弹道导弹防御系统就是利用各种类型的防御武器，拦截并摧毁来袭的弹道导弹或弹头的武器系统。弹道导弹防御系统主要由预警系统、作战武器系统以及作战管理与指挥、控制、通信系统等部分构成。弹道导弹防御系统按作战任务不同，可以分为战略弹道导弹防御系统和战术或战区弹道导弹防御系统。按照拟拦截的弹道导弹所处飞行阶段的不同，可以分为助推段防御、中段防御以及末段防御。
弹道导弹防御系统的作战过程如下所述。预警系统搜索地方发射的弹道导弹，发现目标后立即发出警报并继续跟踪、识别，同时将目标的高度、速度等飞行参数传送至指挥控制系统；指挥控制系统对接收到的数据进行处理，得出目标的方位、飞行弹道、可能的命中点等数据，传送到作战武器分系统，同时对整个系统各部分的运转进行协调、控制。作战武器系统的引导雷达利用这些数据继续对目标进行跟踪和最后识别，然后发射武器对来袭导弹实施拦截。所用的拦截手段有三种：一是破片杀伤，利用弹头装药爆炸产生的破片击毁来袭导弹或弹头；二是动能杀伤，拦截弹的弹头不装炸药，利用直接碰撞击毁来袭导弹或弹头；三是定向杀伤，例如反导弹激光武器等。
弹道导弹出现后不久，美国和苏联开始研制发展弹道导弹防御技术，迄今已有50多年的历史。苏联于20世纪60年代在莫斯科周围，部署了“橡皮套鞋”反弹道导弹，美国则于20世纪70年代中期在“民兵”洲际导弹基地周围部署了“卫兵”系统，这两种战略导弹防御系统，都用携带核弹头的拦截弹来拦截来袭导弹。
20世纪80年代，美苏都列装了新一代高性能远程地空导弹。这一代地空导弹飞行速度更快、制导系统更为先进，部分具备了拦截高空高速来袭的近程弹道导弹的能力。1991年美国在海湾战争期间，首次在实战中利用改进的“爱国者”防空导弹防御伊拉克的“飞毛腿”导弹，并取得了若干成功拦截的战例。这标志着非核弹道导弹防御技术取得了突破。
20世纪80年代，美国提出举世瞩目的星球大战计划，重点发展采用动能和定向能武器防御系统与技术，苏联也研究了相同的技术。与此同时，两国也积极改进现有防空导弹系统。在星球大战中止、冷战结束后，美国为了维护自身安全，继续发展弹道导弹防御系统。当前，美国正在研制的弹道导弹防御系统主要有三大类，一是采用动能拦截技术的地基中段防御系统和海基中段防御系统，它们是发展的重点；二是已经部署的“爱国者”PAC-3系统、“末段高空区域防御”系统等末段防御系统；三是开发中的助推段防御系统，主要包括机载激光武器和天基动能拦截系统。
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