(yàn)的目標(biāo)，加速HEO－1的交付進(jìn)度。同時(shí)，AFOTEC與研制試驗(yàn)承包商進(jìn)行早期接觸，在軟硬件和網(wǎng)絡(luò)接口測試、全球點(diǎn)對(duì)點(diǎn)測試、建模與仿真等方面開展合作，在HEO－1的作戰(zhàn)效能評(píng)估正式開始之前，就已經(jīng)完成了近40%的作戰(zhàn)效能評(píng)估任務(wù)。AFOTEC還利用美國空軍航天司令部（AFSPC）60天的HEO－1實(shí)戰(zhàn)測試期，在實(shí)戰(zhàn)化條件下，同時(shí)編報(bào)和執(zhí)行作戰(zhàn)試驗(yàn)需求。通過這些積極有效的措施，HEO－1的導(dǎo)彈預(yù)警能力驗(yàn)收比預(yù)定時(shí)間提前了6周。結(jié)合靈活的分析與報(bào)告，使HEO－1提前8周通過了美國戰(zhàn)略指揮系統(tǒng)認(rèn)證并投入使用[5]。

在完成HEO－1的作戰(zhàn)效能評(píng)估任務(wù)半年后，AFOTEC對(duì)“天基紅外系統(tǒng)”的第二顆高橢圓軌道衛(wèi)星（HEO－2）進(jìn)行測試。盡管試驗(yàn)之初并沒有對(duì)HEO－2開展作戰(zhàn)試驗(yàn)的計(jì)劃，但是AFOTEC充分利用了之前HEO－1的作戰(zhàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提前摸清了HEO－2的性能底數(shù)，加速了HEO－2的研制進(jìn)程，成為了“天基紅外系統(tǒng)”完成組網(wǎng)的又一個(gè)里程碑。

AFOTEC使用SOTEM的相同原則，在“天基紅外系統(tǒng)”GEO衛(wèi)星研制階段，開展平行的研制與作戰(zhàn)試驗(yàn)活動(dòng)。AFOTEC利用大量的發(fā)射前準(zhǔn)備和測試活動(dòng)，通過提前介入收集大量的成果數(shù)據(jù)并加以分析，作為之后列裝、發(fā)射以及驗(yàn)收的決策依據(jù)。

“天基紅外系統(tǒng)”一體化試驗(yàn)鑒定的特點(diǎn)

作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定為主導(dǎo)。在“天基紅外系統(tǒng)”的一體化試驗(yàn)鑒定中，作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定受到高度重視，在制定計(jì)劃時(shí)就滲透到衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定的各個(gè)階段，還可以利用各種資源和手段獲取衛(wèi)星的作戰(zhàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，用以檢驗(yàn)衛(wèi)星的作戰(zhàn)能力并提供上級(jí)作為決策依據(jù)。同時(shí)AFOTEC注重作戰(zhàn)試驗(yàn)的早期影響，盡可能在地面試驗(yàn)中驗(yàn)證和改進(jìn)衛(wèi)星的作戰(zhàn)性能，以確保衛(wèi)星發(fā)射后能以最快的速度形成戰(zhàn)斗力。

充分的共享機(jī)制。AFOTEC作為“天基紅外系統(tǒng)”作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定的負(fù)責(zé)部門，一方面利用各相關(guān)方的資源開展作戰(zhàn)試驗(yàn)活動(dòng)，另一方面在衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定的各個(gè)階段收集成果數(shù)據(jù)，依靠資源和信息的充分共享，既實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定的目的，又節(jié)省了大量的試驗(yàn)資源，最終降低了衛(wèi)星的成本。

完整計(jì)劃、長遠(yuǎn)規(guī)劃。美國空軍在對(duì)HEO－1開展試驗(yàn)鑒定活動(dòng)時(shí)，針對(duì)單一衛(wèi)星制定了完整的試驗(yàn)計(jì)劃，確保該衛(wèi)星接受全面的測試，技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)滿足其需求。在完成HEO－1的最終驗(yàn)收后，其試驗(yàn)鑒定成果又被用于后續(xù)衛(wèi)星的研制，SOTEM也被作為基本原則指導(dǎo)后續(xù)衛(wèi)星的試驗(yàn)鑒定活動(dòng)。“天基紅外系統(tǒng)”試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)取得的成功，進(jìn)一步驗(yàn)證了SOTEM在衛(wèi)星作戰(zhàn)試驗(yàn)領(lǐng)域的適用性，推動(dòng)其在更多衛(wèi)星采辦項(xiàng)目中得到運(yùn)用。

科學(xué)的組織管理模式。美國空軍作為“天基紅外系統(tǒng)”的驗(yàn)收方和使用方，在該系統(tǒng)一體化試驗(yàn)鑒定中發(fā)揮主導(dǎo)作用。AFOTEC總體負(fù)責(zé)“天基紅外系統(tǒng)”的試驗(yàn)活動(dòng)，與該系統(tǒng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聯(lián)合成立一體化試驗(yàn)小組，因此AFOTEC有權(quán)限全程介入試驗(yàn)鑒定活動(dòng)以實(shí)現(xiàn)其需求，同時(shí)與各相關(guān)方共享試驗(yàn)數(shù)據(jù)。而進(jìn)行每一項(xiàng)具體的試驗(yàn)時(shí)，又由各相關(guān)方獨(dú)立完成試驗(yàn)，不受外界干預(yù)，確保了試驗(yàn)結(jié)果的客觀公正。

3 啟示與思考

當(dāng)前，我國衛(wèi)星技術(shù)快速發(fā)展，而配套的衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定模式與現(xiàn)實(shí)需求存在一定差距。美軍衛(wèi)星一體化試驗(yàn)鑒定的成功經(jīng)驗(yàn)，為我國衛(wèi)星的試驗(yàn)鑒定工作提供了有益借鑒和啟示。我國開展衛(wèi)星一體化試驗(yàn)鑒定，既要借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)要結(jié)合自身實(shí)際，逐步探索創(chuàng)新衛(wèi)星一體化試驗(yàn)鑒定的方法。

探索創(chuàng)新衛(wèi)星一體化試驗(yàn)鑒定模式

美軍的衛(wèi)星一體化試驗(yàn)鑒定模式，主要思想是作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定的早期參與、早期影響，爭取在地面試驗(yàn)階段完成盡可能多地作戰(zhàn)性能測試，從而避免衛(wèi)星發(fā)射之后測試出的問題難以糾正。目前，我國衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定工作仍處于起步階段，開展衛(wèi)星應(yīng)用的試驗(yàn)實(shí)踐，只是在特定背景下進(jìn)行衛(wèi)星試驗(yàn)活動(dòng)，與真正意義上的衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定還有很大差距。在探索衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定模式時(shí)，一方面要摸清現(xiàn)有試驗(yàn)鑒定能力底數(shù)，積極發(fā)展衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)著力建立一體化試驗(yàn)鑒定技術(shù)體系；另一方面要圍繞衛(wèi)星的應(yīng)用目標(biāo)，研究一體化試驗(yàn)鑒定理論，規(guī)劃設(shè)計(jì)一體化試驗(yàn)任務(wù)，建立健全一體化試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建一體化試驗(yàn)環(huán)境，最終形成中國特色的衛(wèi)星一體化試驗(yàn)鑒定模式。

優(yōu)化一體化試驗(yàn)鑒定管理機(jī)制

美軍的衛(wèi)星一體化試驗(yàn)鑒定，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一套成熟的管理機(jī)制。各部門定位清晰、各司其職，同時(shí)主動(dòng)的早期參與機(jī)制和靈活的分析與報(bào)告制度，為美軍的試驗(yàn)鑒定活動(dòng)提供了有力保障。裝備的試驗(yàn)鑒定作為一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須有一套與之匹配的一體化試驗(yàn)管理機(jī)構(gòu)，進(jìn)行一體化試驗(yàn)的頂層設(shè)計(jì)，對(duì)各相關(guān)方進(jìn)行組織協(xié)調(diào)，使試驗(yàn)信息與資源得以共享，解決試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題和矛盾[8]。一體化試驗(yàn)鑒定管理模式，重點(diǎn)要解決的就是當(dāng)前各相關(guān)方信息交流不暢、數(shù)據(jù)難以共享和“鐵路警察、各管一段”的試驗(yàn)組織管理模式。新的管理模式要打破各相關(guān)方的合作壁壘，并以法規(guī)的形式規(guī)定職能與使命，實(shí)現(xiàn)一體化試驗(yàn)鑒定管理的科學(xué)化、正規(guī)化。

積極開展衛(wèi)星一體化試驗(yàn)鑒定實(shí)踐

美軍的一體化試驗(yàn)鑒定體系建立在長期實(shí)踐的基礎(chǔ)上，既有各軍種裝備試驗(yàn)活動(dòng)的實(shí)踐，還有美國國防采辦政策的改革實(shí)踐。我國衛(wèi)星的一體化試驗(yàn)鑒定，應(yīng)重點(diǎn)在以下幾個(gè)方面開展實(shí)踐。①在具體型號(hào)衛(wèi)星的試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，融入一體化試驗(yàn)思想，在計(jì)劃階段就進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，以評(píng)估一體化試驗(yàn)的可行性。②在衛(wèi)星試驗(yàn)手段上，綜合利用數(shù)字仿真、半實(shí)物仿真和實(shí)物試驗(yàn)，構(gòu)建一體化的衛(wèi)星試驗(yàn)條件和手段，以滿足一體化試驗(yàn)鑒定的需求。③重點(diǎn)開展衛(wèi)星應(yīng)用試驗(yàn)，解決研制與應(yīng)用分離化的問題，補(bǔ)齊衛(wèi)星試驗(yàn)要素的短板，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星全生命周期的管理。④通過衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定實(shí)踐，為衛(wèi)星一體化試驗(yàn)理論研究以及相關(guān)政策法規(guī)制定提供科學(xué)依據(jù)和意見，使之成為一套完備的一體化試驗(yàn)鑒定體系。

4 結(jié)束語

美軍在“天基紅外系統(tǒng)”一體化試驗(yàn)鑒定實(shí)踐中取得的成功經(jīng)驗(yàn)，一定程度上反映了未來衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定活動(dòng)發(fā)展的客觀規(guī)律。衛(wèi)星一體化試驗(yàn)鑒定是一條必由之路，需抓緊時(shí)間，樹立一體化試驗(yàn)的理念，進(jìn)一步完善衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定體系，大力推進(jìn)衛(wèi)星試驗(yàn)鑒定改革創(chuàng)新，形成一套符合實(shí)際、特色鮮明的衛(wèi)星一體化試驗(yàn)鑒定模式，從而有力提升我國衛(wèi)星應(yīng)用能力，助推我國航天事業(yè)的發(fā)展。