北大太空探索課件03-1太空資源及其應(yīng)用

1、3.1 太空資源及其應(yīng)用一、太空資源的類型二、太空的商業(yè)應(yīng)用一、太空資源的類型太空硬資源：各類物質(zhì)和能量資源太空軟資源：太空特殊環(huán)境太空硬資源 行星、小行星、月球上的礦物資源 1986DA小行星：直徑1600m，蘊(yùn)藏鉑：10萬噸；金：十幾萬噸；鎳：10億噸。月球資源：氦-3、鈦鐵礦、其它礦物資源；行星大氣資源：可作為運載火箭燃料太陽能資源反物質(zhì)資源月球上的氦-3（3He）資源3He是He的一種同位素；月球的蘊(yùn)藏量約100500萬噸。將月壤加熱到700C，氦就釋放出來；3He是核聚變的理想材料。太陽能資源可用的太陽能資源豐富；在太空，太陽能利用效率高；具有構(gòu)筑大型太陽電池陣的條件。太陽能發(fā)電第一

2、步：在地球靜止軌道（GEO）設(shè)置大約50個太陽能發(fā)電衛(wèi)星（SPS），可向地球提供510GW的電能；將太陽能轉(zhuǎn)換成激光束或微波束向地球傳輸；第二步：來自GEO的激光束使地球現(xiàn)存的光電能源廠的能力提高5倍；第三步：在GEO上建造和運作大型SPS設(shè)施。太空軟資源航天器相對于地表的高位置資源高真空和高潔凈資源微重力環(huán)境資源超低溫?zé)岢临Y源航天器相對于地表的高位置資源主要用于對地球、大氣層的觀測和通信；航天器高200公里，對地面的點覆蓋半徑達(dá)1561公里，覆蓋面積達(dá)765萬平方公里?？衫玫目臻g軌道有： 繞地球的各類傾角軌道 極軌道與太陽同步軌道 地球同步軌道：覆蓋地表1/3衛(wèi)星通信地球同步軌道（GEO）

3、通信衛(wèi)星 優(yōu)點：對地球相對靜止，便于接收； 覆蓋面積大，3顆衛(wèi)星即可覆蓋 全球。 缺點：需要配備大孔徑天線的地面站； 信號傳輸時延長； 不能覆蓋極區(qū)； 靜止軌道資源有限。 目前GEO衛(wèi)星的分布東方紅三號通信衛(wèi)星發(fā)射時間：1997年5月；設(shè)計壽命：8年；轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)：24（中等容量）；直流功率：1700W東方紅四號通信衛(wèi)星22路轉(zhuǎn)發(fā)器功率近10kW重5100公斤衛(wèi)星的國際登記登記內(nèi)容：頻率和軌道位置受理單位：國際電信聯(lián)盟未完成登記的后果東方紅-2號星的位置因比俄羅斯晚登記1個月，雖然比俄羅斯先發(fā)射，并工作了2年，但最后位置被俄羅斯占用；東方紅-2A星比新加坡登記早，但只登記了C波段，我國在Ku波段不

4、能充分發(fā)揮；70E衛(wèi)星：俄羅斯先于我國登記，我國定位于70E的衛(wèi)星被迫更改頻率。低地球軌道（1000km左右）通訊衛(wèi)星優(yōu)點： 不需大天線，可實現(xiàn)衛(wèi)星直接通訊；缺點： 需要很多衛(wèi)星； 手機(jī)貴，每分鐘通話費高。銥星系統(tǒng)66顆工作星和6顆備用星，1998年11月1日投入使用；2000年3月18日，摩托羅拉公司創(chuàng)建的銥星公司破產(chǎn)倒閉；破產(chǎn)原因：手機(jī)產(chǎn)品錯失搶占市場良機(jī)；手機(jī)笨重而昂貴（5000美圓）；通話費用高（中國大陸手機(jī)國內(nèi)話費9.8元/分鐘，國際27.4元/分鐘，月基本費250元）中國只有912個用戶。美國國防部已經(jīng)收購銥星。全球星系統(tǒng)由美國勞拉和高通公司聯(lián)合創(chuàng)辦；由48顆工作星和4顆在軌備份星

5、組成；地面設(shè)有38個關(guān)口站（中國有3個），把全球星的無線網(wǎng)絡(luò)與地面公共移動網(wǎng)相連，或直接進(jìn)入市話局；總資費是銥星的60%。低軌通訊衛(wèi)星的優(yōu)缺點優(yōu)點：克服了GEO通訊衛(wèi)星的缺點，實現(xiàn)全球個人通訊；缺點：單顆衛(wèi)星覆蓋面小，衛(wèi)星數(shù)量多，控制系統(tǒng)復(fù)雜，技術(shù)難度大，風(fēng)險高。中軌通訊實施中軌道通訊的公司叫ICO；ICO系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶終端組成；空間段由10顆工作星和2顆備份星組成，分布在距離地面10309km的2個軌道平面上，軌道傾角為45度。整個系統(tǒng)能不間斷地覆蓋整個地球表面。通訊衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展趨勢大功率（10kW);多轉(zhuǎn)發(fā)器；數(shù)字信號壓縮技術(shù)，可由一個轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射10個電視通道；導(dǎo)航衛(wèi)星衛(wèi)星上裝

6、有專用的無線電設(shè)備，用戶接收衛(wèi)星發(fā)來的無線電導(dǎo)航信號，通過時間測量和其他方法，用戶可獲得相對于衛(wèi)星的距離或速度等導(dǎo)航參數(shù)。一般由多顆衛(wèi)星組成導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)。全球定位系統(tǒng)（GPS）由21顆工作星和3顆備用星組成；高度約2萬公里，傾角55度，均勻分布在6個軌道面內(nèi)；用戶能同時接收4顆衛(wèi)星的導(dǎo)航信號，根據(jù)信號傳送時間，可計算出用戶的精確位置?！氨倍贰睂?dǎo)航定位系統(tǒng)導(dǎo)航通訊衛(wèi)星：是兩顆GEO衛(wèi)星，帶有信號轉(zhuǎn)發(fā)裝置；地面站組：主控站、計算中心、測軌站以及校準(zhǔn)站，主要用于對衛(wèi)星定位，測軌，調(diào)整衛(wèi)星的運行軌道、姿態(tài)，控制衛(wèi)星的工作，測量和收集校正導(dǎo)航定位參數(shù)，以形成用戶定位修正數(shù)據(jù)并對用戶進(jìn)行精確定位。中國的北斗

7、導(dǎo)航定位系統(tǒng)（COMPASS ）必要性：軍事價值、民用價值、科學(xué)價值關(guān)鍵技術(shù)： 高準(zhǔn)確度、小型化的原子鐘 高動態(tài)特性的GPS接收機(jī)COMPASS構(gòu)成建設(shè)中的中國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)空間段計劃由五顆靜止軌道衛(wèi)星和三十顆非靜止軌道衛(wèi)星組成，提供兩種服務(wù)方式，即開放服務(wù)和授權(quán)服務(wù)。COMPASS應(yīng)用監(jiān)控救援、信息采集、精確授時和導(dǎo)航通訊。具體可廣泛應(yīng)用于船舶運輸、公路交通、鐵路運輸、海上作業(yè)、漁業(yè)生產(chǎn)、水文測報、森林防火、環(huán)境監(jiān)測等眾多行業(yè)。目前主要應(yīng)用范圍：西部和跨省區(qū)運營車輛、沿海和內(nèi)河船舶，水利、氣象、石油、海洋和森林防火，通信、電力、鐵路和交通，公安保衛(wèi)、邊防巡邏、海岸緝私和交通管理。未來20年技術(shù)

8、預(yù)見開發(fā)出我國自主的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)開發(fā)出星-地一體化地球環(huán)境監(jiān)測預(yù)報及救援支持技術(shù)系統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在建筑物內(nèi)、水下及地下定位中得到實際應(yīng)用開發(fā)出增強(qiáng)型全球衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)開發(fā)出多導(dǎo)航系統(tǒng)和多導(dǎo)航傳感器信息融合技術(shù)6、高精度全天候天文導(dǎo)航技術(shù)7、開發(fā)出轉(zhuǎn)發(fā)式衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)8、基于脈沖星的宇宙導(dǎo)航定位系統(tǒng)9、中微子導(dǎo)航原理研究和概念設(shè)計以及量子定位原理得到闡明10、開發(fā)出月面及行星表面導(dǎo)航定位技術(shù)氣象衛(wèi)星極軌衛(wèi)星與GEO衛(wèi)星；極軌衛(wèi)星：風(fēng)云1號/3號 可觀測全球的天氣狀況； 空間分辨率高，時間分辨率低。GEO氣象衛(wèi)星：風(fēng)云2號/4號 實時地觀測某一區(qū)域的天氣狀況； 空間分辨率低。 風(fēng)云1號

9、風(fēng)云2號 風(fēng)云3號 風(fēng)云4號風(fēng)云3號5月26日發(fā)射第二代極軌氣象衛(wèi)星對大氣進(jìn)行三維探測海洋衛(wèi)星觀測海浪高度和長度、海洋風(fēng)速和風(fēng)向、海洋溫度、海流、潮汐、涌浪、海嘯、全球海洋水準(zhǔn)面、冰原和冰期等；海洋資源與海洋污染。資源衛(wèi)星用途：資源普查、災(zāi)害監(jiān)測、環(huán)境評估、城市規(guī)劃、土地管理典型衛(wèi)星：美國的陸地衛(wèi)星、地球觀測系統(tǒng)、遙感小衛(wèi)星、法國的SPOT的衛(wèi)星、加拿大的雷達(dá)衛(wèi)星、中巴合作資源衛(wèi)星地球觀測系統(tǒng)（EOS）EOS-AM (Terra)EOS-PM(Aqua)EOS-CHEM(Aura)ISESatSORCEClouSatEOS-AMEOS-PMEOS-CHEMRADASAT未來20年我國的空間遙感

10、技術(shù)高分辨率對地觀測技術(shù)得到應(yīng)用超高分辨率、多頻、多極化、多模式星載SAR對地觀測技術(shù)得到實際應(yīng)用空間分辨率小于1米的地球靜止衛(wèi)星遙感技術(shù)廣泛用于災(zāi)害監(jiān)測基于小衛(wèi)星編隊飛行與虛擬衛(wèi)星的對地觀測技術(shù)得到實際應(yīng)用高分辨率、納米級超精細(xì)成像光譜技術(shù)得到實際應(yīng)用10項對經(jīng)濟(jì)增長最重要的技術(shù)自主的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)超高分辨率對地觀測技術(shù)星地一體化地球環(huán)境監(jiān)測預(yù)報及救援支持技術(shù)分辨率小于1千米的GEO衛(wèi)星遙感技術(shù)新一代GEO大型通信衛(wèi)星多導(dǎo)航系統(tǒng)和多導(dǎo)航傳感器信息融合技術(shù)空間因特網(wǎng)在建筑物內(nèi)、水下及地下定位的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)高級星載SAR增強(qiáng)型全球衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)10項對提高生活質(zhì)量最重要的技術(shù)自主的全球衛(wèi)星

11、導(dǎo)航定位系統(tǒng)星地一體化地球環(huán)境監(jiān)測預(yù)報及救援支持技術(shù)在建筑物內(nèi)、水下及地下定位的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新一代GEO大型通信衛(wèi)星分辨率小于1千米的GEO衛(wèi)星遙感技術(shù)空間因特網(wǎng)超高分辨率對地觀測技術(shù)多導(dǎo)航系統(tǒng)和多導(dǎo)航傳感器信息融合技術(shù)增強(qiáng)型全球衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)星載降水雷達(dá)和高分辨率微波輻射計10項對國家安全最重要的技術(shù)超高分辨率對地觀測技術(shù)自主的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)新一代一次使用的大型運載火箭高級星載SAR量子密鑰空間分布技術(shù)增強(qiáng)型全球衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)新一代GEO大型通信衛(wèi)星空間站用新一代對地觀測遙感器高精度全天候天文導(dǎo)航技術(shù)多導(dǎo)航系統(tǒng)和多導(dǎo)航傳感器信息融合技術(shù)高真空和高潔凈資源航天活動的先決條件空間天文學(xué)形成

12、和發(fā)展的基礎(chǔ)高質(zhì)量產(chǎn)品和太陽能轉(zhuǎn)換效率的獲得環(huán)境衛(wèi)星星座第一期：2+1，兩顆光學(xué)衛(wèi)星，一顆雷達(dá)衛(wèi)星第二期：4+4微重力環(huán)境從效應(yīng)的角度看，微重力是指重力效應(yīng)大大減小的一種狀態(tài)；從表觀的角度看，微重力環(huán)境是系統(tǒng)的視在重力小于引力所產(chǎn)生的實際重力的一種狀態(tài)；引力隨距離的變化僅靠引力的變化獲得微重力條件是不容易的。例如，航天飛機(jī)和空間站的軌道高度一般在200到450km之間，在這個高度范圍，物體重力大約是在地球表面時的90%。如果要獲得地球表面百萬分之一的微重力，物體應(yīng)離開地球6.37106km，這個距離幾乎是月球到地球距離的17倍。獲得微重力條件的一般方法 落塔（或落井） 飛機(jī)作拋物線飛行 用探測

13、火箭產(chǎn)生減小的重力條件 返回式衛(wèi)星、航天飛機(jī)和空間站 空間環(huán)境與空間技術(shù)育種空間輻射和微重力等綜合環(huán)境因素對植物種子的生理和遺傳性狀具有強(qiáng)烈的影響作用；空間技術(shù)育種是指利用返回式衛(wèi)星，達(dá)到空間環(huán)境對植物種子的誘變作用產(chǎn)生的有益變異，在地面選育新種質(zhì)、新材料，培育新品種的植物育種新技術(shù)?？臻g植物學(xué)研究概況19571998年間，全世界共發(fā)射118顆空間生命科學(xué)衛(wèi)星，搭載植物材料42次，其中蘇聯(lián)/俄羅斯18次，美國16次，中國8次；1984年，美國將番茄種子送上太空達(dá)6年之久，在地面試驗中獲得了變異的番茄；1995年，美國NASA在北卡羅來納州立大學(xué)建立了引力生物學(xué)中心，重點研究植物對引力的感受和反

14、應(yīng)；我國的空間植物學(xué)研究開始于863計劃?？臻g環(huán)境對植物種子的生物效應(yīng)經(jīng)過空間飛行的小麥、大麥、玉米、棉花、向日葵、大豆、黃瓜、和番茄等種子，在地面發(fā)芽時，活力增加，發(fā)芽率明顯提高；經(jīng)過空間飛行的的水稻、谷子、豌豆、青椒萵筍和煙草等種子，起發(fā)芽率與地面對照無明顯差異；高粱、西瓜、茄子、蘿卜和絲瓜等植物種子經(jīng)空間飛行后，種子的萌發(fā)芽率受到抑制，發(fā)芽率降低。我國太空育種的主要成績自1987年，我國8次利用返回式衛(wèi)星搭載了40公斤種子；已經(jīng)育成高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)多抗的青椒、番茄、水稻和小麥等作物新品種、新品系，并從中獲得一些有可能對產(chǎn)量有突破性影響的罕見突變。有突出特點的新品種衛(wèi)星87-2青椒：果實特大，品

15、質(zhì)優(yōu)良，最大果重750克宇番1號番茄：果實金黃色，味甜、肉厚、籽少，最大單果重800克；航育2號水稻：太空金針菇：太空旅游太空旅游5種方式 太空旅游發(fā)展前景 太空旅游5種方式專用飛機(jī)拋物線飛行亞軌道飛行軌道飛行太空旅館月球旅行 專用飛機(jī)拋物線飛行拋物線飛行也稱“零重力”飛行，美國和前蘇聯(lián)訓(xùn)練航天員時都采用了這種方式。經(jīng)過特殊訓(xùn)練的飛行員在大約24000和34000英尺高度之間進(jìn)行這些機(jī)動飛行。 飛機(jī)開始時以大約45角向上爬升，飛到頂點時，機(jī)內(nèi)處于零重力狀態(tài)。在后面的2530秒時間內(nèi)，飛機(jī)上的任何物體都是無重力的。接著飛機(jī)以30角俯沖，然后慢慢地拉起，使飛行者穩(wěn)定在飛機(jī)地板上。最后，飛機(jī)內(nèi)物體的

16、重力平緩地增加到大約1.8 g，直到飛機(jī)達(dá)到24000英尺的高度。這樣的機(jī)動可以多次重復(fù)進(jìn)行。 經(jīng)改裝的波音727-200飛機(jī) 波音727-200飛機(jī)的內(nèi)部 零重力飛行盡管時間短，但驚險刺激，很受旅客的歡迎。一位乘客在談到他的感受時說：“當(dāng)我開始漂浮起來時，我感覺到什么事情都無法與這種經(jīng)歷相比。每次做拋物線飛行時，大多數(shù)頭發(fā)都豎起來了，使我很激動，我真不希望這種狀態(tài)結(jié)束?！?亞軌道飛行指飛船離開地球表面的大氣層，開始進(jìn)入太空的邊緣，到達(dá)距地面大約100公里處的最高點后，開始返回地面。由于飛船的速度達(dá)不到第一宇宙速度（圍繞地球做圓周運動的最低速度），不能圍繞地球做軌道飛行。亞軌道旅游的運載工具

17、從降低成本的角度看，必須使用可重復(fù)使用的火箭，而不能是現(xiàn)在所使用的一次性運載火箭。 亞軌道旅游的運載工具 美國XP號火箭飛機(jī) 亞軌道旅游費用 未來的亞軌道飛行費用大約是每次10萬美圓。根據(jù)美國一家公司的分析，如果亞軌道飛行費用是10萬美元，則2006年的旅游人數(shù)是500人，2010年是1330人，2020年為13000人。而如果亞軌道飛行費用降低到25000美元，則相應(yīng)年份亞軌道旅游的人數(shù)將分別增加到850、2260和22100。 軌道飛行旅游 指完全環(huán)繞地球的太空飛行。為了使航天器能夠圍繞地球做圓周運動，運載火箭的速度必須達(dá)到第一宇宙速度（約8公里/秒）。載人飛行的軌道高度一般在300公里以

18、上，軌道周期約90分鐘。目前具有軌道飛行的載人航天器有載人飛船、航天飛機(jī)和空間站。 世界上首位太空游客蒂托 在國際空間站上停留8天，所需費用為2000萬美元 太空旅游對軌道航天器的要求 安全、舒適、便于觀光；有多種太空實驗設(shè)備，使游客能進(jìn)行在地面上無法進(jìn)行的實驗，觀看與地面完全不同的現(xiàn)象，如微重力環(huán)境下的氣泡和燃燒現(xiàn)象；有充足的自由活動空間，游客可找到騰云駕霧的感覺。 Bigelow公司的大獎賽 航天器必須達(dá)到至少400公里的高度；航天器在安全返回地面之前，至少圍繞地球運行兩圈；航天器至少攜帶5名機(jī)組人員； 航天器必須能與Bigelow公司可膨脹的太空實驗室對接，或者證實有這種能力，并能與其保

19、持至少6個月；航天器在60天內(nèi)必須執(zhí)行2次連續(xù)的、安全的、成功的軌道操作；不能重復(fù)使用的硬件不大于航天器的20%；航天器必須在2010年1月10日前完成2次安全、成功的發(fā)射?？膳蛎浀奶掌脚_可膨脹的住所在地面上的情況 適合旅游的空間站可重復(fù)使用的空天飛機(jī) 軌道飛行旅游的費用 如果軌道飛行費用仍是2000萬美圓，則2010年可能有10人旅游，2020年有54人。如果軌道飛行費用下降到100萬美圓，則相應(yīng)年度旅游人數(shù)將分別是43和232。若一次太空旅游的價格降到5萬美元，則全世界每年可能會有50萬人到太空旅游。 太空旅館 從太空旅游的角度看，目前乘坐的載人飛船、航天飛機(jī)和空間站都不理想。旅游者在整

20、個飛行過程中，必須蜷縮在狹窄的航天器內(nèi)，忍受極不舒暢的航程以及比民航客機(jī)上供應(yīng)的還要糟糕的食物。 太空旅館的類型 初始型 多功能型 豪華型 初始型初始的太空旅館一般是圓柱形，結(jié)構(gòu)比較簡單，但里面的配置適合于旅游觀光。一般設(shè)有觀光區(qū)、自由活動區(qū)和居住區(qū)。 美國NASA設(shè)計的太空旅館 旅館的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 多功能型 外型是多種多樣的，功能比較齊全。除了具有初始型的功能外，還設(shè)有游泳池、體育館，游客可以體會在微重力環(huán)境下怎樣游泳、怎樣打球等。旅館內(nèi)還種植花草樹木，布置流水景物、配備醫(yī)療設(shè)施。 多功能太空旅館（1） 多功能太空旅館（2） 微重力條件下的游泳池 豪華型 為了使太空旅游達(dá)到或接近類似地上旅游的舒

21、適程度，一些私人公司、企業(yè)已設(shè)想了多種方案。一個叫“太空島”的集團(tuán)打算利用美國航天飛機(jī)的12個空燃料罐（每個直徑8.4米，長48米）連接成環(huán)狀的太空旅館，以每分鐘旋轉(zhuǎn)一周的轉(zhuǎn)速模擬1/3的地球引力。他們計劃在2006年左右，在600多千米高的近地軌道上建成這樣的旅館。 具有人造重力的太空旅館 人造重力的太空游泳池 月球旅游 開展月球旅游的前提是太空軌道旅游已經(jīng)得到充分的發(fā)展，月球上已經(jīng)建立了必要的設(shè)施。在早期階段，特別關(guān)注的問題是水和液態(tài)氧的供應(yīng)。 地月之間的飛船 到月球旅游需解決一個關(guān)鍵問題是穿梭于地月之間的安全可靠的飛船。一家私人航空公司（Bigelow Aerospace）打算投入至少5

22、億美元研制豪華月球飛船，這種飛船在飛行過程中緩慢旋轉(zhuǎn)，能產(chǎn)生大約是地球引力40%的人造重力，旅客不必?fù)?dān)心微重力所帶來的不舒服感。該飛船長800米，能載100名游客和50名機(jī)組人員。 月球旅館 根據(jù)目前人類的技術(shù)能力，到2020年，人類將重返月球，到2040年，將建立起月球村。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，國外許多公司都開始設(shè)計月球旅館和月球基地。圖4是美國一家公司設(shè)計的雙塔型的4星級旅館，高160米。 可容納200名旅客的雙塔型4星級月球旅館 從月球旅館看地球 在月球旅館，游客從高樓下來，不必乘電梯，只要帶上一對翼，就可以飛下來 月球基地為了開展月球旅游和開發(fā)月球，需要在月球建立永久型的月球基地。目前，國

23、外對月球基地的建設(shè)已經(jīng)進(jìn)行了大量研究，并提出了許多方案。這個基地是一個16米直徑的可膨脹建筑，可容納幾十名航天員生活和居住。包括基本操作中心、加壓的月球漫游車、小的居室、生命科學(xué)實驗室、月球著陸器、月球?qū)W工作室、水栽法的、一個溫室、塵埃排除裝置和對接艙。三、太空的軍事應(yīng)用太空在未來戰(zhàn)爭中的地位太空軍事力量構(gòu)成太空軍事化發(fā)展趨勢太空在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的地位1、太空已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的第四維空間2、太空軍事力量構(gòu)成3、太空技術(shù)的內(nèi)涵1、太空已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的第四維空間戰(zhàn)爭向太空擴(kuò)展的歷史“制天”權(quán)的爭奪將成為未來戰(zhàn)爭的焦點戰(zhàn)爭向太空擴(kuò)展的歷史“高邊疆”理論“星球大戰(zhàn)”計劃“信息戰(zhàn)”理論航空航天一體化理論NMD

24、與TMD美國空軍的轉(zhuǎn)型飛行計劃“高邊疆”理論80年代初，美國陸軍退役中將格雷厄姆聯(lián)合30多位著名科學(xué)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家、空間工程師和軍事戰(zhàn)略家，對如何利用太空進(jìn)行了潛心研究。于1982年3月出版了高邊疆新的國家戰(zhàn)略一書。作者認(rèn)為，美國的下一個開拓邊疆就是太空。格氏的“高邊疆”理論為一年后里根總統(tǒng)的“星球大戰(zhàn)計劃”提供了理論基礎(chǔ)。星球大戰(zhàn)計劃1983年，里根政府正式提出“戰(zhàn)略防御計劃”（SDI），要建立天地一體的戰(zhàn)略防御系統(tǒng)。人們形象地稱其為“星球大戰(zhàn)”計劃。其后，美國開展了激光武器、粒子束武器、太空軌道炮等空間武器系統(tǒng)的研究，并進(jìn)行過反衛(wèi)星武器試驗?！靶畔?zhàn)”理論1991年的海灣戰(zhàn)爭，預(yù)示了新的戰(zhàn)爭

25、形態(tài)的開始，即遠(yuǎn)距離精確打擊和信息戰(zhàn)；科索沃戰(zhàn)爭進(jìn)一步確認(rèn)了這種新戰(zhàn)爭形態(tài);伊拉克戰(zhàn)爭使這種戰(zhàn)爭形態(tài)得到進(jìn)一步發(fā)展普通炸彈與激光制導(dǎo)炸彈轟炸一個目標(biāo)，在第二次世界大戰(zhàn)時要投9000枚炸彈，越南戰(zhàn)爭時需要投300枚普通炸彈，海灣戰(zhàn)爭時只需1枚激光制導(dǎo)炸彈。信息戰(zhàn)的含義是指綜合運用信息技術(shù)和武器，打擊敵人的信息系統(tǒng)，特別是偵察和指揮系統(tǒng)，使敵人情況不明，難以做出決策，或者給以虛假的信息，使之做出錯誤的決策，處處被動挨打，最后不得不放棄抵抗；與此同時，采取一切措施保護(hù)自己的信息系統(tǒng)不受敵人的干擾和破壞，各種功能得以充分發(fā)揮。這種攻防兼?zhèn)涞男畔?zhàn)，核心是爭奪制信息權(quán)。綜合電子信息系統(tǒng)發(fā)展歷程上個世紀(jì)5

26、0年代，美國建成了世界上第一個“指揮與控制”（C2）系統(tǒng)60年代，隨著戰(zhàn)略導(dǎo)彈和戰(zhàn)略轟炸機(jī)大量裝備部隊，形成了“指揮控制與通信”（C3）系統(tǒng)70年代，美國將情報作為指揮自動化不可缺少的因素，形成了“指揮控制通信與情報”（C3I）系統(tǒng)80年代加上“計算機(jī)”一詞，變成了“指揮控制通信計算機(jī)與情報”（C4I）系統(tǒng)；海灣戰(zhàn)爭后，綜合電子信息系統(tǒng)增加了監(jiān)視與偵察功能，演變?yōu)镃4ISR系統(tǒng)。信息戰(zhàn)武器計算機(jī)病毒預(yù)置陷阱。就是在信息系統(tǒng)中人為地預(yù)設(shè)一些“陷阱”，以干擾和破壞計算機(jī)系統(tǒng)的運行電磁脈沖武器。這是一種利用電磁能對敵方的電子信息系統(tǒng)進(jìn)行干擾、破壞乃至摧毀的武器。航空航天一體化理論1992年3月，美國

27、空軍以條令形式發(fā)表空軍航空航天基本理論一書。明確提出，航空和航天已成為無法分割開的統(tǒng)一體?！昂娇蘸教煲惑w化”指利用信息系統(tǒng)把航空航天系統(tǒng)內(nèi)全部資源融為一體，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、人員、信息和系統(tǒng)共享和一體化。它旨在把航空航天資源集成一支全方位航空航天軍。NMD與TMD2001年，美國宣布要突破俄美反導(dǎo)條約 布署導(dǎo)彈防御系統(tǒng)1993年5月，美國宣布停止SDI，改名為“彈道導(dǎo)彈防御計劃”，依次重點發(fā)展戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)（TMD），國家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)（NMD）和先進(jìn)反導(dǎo)技術(shù)。小布什上臺后，加緊推行NMD美國空軍的轉(zhuǎn)型飛行計劃2003年11月，美國空軍制定了長達(dá)176頁的“轉(zhuǎn)型飛行計劃”，2004年2月向社會公布為什

28、么要轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)型的目標(biāo)重要轉(zhuǎn)型能力什么是轉(zhuǎn)型發(fā)展和部署能夠給部隊提供革命性的或不對稱優(yōu)勢的戰(zhàn)斗力；轉(zhuǎn)型來自開發(fā)一些新的方法、創(chuàng)造作戰(zhàn)理念和能力，用新的技術(shù)，建立新型的組織編制。轉(zhuǎn)型可能包含軍事行動的形式發(fā)生根本性變革，某種戰(zhàn)爭形態(tài)可能被另一種戰(zhàn)爭形態(tài)取代，例如進(jìn)行空、陸海戰(zhàn)的方式可能發(fā)生根本性的變化，還可能出現(xiàn)新的戰(zhàn)爭類型。轉(zhuǎn)型的六個目標(biāo)信息優(yōu)勢空中和太空優(yōu)勢精確打擊全球攻擊迅速全球機(jī)動敏捷作戰(zhàn)支援轉(zhuǎn)型的六個作戰(zhàn)理念全球移動全球響應(yīng)全球攻擊本土安全核響應(yīng)太空和C4ISR重要轉(zhuǎn)型能力反衛(wèi)星通信系統(tǒng)反偵察和監(jiān)視系統(tǒng)用于機(jī)載和星載全球激光交戰(zhàn)的中繼鏡地基激光武器超速集束彈6. 軌道深空成像器7. 軌道轉(zhuǎn)

29、移運載器8. 快速的攻擊識別探測和報告系統(tǒng)9. 星載射頻能量武器10.星載空間監(jiān)視系統(tǒng)GPS快速飛行器空軍可重復(fù)使用的太空運輸機(jī)長距離攻擊機(jī)動能武器軍事星太空激光武器定向能武器激光交戰(zhàn)的中繼鏡非核動能攔截器美國“星火”激光武器研究基地轉(zhuǎn)型的兩個核心信息化部分：以太空系統(tǒng)、空中偵察系統(tǒng)、遠(yuǎn)程戰(zhàn)略預(yù)警雷達(dá)和超級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，構(gòu)成全球性的偵察傳感系統(tǒng)，將全球數(shù)字化、透明化，為美國進(jìn)行全球打擊，提供準(zhǔn)確的目標(biāo)信息。機(jī)械化部分：美國“機(jī)械化”的含義是遠(yuǎn)程和快速。以“全球瞬時打擊”實現(xiàn)戰(zhàn)略癱瘓2、太空軍事力量構(gòu)成偵察系統(tǒng)精確導(dǎo)航與定位系統(tǒng)信息傳輸與處理系統(tǒng)預(yù)警系統(tǒng)天基武器系統(tǒng)美國在軌偵察衛(wèi)星白云（1顆）廣角勘

30、查衛(wèi)星（1顆）電子海洋搜索衛(wèi)星（1顆）長曲棍球衛(wèi)星（2顆）鎖眼12(3顆）EIS(1顆）電子偵察衛(wèi)星(7顆）美國偵察衛(wèi)星類型照相回收型衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸型衛(wèi)星SAR衛(wèi)星電子偵察衛(wèi)星導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星導(dǎo)航與定位衛(wèi)星軍事通訊衛(wèi)星全球廣播系統(tǒng)（3顆）能對戰(zhàn)斗部隊提供寬帶數(shù)據(jù)和近實時視頻能力國防衛(wèi)星通信系統(tǒng) （10顆）軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng) （4顆）極區(qū)軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)（4顆）甚高頻跟蹤衛(wèi)星（7顆）導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星天基紅外系統(tǒng)(SBIRS U)（高軌道）天基紅外系統(tǒng)(SBIRS L)（低軌道）“空間中段監(jiān)視試驗”衛(wèi)星（MSX）“快速攻擊、探測和報告系統(tǒng)”（RAIDRS)“天基空間監(jiān)視系統(tǒng)”（SBSSS)“天基雷達(dá)”（SBR

31、)系統(tǒng)天基紅外系統(tǒng)(SBIRS U)4顆地球靜止軌道衛(wèi)星：用于探測和發(fā)現(xiàn)處于助推階段的彈道導(dǎo)彈2顆大橢圓軌道衛(wèi)星：將預(yù)警能力擴(kuò)展到南、北極該系統(tǒng)可在導(dǎo)彈發(fā)射后1020秒內(nèi)將警報信息傳送給地面部隊天基紅外系統(tǒng)(SBIRS L)（低軌道）由2128顆小型衛(wèi)星組成，部署在1600公里高的34個大傾角的低地球軌道面上能對導(dǎo)彈發(fā)射的全過程進(jìn)行跟蹤“空間中段監(jiān)視試驗”衛(wèi)星（MSX） 攜帶3臺光學(xué)遙感器，其中包括星載高光譜成像儀，主要目的是：監(jiān)測途中階段的導(dǎo)彈太空目標(biāo)監(jiān)測天空背景和陸地背景光探測太空粒子和氣體污染監(jiān)測“快速攻擊、探測和報告系統(tǒng)”（RAIDRS)目的：知道太空中有什么、正在發(fā)生什么、發(fā)生的事情意味著什么、誰有可能在這么做，以達(dá)到空間控制的目的由多顆衛(wèi)星組成，能夠探測到對軍用空間平臺發(fā)起的攻擊并進(jìn)行報告“天基空間監(jiān)視系統(tǒng)”（SBSSS)目的：監(jiān)視會對美國空間飛行器帶來危害的衛(wèi)星或空間碎片“天基雷達(dá)”（SBR)系統(tǒng)目的：對全球提供晝夜、持續(xù)的監(jiān)測能力組成： 低地球軌道星座：處于1000公里高的軌道，由1824顆雷達(dá)成像衛(wèi)星組成 中地球軌道星座：處于10000公里高的