1.1 引言

地球空间环境的战略地位一直在快速地演化。越来越多的国家开始进入和使用太空，商业空间应用的收益在不断增长，卫星提供的各种服务深刻地影响了全世界所有人的生活，军事空间应用也在不停地扩大。所有这些都表明，空间在国家的政治、军事、经济等领域的战略地位日益提高。

在以信息战为核心的未来高科技战争中，空间将发挥越来越重要的作用。不论是在和平时期还是在战争中，“制天权”将成为争夺军事优势的重要手段。空间目标探测和识别是达到这一目的的重要技术手段之一。发达国家非常重视该技术的发展，努力达到和平时期和战时能够实时对空间目标进行监视、跟踪和识别，掌握和实时提供空间目标态势，必要时对危险空间目标作出反应，以便在未来高科技战争中掌握主动权。

随着人类航天活动的发展，空间安全问题已经成为一个国际性的问题。其中，空间碎片会对在轨航天器和载人航天造成非常大的威胁，是近年来国际上最为关注的空间安全问题之一。空间碎片是全球性的问题：一方面，几乎所有的航天国家都不可避免地产生了空间碎片，要控制空间碎片的数量，减缓空间环境的污染，需要所有航天国家的共同努力；另一方面，空间碎片对所有航天器都构成威胁，大型空间碎片的陨落更是涉及全球所有国家的利益，自然为所有国家所关心。

无论是军事空间应用，还是商业空间应用及载人航天，都必须有空间目标探测系统提供支撑。空间目标探测系统是指利用地基或天基探测设备对航天器进入空间、在空间运行及离开空间的过程进行探测和跟踪，对轨道碎片和自然天体的运行情况进行观测，对观测数据进行综合处理、分析，在此基础上进行空间目标编目，以掌握空间态势，向民用和军用航天活动提供空间目标信息支援的国家战略信息获取系统。空间目标探测系统的基本任务是对在地球空间轨道上运行的物体进行探测与跟踪，并提供有关信息，包括每个物体的轨道参数、尺寸与形状，以及用于确定该物体用途的其他数据。空间目标探测系统要探测和跟踪的空间物体主要是卫星、空间站和弹道导弹，同时也要跟踪各种空间碎片，如进入空间轨道的助推火箭、保护罩和其他物体。空间目标探测系统提供的有关空间物体的信息具有重要的军事价值，不仅可以确定潜在对手的空间能力，还可以预测轨道，对可能发生的碰撞和对空间系统的攻击进行告警，以及预测空间物体的陨落等。空间目标探测系统所承担的主要任务如表1.1所示。

表1.1 空间目标探测系统的任务

随着我国载人航天的发展，空间安全问题尤其是碎片问题也受到我国的高度关注。为此，我国加强了国际交流与合作，国家航天局于1995年正式参加机构间空间碎片协调委员会（IADC）。在参与国际交流与合作的同时，我国着手建立空间环境监测预警体系，加强空间环境与空间碎片的监测能力。“十一五”计划提出，我国将建设完善的地基和天基空间碎片监测网，逐步具备精密跟踪1cm以上已知目标和发现新目标的能力，构建自主的动态数据库和碰撞预警系统，提供碰撞与陨落预警服务[1]。

空间目标探测可以采用光电探测和无线电探测等手段。其中，光电手段是传统的探测手段，技术成熟，建设和运行成本低，对距离较远的高轨道空间目标、地球同步轨道目标有明显的优势；其缺点是发现和搜索能力较弱，受昼夜和无光等条件的影响很大，有不可见期。无线电手段可以连续地、全天候地进行探测，具有多目标探测能力和发现新碎片的能力，对距离较近的低轨道碎片探测优势明显；其缺点是建设和运营成本高，对周围环境有辐射污染。

低轨道区域是人类空间活动最为密集的区域，在这一区域集中着照相侦察卫星、电子侦察卫星、通信卫星、导航卫星、气象卫星和海洋监视卫星等航天器，此外宇宙飞船、载人空间站的飞行高度也一般在250～400km的高度上。在这个高度上，运用地基雷达是最佳的空间目标探测手段。在地基雷达中，相控阵雷达技术由于其独特的波束捷变能力，具有自适应、多功能、多目标截获、跟踪等优点；相控阵雷达与计算机控制相结合，可以自适应地改变雷达有关技术参数，适应变化的环境，根据需要选择工作方式和技术参数，改变发射频率，改变功率分配，按需要集中于特别重要的方向；可以实现边搜索边跟踪工作方式，搜索和跟踪数据率可以最佳化；天线波束形状、波束驻留时间、信号脉宽和带宽都可以控制和选择，使相控阵雷达满足空间目标探测要求，完成对空间目标探测、跟踪、测轨、编目、预报、识别等多种任务。