基本概念

天基红外系统部署在地球同步轨道或者更高的椭圆轨道上，上面搭载了凝视型和扫描型两种红外探测系统。其中，扫描型探测器通过快速区域扫描能在地球背景下发现助推器发动机的明亮尾焰，从而引导凝视型探测器进行特定区域观测及目标精确跟踪。天基红外系统通过两颗观测星对目标的监视确定目标的轨迹方向、飞行速度以及飞行高度。据公开资料报道，天基红外系统的测量精度小于1 km。为使地球背景的亮度最小化，人们可能采用了2.7um和4.3um两个大气吸收带内的谱段作为红外探测谱段。

主要任务

天基红外系统的主要任务是为美军提供全球范围内的战略和战术弹道导弹预警，对弹道导弹从助推段开始进行可靠稳定的跟踪，为反导系统提供关键的目标指示功能。天基红外系统提供了更为强大、可靠和灵活的弹道导弹预警信息，不仅可以更早的探测到远程和洲际弹道导弹的发射，增加了对飞行中段弹道导弹的探测跟踪能力，还在设计之初就考虑到对中短程战术弹道导弹的探测跟踪能力。

组成与功能

综合传感器系统

最早规划的天基红外系统是一个包括高轨道星座、低轨道星座和地面数据接收处理设施构成的复杂的综合传感器系统。天基红外系统的高轨道星座包括2颗高椭圆轨道卫星(HEO)和4颗静止轨道卫星(GEO)，主要用于接替国防支援计划卫星进行关键的战略和战术弹道导弹发射和助推段飞行探测任务。天基红外系统的低轨道星座包括24颗低轨道卫星，这个项目源自更早的亮眼(Brilliant Eyes)计划，主要用于执行对弹道导弹飞行中段的精确跟踪任务，并提供了将弹头从诱饵和弹体碎片中区分出来的识别能力，并可直接向拦截弹提供目标引导数据。天基红外系统的高轨道和低轨道部分合作提供了覆盖全球的探测跟踪能力。

精确跟踪

地面设施包括美国本土的任务控制站(MCS)、海外的中继站(RGS)和多任务移动处理系统(M3P)。此外还包括相关的数据链系统以及训练等基础支持设施。2001年天基红外系统的低轨道星座部分从美国空军转交给美国弹道导弹防御局，并改名为天基跟踪与监视卫星系统(STSS)，2009年STSS的两颗技术演示验证卫星发射上天并验证了其能力，但由于预算问题美国弹道导弹防御局决定推进下一代的精确跟踪太空系统(PTSS)的建设，PTSS系统将使用静止轨道卫星，从而与原来的天基红外系统低轨道星座彻底分道扬镳。

多层拦截

2001年，随着SBIRS-Low系统由美国空军移交给弹道导弹防御局，系统改称太空跟踪与监视系统(STSS)，所称的SBIRS系统一般特指原有的SBIRS-High。红外传感器采用双探测器方案，每颗高轨道卫星安装一台宽视场的高速扫描探测器和窄视场凝视跟踪探测器，通过两者的结合，使SBIRS卫星的扫描速度和灵敏度远远高于DSP卫星，同时覆盖面积也大得多。高轨道卫星之间本身不进行通信，不过可以和低轨道进行相互通信以做到接力跟踪。STSS卫星分布在三个不同平面的太阳同步轨道上，这些低轨道卫星装备了宽视场扫描探测器和窄视场凝视多光谱探测器。

宽视场扫描探测器可以捕获地平线以下弹道导弹的尾焰，以尽快完成高轨道卫星转交的跟踪工作，窄视场多光谱探测器具有中长波和可见光探测能力，能锁定目标并对整个弹道中段和再入段进行跟踪，利用极为灵敏的多光谱探测器，STSS可以实现对助推器燃尽后母舱弹头等冷目标的探测，在杂波和噪声中跟踪弹头分离并具有分辨弹头，弹头母舱，轻重光学雷达诱饵的能力。

STSS系统对弹道导弹弹头的精确定位，是通过4颗STSS卫星同时探测到并跟踪为前提，具有很高的定位精度。对于远程和洲际导弹，通过SBIRS和STSS的配合探测，可以在助推段，上升段，中段和再入段实现对弹道导弹的全程探测与跟踪，通过精确定位为拦截导弹提供坐标，在来袭导弹进入陆基海基雷达探测范围前发射，实现多层拦截提高拦截成功率。

实时感知

虽然天基红外系统耗资巨大进度滞后，但美国空军仍然对其痴心不改。毕竟原有的国防支援计划卫星基础设计老旧系统日益老化，而且冷战期间为防御战略导弹设计的系统已经无法应对新形势的需求。天基红外系统是美国空军的第二代天基红外预警系统，在性能上比国防支援计划系统有了质的飞跃，是美国空军优先级最高的空间项目之一。

天基红外系统最初是作为导弹防御的预警卫星而设计的，但其探测器十分灵敏，可用于战术情报收集和战场态势感知任务，将满足导弹预警、导弹防御、技术情报和战场态势感知等多方面要求，甚至还将用于定位森林火险。

发射10即可预警

根据美国物理学会对助推段拦截的评估，国防支援计划卫星只能探测到穿透云层后弹道导弹，以7000米高度为例探测到弹道导弹时已经是发射后44秒，考虑到约20秒的跟踪延迟，拦截弹最早只能在64秒后发射，很难对固体洲际导弹进行助推段拦截，而对助推段更短的短程弹道导弹，助推段拦截更是成为泡影。

由于具备穿透云层的能力，新一代的天基红外系统卫星则可在弹道导弹发射后10~20秒内即将预警信息传递给指挥控制系统。天基红外系统的高椭圆轨道卫星的通信能力也很强大，具有100兆比特的下行传输速率，可满足战略和战区弹道导弹预警任务的需求。