多天线协同跟踪：太空监视核心技术

■曲  卫

大口径天线阵列。

据外媒报道，美国太空军主导的“深空先进雷达能力”（DARC）项目近日取得一定进展。位于澳大利亚的雷达站点（由美国、澳大利亚和英国联合共建的3座雷达中的首座）启用7部天线，借助多天线协同跟踪技术，实现对多颗地球同步轨道在轨卫星的实时跟踪。分析人士指出，“深空先进雷达能力”项目实质是打造以多天线协同跟踪技术为核心的太空监视能力。该项目全面部署后，美军将具备24小时不间断全球太空监视能力，引发多国关注。

传统雷达系统通常依赖单一大型天线进行探测，若追求更远探测距离，则难以分辨目标细节；若需要更高分辨率，则无法实现远距离观测。多天线协同跟踪技术通过分布式雷达架构改变了这一局面。该技术采用多部天线协同工作，共同构成一个功能远超单一天线的“虚拟超级雷达”，大幅提升监测性能。

由于地球同步轨道目标距离地球约3.6万公里，雷达信号经远距离传输已极度微弱。为采集更多清晰信号，多天线协同跟踪技术采用大口径天线阵列。以澳大利亚雷达站点为例，其在直径约1千米的圆形场地均匀设置多部直径为15米的抛物面天线。这些天线并非独立运作，而是通过相位相干处理技术，使各天线接收的信号在时间与相位上高度同步，再经专用算法融合处理增强有效信号、抑制噪声，提取出较清晰的目标信号。这一过程相当于构建出一个孔径远超单个天线的超级天线，既降低对单一天线尺寸的限制，又可通过增加天线数量提升系统性能。此外，由于采用数字波束形成技术，每个天线可生成多个独立波束，每个波束锁定一个特定目标，实现一对多跟踪。

研发人员表示，多天线协同跟踪技术的重心在于分工协作。在探测过程中，部分天线专司发射雷达信号，其余负责接收回波。面对多目标跟踪任务时，系统能智能分配不同天线组分别执行监视与跟踪，再通过数据融合形成统一全面的太空态势图像。这种机制使系统可同时锁定多达数百个目标，其波束切换速度达毫秒级，兼顾广域监测与精准跟踪。

不过，将多天线协同技术从理论转化为实际，需要解决一系列工程难题。首先是硬件部署的精度要求较高。每个天线的安装精度须控制在毫米级别，任何微小偏差都可能导致信号相位失准。以澳大利亚站点为例，施工过程中需借助激光校准技术，确保10多部抛物面天线全部精确对准同一基准方向。

其次是复杂的数据融合机制。多天线收集到的大量数据，需经过有效整合，才能形成统一的太空态势图。DARC项目采用“三级融合”模式，具体流程如下：在数据层，汇总各天线采集的原始回波数据，通过自适应滤波技术消除大气扰动与设备噪声等干扰；在特征层，提取监测目标的速度、轨道倾角、尺寸等关键特征，通过算法校准不同天线观测结果；在决策层，结合历史数据和实时信息研判目标运动趋势，最终输出跟踪结果及预警信息。这一融合机制中任何一环出现偏差——如数据不同步、特征提取错误或决策算法失效——均会影响整个系统的输出准确性与可靠性。

最后，实现全球多站点的精确协同面临挑战。DARC项目计划通过分布于澳大利亚、英国和美国的3个站点组成天线群，构建互补的覆盖网络。然而，要实现跨大洲站点间的高效协同，须解决高精度同步与数据融合问题。比如，信号收发过程中的时间误差、物理距离导致的数据延迟，以及不同站点间的数据格式差异，都可能影响协同观测的准确性和实时性。

此外，DARC项目还深陷延期困境。美国政府问责署最新报告显示，3个站点建设进度分别滞后13至26个月不等，且首座站点成本已超支约2亿美元，严重挤占后续站点的建设预算。同时，美国太空军在2026财年基础预算申请中未列入DARC项目资金，被迫转向申请从国会1500亿美元和解法案中划拨2.81亿美元作为应急款项。

更值得警惕的是，即便项目延期超支，美国仍坚持推进此类高度军事化的太空监视系统，这种以维护太空安全为名，实则推行太空军事化的行径，无疑将加剧全球太空领域的战略猜疑与对抗，进一步加剧太空军事竞赛升级，威胁全球战略稳定。