过去U-2飞行的主要不足是情报传递的延误。地面站传感器操纵员要为每种传感器人工提示目标，比如雷达探测到目标后，地面要花数小时才能让其它传感器也对这个目标进行侦察。
▲U-2S起飞
▲U-2S降落
▲U-2S的后视镜
▲U-2S准备起飞
▲高压舱准备模拟21000米高空座舱失压
1999年开始研制的多传感器灵敏侦察系统（MARS），大大加快了将目标精确坐标传到战场指挥员的速度，并增大了对侦察时机的把握。MARS将融合机上所有传感器的数据，以形成更及时的情报，还使各种传感器能互相自动提示目标，比如先由雷达以大范围搜索状态探测目标，然后在数秒内指示另一种传感器搜集详细数据。
▲起飞前穿着代偿服
▲2012年3月7日美国议员参观U-2基地飞行员正演示飞行中如何喝水(www.xing528.com)
目前，U-2的电子侦察组件、合成孔径雷达和多光谱传感器得到的目标数据传到作战部队的时间已减少到不超过几分钟。MARS非常模块化，可以只少量购买，需要时装在任何一架U-2上，也能用于“全球鹰”无人机等侦察平台。
U-2另一项重大改进是扩大了侦察目标的种类，主要是在飞机上首次应用广域多光谱传感器技术，它可以搜索约300个单独的波段，从而区别不同类型的物质，因为每种物质只在特定的波段反射光线，从而能探测出神经毒剂、制造核生化武器的材料，以及伪装起来的车辆等特殊目标。
▲U-2飞行员
U-2还采用自动目标识别（ATR）算法来减少必须传送的信息量，以便攻击方反应更迅速，争取在目标转移前就引导攻击机攻击。目前第5侦察中队已首批采用了增强型移动目标指示器。
这样的U-2，已经定位于集光电、红外、雷达图像，以及电子侦察和传统胶片照相于一身的“昼夜高空全天候防区外监视”平台，不再需要深入对方领空。为了将U-2融入美军的全球信息网等网络，美军已至少投入了10亿美元。由此形成的“网络中心战”能力，使数千千米外的技术人员也能控制U-2的机载侦察设备，侦察数据通过卫星中继，不光能发回美国，还能直接传给F-16等攻击平台。
到2025年，U-2S将耗尽预期的结构寿命，关于其后继者，美国空军曾提出新一代间谍飞机的任务需求，要求既能有人也可无人飞行，具有全面的侦察能力。驻韩美军原定2015年撤出U-2S，代之以“全球鹰”无人侦察机，但2012年1月决定，将U-2使用到2020年。
▲U-2型谱
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