美國天基AMTI技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)與關(guān)鍵特征

美國太空軍于2026年5月29日宣布授予SpaceX價值41.6億美元的其他交易授權(quán)協(xié)議，用于加速部署“天基空中移動目標指示”(SB-AMTI)傳感器網(wǎng)絡(luò)，計劃2028年完成部署，可跟蹤飛機、無人機和巡航導(dǎo)彈。如今SB-AMTI傳感器網(wǎng)絡(luò)項目的加速落地，意味著美軍預(yù)警探測體系，正從大型有人平臺前沿抵近，向“天基廣域持續(xù)監(jiān)視+空基戰(zhàn)術(shù)指揮控制”的分層互補架構(gòu)演進。相比傳統(tǒng)大型預(yù)警機，天基AMTI具備全球持久覆蓋、天然抗毀架構(gòu)、突破領(lǐng)空主權(quán)限制等技術(shù)和應(yīng)用優(yōu)勢，因此美國業(yè)界和軍方從20世紀末就開始論證天基AMTI各種技術(shù)路線的可行性。

關(guān)鍵詞：天基AMTI，SB-AMTI，分布式，預(yù)警探測

天基AMTI傳感器網(wǎng)絡(luò)，是以近地軌道衛(wèi)星星座為物理載體、以星載有源相控陣雷達為載荷、以空中動目標指示(AMTI)為任務(wù)功能的空天預(yù)警體系。其基本工作邏輯是：多顆搭載多波段雷達的衛(wèi)星組成星座，通過星間鏈路與多通道信號處理，從數(shù)百公里軌道高度對飛行在大氣層內(nèi)或臨近空間的目標實施持續(xù)探測、跟蹤與識別。

因此，天基AMTI網(wǎng)絡(luò)可以突破地球曲率的限制，極大擴展了預(yù)警探測的范圍。在反隱身方面，由于天基AMTI天底區(qū)觀測可照射飛機機背，因此獲得了對隱身目標的有利雷達截面特征。

天基AMTI衛(wèi)星天底區(qū)域探測示意圖

由于天基AMTI雷達工作于微波頻段，具備穿透云雨的能力，不受氣象條件和晝夜交替影響，可在全天時全天候條件下保持一致的探測性能。同一衛(wèi)星平臺不僅搭載AMTI雷達載荷，還可集成紅外、電子偵察等多種傳感器，可對同一目標進行多模復(fù)合探測，大幅提升目標識別置信度和抗欺騙干擾能力。

天基AMTI網(wǎng)絡(luò)還可實現(xiàn)不間斷探測，且無需前沿基地部署支援。由于傳統(tǒng)有人預(yù)警機受滯空時間和機組人員耐受力的約束，持續(xù)執(zhí)勤依賴復(fù)雜的空中加油與人員輪換體系，而天基系統(tǒng)以太陽能供電，設(shè)計在軌壽命可達數(shù)年，可實現(xiàn)真正意義上的持續(xù)不間斷監(jiān)視;并且衛(wèi)星處于國際法認可的太空領(lǐng)域，不受領(lǐng)空飛越權(quán)的法律與政治限制，可對全球任意區(qū)域?qū)嵤┏B(tài)化監(jiān)視而無需外交協(xié)調(diào)。

另外，分布式低軌AMTI網(wǎng)絡(luò)由大量小衛(wèi)星組成，摧毀部分節(jié)點不導(dǎo)致系統(tǒng)失效，天然具備抗毀冗余，且不搭載機組人員，不存在被擊落后的人員營救與政治代價。天基AMTI系統(tǒng)的抗毀性優(yōu)勢，正是美軍面對E-7A在高強度對抗中“一開戰(zhàn)即被擊毀”的擔(dān)憂時，轉(zhuǎn)向天基方案的動力之一。

然而，天基AMTI網(wǎng)絡(luò)存在三項短板：星地鏈路數(shù)百毫秒的物理延遲在空戰(zhàn)決勝的尺度上不可忽略;衛(wèi)星不具備機上指揮人員的臨機決策與動態(tài)指揮能力，這正是美軍同步投資太空數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)絡(luò)與天基計算中心的原因;重訪間隔制約了對高速機動目標的連續(xù)跟蹤。美軍當(dāng)前定位明確——E-7A預(yù)警機采購依舊保留，同步加快建設(shè)天基AMTI傳感器網(wǎng)絡(luò)，二者形成并行的互補路線。

美國天基AMTI技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)

美國對天基AMTI能力的探索始于1996年——將E-3 AWACS與E-8 JSTARS的空基監(jiān)視功能向太空遷移的戰(zhàn)略構(gòu)想。同期美國各單位開展了如下六項候選技術(shù)方案研究。

其中MITRE公司的雙基地雷達方案，驗證了收發(fā)分置降低單星功率孔徑需求的可行性。但同時也暴露出兩個關(guān)鍵問題，一是當(dāng)雷達發(fā)射機損毀則全系統(tǒng)癱瘓，二是雙基地雜波特性缺乏理論模型。這兩個關(guān)鍵性問題直接影響了后續(xù)天基AMTI方案向分布式或集中式的方向分化。

【集中式方向】

在2001年的DiscoverⅡ演示星座項目之后，美國空軍提出X波段天基雷達(SBR)計劃，主功能為SAR成像、GMTI和高分辨地形信息(HRTI)，AMTI能力極為有限。SBR計劃對天線孔徑提出了前所未有的要求——需要數(shù)百米級的電子掃描相控陣列，直接催生了創(chuàng)新天基雷達天線技術(shù)(ISAT，2002年)計劃。

ISAT項目目標是開發(fā)300米級的超長線性相控陣天線，應(yīng)用于中地球軌道(軌道高度約10000千米)的大型空間雷達衛(wèi)星，壓縮比還要大于60以方便封裝至整流罩內(nèi)。ISAT項目成果確認了“基于高精度測量系統(tǒng)的天線位移感知+相位器實時補償”的技術(shù)路徑可行，為大型天線的在軌相參性維持提供了關(guān)鍵驗證，也奠定了后續(xù)大型L波段天基預(yù)警雷達系統(tǒng)聯(lián)合技術(shù)演示概念研究計劃(LLSBR)的技術(shù)基礎(chǔ)。

ISAT超長線性相控陣天線示意圖

2003年，NASA噴氣推進實驗室(JPL)與AFRL聯(lián)合啟動LLSBR計劃，對天基AMTI技術(shù)展開工程化驗證。LLSBR選擇L波段而非X波段，主要有兩點考慮因素：一是放寬天線面形精度要求;二是壓縮雜波多普勒絕對展寬，使雜波凹口在速度維占用的區(qū)間更窄，有利于在同等條件下獲得更低的最小可檢測速度(MDV)。

LLSBR衛(wèi)星設(shè)計運行的軌道高度約508千米，瞬時覆蓋范圍約250平方千米，最小可檢測速度(MDV)為42米/秒，數(shù)據(jù)更新間隔為10秒;具有對地SAR和AMTI兩種任務(wù)模式，AMTI模式能探測RCS為2平方米的飛行目標。

LLSBR衛(wèi)星天線由32個子陣列組成50米×2米孔徑，單面板尺寸2米×1.56米，采用Z型折疊收攏，總重約1535千克;方位掃描角±45°、俯仰掃描角±20°、指向精度±0.15°，峰值發(fā)射功率25千瓦。每個天線子陣列包含144個T/R組件，天線總計約4608個。T/R組件帶寬實測約200MHz，單個發(fā)射功率2.4瓦，采用切換式H-V極化方式，發(fā)射/接收增益分別為39dB/24dB。

LLSBR衛(wèi)星采用十六塊可折疊的相控陣天線面板

2007年美國國會預(yù)算辦公室(CBO)評估分析認為：集中式天基雷達不僅成本高昂、效能有限，還存在數(shù)據(jù)處理困難、大型相控陣天線技術(shù)不成熟、衛(wèi)星平臺電池循環(huán)壽命有限等技術(shù)瓶頸。因此美國空軍于2008年取消了SBR計劃，LLSBR隨之也只停留在天線的制造與測試階段。

【分布式方向】

1998年，美國空軍研究實驗室(AFRL)的“天基雷達集成項目團隊”(SBR-IPT)提出TechSat-21概念，目標是驗證“多顆微衛(wèi)星編隊飛行模擬替代大口徑衛(wèi)星天線”的技術(shù)可行性。其技術(shù)特點可概括為：

1.分布式，多顆(3顆)微衛(wèi)星組成編隊運行，每顆衛(wèi)星發(fā)射與其他衛(wèi)星正交的信號，同時接收并相參檢測所有衛(wèi)星發(fā)射的回波。集群等效孔徑等于衛(wèi)星編隊的空間尺度(數(shù)百米至數(shù)公里)，遠大于任何單個衛(wèi)星可搭載的天線口徑。

2.虛擬化，集群作為一個整體構(gòu)成“虛擬衛(wèi)星”，其功能由編隊內(nèi)衛(wèi)星的協(xié)同處理實現(xiàn)。

3.可重構(gòu)，與傳統(tǒng)衛(wèi)星入軌后功能固化的模式不同，TechSat-21集群可通過調(diào)整編隊間距和構(gòu)型在不同任務(wù)模式之間切換，大間距適用于地理定位和雙基地SAR，小間距適用于GMTI。

4.低成本，通過大量相同單元的量產(chǎn)實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟，單星目標成本低于1000萬美元。

TechSat-21任務(wù)概念圖

2002年進入工程實施階段后，AFRL和NASA設(shè)計了三顆TechSat-21驗證衛(wèi)星，交由MicroSat Systems公司制造，單顆衛(wèi)星181千克左右，搭載面積為2平方米的X波段二維電掃相控陣天線，有效輻射功率約175瓦，利用微波高密度互連和MEMS開關(guān)實現(xiàn)真時延的相移調(diào)控。但后續(xù)發(fā)射任務(wù)因種種原因而被取消，這三顆TechSat-21驗證衛(wèi)星未能上天進行驗證。

TechSat-21衛(wèi)星形態(tài)和尺寸

【近期情況】

在天基雷達(SBR)計劃與TechSat-21項目之后，美國的天基AMTI長時間未有大型項目公開。直至近年，隨著美國太空發(fā)展局(SDA)擴散型太空體系架構(gòu)(PWSA)與特朗普政府“金穹”計劃的相繼提出，天基AMTI才重新被頻繁提及，并重回戰(zhàn)略視野。

2023年7月，美國空軍科學(xué)咨詢委員會(AFSAB)完成“空地動目標指示系統(tǒng)可行性研究”，評估了天基系統(tǒng)在高對抗環(huán)境中提供移動目標監(jiān)視與打擊的可行性，并發(fā)布正式報告。

2023年，美國國家偵察局(NRO)與太空軍合作，將原型AMTI傳感器送入軌道開始摸底試驗。據(jù)稱該驗證持續(xù)超過一年，為后續(xù)決策提供了關(guān)鍵在軌數(shù)據(jù)。

2024年，美國太空軍副參謀長表示，用于指導(dǎo)天基AMTI/GMTI能力發(fā)展路徑的正式方案已完成;預(yù)計具備持續(xù)AMTI覆蓋的衛(wèi)星星座將在2030年前上線。

2025年5月，美國《航空周刊》獨家爆料，美國國防部曾因E-7A采購價不斷攀升，一度討論用天基AMTI取代E-7A預(yù)警機;6月，美國國防部宣布取消E-7預(yù)警機項目，提出以海軍E-2D為過渡、最終將預(yù)警任務(wù)轉(zhuǎn)移至天基AMTI系統(tǒng)的替代路徑;2025年下半年，美國國會參眾兩院采取措施阻止取消E-7項目;12月，美國太空軍作戰(zhàn)部長明確指出天基AMTI難度遠高于GMTI，間接佐證NRO在軌原型已獲得關(guān)鍵性能數(shù)據(jù);美國國會也在2025年內(nèi)的協(xié)調(diào)撥款法案中為天基AMTI能力額外撥款22億美元，用于加速研發(fā)、測試與評估。

2026年4月16日，美國空軍部長透露太空軍已向多家供應(yīng)商授予天基AMTI基線不確定交付時間/不確定交付數(shù)量(IDIQ)采購合同，選定九家供應(yīng)商建立競爭性供應(yīng)商池，并且表示美軍掌握的相關(guān)技術(shù)已成熟，只待以合理的成本送入軌道。

2026年4月28日，美國相關(guān)媒體披露美國2027財年國防預(yù)算中，名為SB-AMTI項目的預(yù)算達70.56億美元。雙頻段分層架構(gòu)(低頻廣域搜索+高頻精細跟蹤)首次在預(yù)算文件中得到公開確認。并且SB-AMTI項目被明確定位為“金穹”計劃的天基感知層的一部分，也即PWSA跟蹤層的一部分。

2026年5月22日，美國太空軍授予火箭實驗室(Rocket Lab)公司9000萬美元合同，用于建造搭載地球同步軌道AMTI載荷的衛(wèi)星。

2026年5月29日，太空軍正式宣布授予SpaceX公司41.6億美元其他交易授權(quán)(OTA)協(xié)議，用于加速部署SB-AMTI衛(wèi)星星座，目標2028年前部署初始作戰(zhàn)能力。合同為競爭性O(shè)TA+IDIQ混合采辦模式，基于SpaceX公司的“星盾”(Starshield)平臺，AMTI載荷由諾斯羅普·格魯曼、RTX公司、L3哈里斯等傳統(tǒng)國防企業(yè)競爭提供。

美國SB-AMTI關(guān)鍵特征研判

【星座架構(gòu)】

首先，美國太空軍明確將SB-AMTI定性為“近地軌道的分布式激增型星座”，并且基于SpaceX公司“星盾”平臺建造，預(yù)計將搭載“星艦”大批量入軌。

早期TechSat-21概念的全球GMTI覆蓋需約35個集群(約280至560顆衛(wèi)星)，但SB-AMTI的AMTI任務(wù)難度更高。結(jié)合2027財年70.56億美元全球覆蓋采購預(yù)算，若SB-AMTI單星成本被“星盾”工業(yè)化量產(chǎn)壓至數(shù)千萬美元量級(對比TechSat-21單星2001年1700萬美元驗證成本)，那么推測首批全球覆蓋的SB-AMTI衛(wèi)星數(shù)量在150至250顆之間。另外，有媒體報道提及太空軍預(yù)計到2035年運營“第二代和第三代SB-AMTI系統(tǒng)”，暗示星座將分批迭代升級。

由于早期的TechSat-21和LLSBR的軌道設(shè)計均為500至560千米高度的近地軌道，因此推測SB-AMTI大概率繼承相同高度的軌道。

【工作頻段】

目前已知SB-AMTI分為低頻廣域搜索和高頻精細跟蹤兩種類型。

由于早期LLSBR已完成L波段實驗驗證，證明其在電離層容忍度、雜波多普勒展寬和飛機目標RCS之間取得了最優(yōu)折中，因此推測SB-AMTI低頻段極大概率沿用L波段或其附近頻段，如P波段。

X波段是ISAT、SBR以及TechSat-21已驗證過的成熟天基雷達頻段，適用于SB-AMTI的高波段精細跟蹤。一是因為目前相關(guān)工程制造技術(shù)已進一步發(fā)展，可以實現(xiàn)X波段相控陣天線較高的精度要求;二是因為跟蹤階段波束已聚焦于搜索層傳遞的窄小區(qū)域，X波段雜波多普勒展寬的制約可以被波束窄化所緩解。

雙頻段分工機制大致為，低頻段AMTI載荷執(zhí)行廣域搜索，探測到疑似目標后，交由高頻段AMTI載荷接管精細跟蹤，生成目標質(zhì)量數(shù)據(jù)供火控使用。

【有效載荷】

美國太空軍稱SB-AMTI融合了先進天基傳感器、安全通信鏈路和AI賦能地面處理。推測研判SB-AMTI有效載荷為有源相控陣雷達，相較于21世紀初的TechSat-21和LLSBR，采用更高效的GaN功率放大器替代GaAs器件、更高集成度的瓦架構(gòu)替代磚架構(gòu)，大幅縮小單星天線尺寸和功耗。

SB-AMTI的分布式架構(gòu)意味著多顆衛(wèi)星協(xié)同完成對同一目標的探測。TechSat-21的“正交發(fā)射+全接收相參檢測”是分布式天基MIMO的早期形式，隨著近些年星上硬件能力與數(shù)據(jù)處理算法的改進升級，因此推測研判SB-AMTI可以采用分布式MIMO模式，例如多星以不同載頻發(fā)射正交波形，接收端通過匹配濾波分離各星信號后相參合成，以空間自由度換取抗干擾能力和速度分辨率。

【星上處理】

美國太空軍曾強調(diào)SB-AMTI具備地面AI處理能力，但軍事應(yīng)用邏輯決定了這一架構(gòu)必須向星上轉(zhuǎn)移。傳統(tǒng)“天感地算”存在數(shù)百毫秒物理延遲和帶寬瓶頸，不能支持現(xiàn)代空戰(zhàn)秒級決勝的應(yīng)用場景。因此美國太空軍授予SpaceX公司22.9億美元“太空數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)骨干”的合同，是為星上預(yù)處理后僅下傳目標航跡數(shù)據(jù)、壓縮星地鏈路帶寬需求鋪路。

星上處理能力的加強可以帶來以下好處，一是能實現(xiàn)雜波感知與自適應(yīng)抑制;二是在面臨低信噪比條件時，可以實現(xiàn)多目標檢測前跟蹤(TBD);三是能對在同一星座集成的多源偵察載荷數(shù)據(jù)進行時空對齊和融合判決，大幅降低虛警率。

【抗毀設(shè)計】

美軍明確將SB-AMTI定位為大型預(yù)警機的補充方案，其價值之一是在高強度對抗中具有更強的生存能力。SB-AMTI分布式架構(gòu)可以在數(shù)量上保持冗余，毀傷部分節(jié)點不導(dǎo)致系統(tǒng)功能喪失;即便當(dāng)部分衛(wèi)星被毀傷后，剩余衛(wèi)星也能自主重構(gòu)編隊構(gòu)型和任務(wù)分配;衛(wèi)星體積縮小也降低了被遙測甚至物理毀傷的可能性。

影響與反制

SB-AMTI真正的威脅在于將傳統(tǒng)的戰(zhàn)場間歇性感知變成“持續(xù)監(jiān)視”。這種持續(xù)不斷監(jiān)視能力，會大幅壓縮我方作戰(zhàn)體系的隱蔽機動空間，例如航母編隊藏不住行蹤，巡航導(dǎo)彈失去了低空盲區(qū)掩護，就連傳統(tǒng)的電子干擾也因分布式星座而效果大減。而美軍即便前沿基地受損，其感知能力也仍能存續(xù)。

但SB-AMTI也存在天然短板：目前看來其數(shù)據(jù)回傳有延遲，缺乏臨機指揮能力，且低軌衛(wèi)星物理上脆弱易毀。面對這一挑戰(zhàn)，我們一方面要強化反衛(wèi)星手段與電子干擾能力，切斷其“天基感知-火力打擊”的閉環(huán);另一方面也要加速自身空天一體化預(yù)警體系建設(shè)，避免在態(tài)勢感知維度上形成單向透明。(來源：北京藍德信息科技有限公司)

主要參考資料：

1. Corcoran, Kimberly M. Higher Eyes in the Sky: The Feasibility of Moving AWACS and JSTARS Functions into Space. Air University Press, Maxwell Air Force Base, Alabama, 1999.

2. Mohammed J L .SpaceCAPS: Automated Mission Planning for the TechSat 21 Formation-Flying Cluster Experiment[J].DBLP, 2002.

3. 李青,林幼權(quán),武楠.美國天基預(yù)警雷達發(fā)展歷程及現(xiàn)狀分析[J].現(xiàn)代雷達, 2018, 40(1):4.2018.01.002.

4. 王進興.天基預(yù)警雷達的雜波模擬與抑制技術(shù)研究[D].電子科技大學(xué).

5. 何嘉懿.天基預(yù)警雷達微弱動目標檢測跟蹤方法研究[D].西安電子科技大學(xué).

6. 解虎,黨紅杏,譚小敏.分布式天基預(yù)警雷達技術(shù)發(fā)展[J].空間電子技術(shù), 2025.

7. Congressional Budget Office. Alternatives for Military Space Radar. 2007.

8. Guerci J , Jaska E .ISAT - innovative space-based-radar antenna technology[J].IEEE, 2003.

9. Burns R , Mclaughlin C A , Leitner J ,et al.TechSat 21: formation design, control, and simulation[J].IEEE, 2000.