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多天線協(xié)同跟蹤：太空監(jiān)視核心技術

■曲  衛(wèi)

大口徑天線陣列。

據(jù)外媒報道，美國太空軍主導的“深空先進雷達能力”（DARC）項目近日取得一定進展。位于澳大利亞的雷達站點（由美國、澳大利亞和英國聯(lián)合共建的3座雷達中的首座）啟用7部天線，借助多天線協(xié)同跟蹤技術，實現(xiàn)對多顆地球同步軌道在軌衛(wèi)星的實時跟蹤。分析人士指出，“深空先進雷達能力”項目實質(zhì)是打造以多天線協(xié)同跟蹤技術為核心的太空監(jiān)視能力。該項目全面部署后，美軍將具備24小時不間斷全球太空監(jiān)視能力，引發(fā)多國關注。

傳統(tǒng)雷達系統(tǒng)通常依賴單一大型天線進行探測，若追求更遠探測距離，則難以分辨目標細節(jié)；若需要更高分辨率，則無法實現(xiàn)遠距離觀測。多天線協(xié)同跟蹤技術通過分布式雷達架構改變了這一局面。該技術采用多部天線協(xié)同工作，共同構成一個功能遠超單一天線的“虛擬超級雷達”，大幅提升監(jiān)測性能。

由于地球同步軌道目標距離地球約3.6萬公里，雷達信號經(jīng)遠距離傳輸已極度微弱。為采集更多清晰信號，多天線協(xié)同跟蹤技術采用大口徑天線陣列。以澳大利亞雷達站點為例，其在直徑約1千米的圓形場地均勻設置多部直徑為15米的拋物面天線。這些天線并非獨立運作，而是通過相位相干處理技術，使各天線接收的信號在時間與相位上高度同步，再經(jīng)專用算法融合處理增強有效信號、抑制噪聲，提取出較清晰的目標信號。這一過程相當于構建出一個孔徑遠超單個天線的超級天線，既降低對單一天線尺寸的限制，又可通過增加天線數(shù)量提升系統(tǒng)性能。此外，由于采用數(shù)字波束形成技術，每個天線可生成多個獨立波束，每個波束鎖定一個特定目標，實現(xiàn)一對多跟蹤。

研發(fā)人員表示，多天線協(xié)同跟蹤技術的重心在于分工協(xié)作。在探測過程中，部分天線專司發(fā)射雷達信號，其余負責接收回波。面對多目標跟蹤任務時，系統(tǒng)能智能分配不同天線組分別執(zhí)行監(jiān)視與跟蹤，再通過數(shù)據(jù)融合形成統(tǒng)一全面的太空態(tài)勢圖像。這種機制使系統(tǒng)可同時鎖定多達數(shù)百個目標，其波束切換速度達毫秒級，兼顧廣域監(jiān)測與精準跟蹤。

不過，將多天線協(xié)同技術從理論轉(zhuǎn)化為實際，需要解決一系列工程難題。首先是硬件部署的精度要求較高。每個天線的安裝精度須控制在毫米級別，任何微小偏差都可能導致信號相位失準。以澳大利亞站點為例，施工過程中需借助激光校準技術，確保10多部拋物面天線全部精確對準同一基準方向。

其次是復雜的數(shù)據(jù)融合機制。多天線收集到的大量數(shù)據(jù)，需經(jīng)過有效整合，才能形成統(tǒng)一的太空態(tài)勢圖。DARC項目采用“三級融合”模式，具體流程如下：在數(shù)據(jù)層，匯總各天線采集的原始回波數(shù)據(jù)，通過自適應濾波技術消除大氣擾動與設備噪聲等干擾；在特征層，提取監(jiān)測目標的速度、軌道傾角、尺寸等關鍵特征，通過算法校準不同天線觀測結果；在決策層，結合歷史數(shù)據(jù)和實時信息研判目標運動趨勢，最終輸出跟蹤結果及預警信息。這一融合機制中任何一環(huán)出現(xiàn)偏差——如數(shù)據(jù)不同步、特征提取錯誤或決策算法失效——均會影響整個系統(tǒng)的輸出準確性與可靠性。

最后，實現(xiàn)全球多站點的精確協(xié)同面臨挑戰(zhàn)。DARC項目計劃通過分布于澳大利亞、英國和美國的3個站點組成天線群，構建互補的覆蓋網(wǎng)絡。然而，要實現(xiàn)跨大洲站點間的高效協(xié)同，須解決高精度同步與數(shù)據(jù)融合問題。比如，信號收發(fā)過程中的時間誤差、物理距離導致的數(shù)據(jù)延遲，以及不同站點間的數(shù)據(jù)格式差異，都可能影響協(xié)同觀測的準確性和實時性。

此外，DARC項目還深陷延期困境。美國政府問責署最新報告顯示，3個站點建設進度分別滯后13至26個月不等，且首座站點成本已超支約2億美元，嚴重擠占后續(xù)站點的建設預算。同時，美國太空軍在2026財年基礎預算申請中未列入DARC項目資金，被迫轉(zhuǎn)向申請從國會1500億美元和解法案中劃撥2.81億美元作為應急款項。

更值得警惕的是，即便項目延期超支，美國仍堅持推進此類高度軍事化的太空監(jiān)視系統(tǒng)，這種以維護太空安全為名，實則推行太空軍事化的行徑，無疑將加劇全球太空領域的戰(zhàn)略猜疑與對抗，進一步加劇太空軍事競賽升級，威脅全球戰(zhàn)略穩(wěn)定。