謝 博

國外偵察衛(wèi)星那些事兒

謝 博

8月12日晚，天津港瑞海公司危險品倉庫發(fā)生起火，10分鐘后連發(fā)兩次爆炸。事發(fā)不到幾個小時，日本、韓國就利用衛(wèi)星上的紅外遙感器拍攝到了爆炸地區(qū)的火光。這說明，日本實際具有了一定的彈道導彈紅外預警能力，只是分辨率較低。其實，美國等國的導彈預警衛(wèi)星和成像偵察衛(wèi)星分辨率很高，應該也獲得了更清晰的可見光和紅外照片，只是由于是軍用衛(wèi)星，所以沒有對外公布。偵察衛(wèi)星的預警和情報能力自海灣戰(zhàn)爭顯示出巨大的作用和潛力以來，日益受到各國的重視，各主要軍事強國更是投入極大的人力物力，在偵察衛(wèi)星領域展開競爭。

美國獨占鰲頭

在偵察衛(wèi)星領域，美國在種類、數(shù)量和技術的先進性上都居世界第一。美國的偵察衛(wèi)星系統(tǒng)由軍事專用、民為軍用和商為軍用3種方式構成。

1960年8月，美國成功發(fā)射了世界第1顆偵察衛(wèi)星—“鎖眼”1號（又叫“發(fā)現(xiàn)者”13號）光學成像偵察衛(wèi)星。至今，美國已發(fā)展了6代“鎖眼”系列光學成像偵察衛(wèi)星?，F(xiàn)役的“鎖眼”12號分辨率最高，達0.1米。

“鎖眼”12號的升空，為美國的全球軍事戰(zhàn)略發(fā)揮了重要作用。例如，在2011年多國聯(lián)軍對利比亞發(fā)動空襲的前后，美國利用“鎖眼”12號提前確定了利比亞地面部隊與防空火力的部署情況，并對空襲打擊的效果進行評估，為指揮人員確定作戰(zhàn)方案，更高效率地打擊敵方有生力量，減少戰(zhàn)斗損失做出了巨大貢獻。

近年，美國五角大樓正在研究一種新的光學成像偵察衛(wèi)星，它在距地面3.6萬千米高的地球靜止軌道運行，其靈敏的鏡頭可一次性捕捉地球40%的地表圖像，且能在任何時候傳回實時高分辨率視頻與圖像，媒體將它稱為“間諜衛(wèi)星之王”。該衛(wèi)星的特征是同時具有高時間分辨率和空間分辨率，可以對重要目標進行長期連續(xù)監(jiān)視。該衛(wèi)星擬采用超級薄膜鏡頭，這種薄膜材質只有廚房用鋁箔包裝紙那么厚，與傳統(tǒng)光學鏡頭反射光線不同，它能夠衍射光線，并具有延展性，能先以折疊形式送入太空軌道，然后根據(jù)需求可伸展到直徑20米左右，當前最大的地面望遠鏡鏡頭直徑也只有它的一半。

不過，像“鎖眼”12號這樣的光學成像偵察衛(wèi)星有一個先天不足，即天氣不好時難以完成任務。例如，在冷戰(zhàn)時期，由于蘇聯(lián)大部分領土經常被云層覆蓋，使美國難以及時搜集蘇聯(lián)的重要情報。

雷達成像偵察衛(wèi)星可以彌補光學成像偵察衛(wèi)星的不足，由于波長要比可見光或紅外光的波長長得多，因此不僅能全天時、全天候隨時對目標成像，還能穿透干燥的地表，發(fā)現(xiàn)藏在地下數(shù)米深處的設施。1988 年12月2日，美國首顆雷達成像偵察衛(wèi)星“長曲棍球”升空。1991年1月17日，在美軍對伊拉克實施“沙漠風暴”行動之前，薩達姆讓共和國衛(wèi)隊進入掩體，以躲避轟炸，保存實力。這一招確實讓美國“鎖眼”12號成了“睜眼瞎”，但是美國利用“長曲棍球”像X光機一樣透視了伊拉克掩體的內部，結果使所有藏在沙堆下的伊拉克坦克、管路暴露無遺。

20世紀90年代末，美國開始發(fā)展新一代雷達成像偵察衛(wèi)星—“未來成像體系”，其首顆衛(wèi)星在2010年9月20日升空。與“長曲棍球”衛(wèi)星相比，“未來成像體系”衛(wèi)星改用逆行軌道，軌道高度提升了約450千米，雷達功率也得到大幅提高。美國計劃發(fā)射5顆“未來成像體系”衛(wèi)星，目前已經發(fā)射3顆。

電子偵察衛(wèi)星也是美國偵察衛(wèi)星系統(tǒng)的重要組成部分。1962年5月15日，美國發(fā)射了世界第1顆電子偵察衛(wèi)星。此后，美國共發(fā)展了4代9種電子偵察衛(wèi)星，目前在軌服役的包括“水星”“顧問”和“軍號”等，其主要特點是裝有大型天線，可同時監(jiān)聽上千個地面信號源。但是，美國早期電子偵察衛(wèi)星也存在問題。例如，它無法偵聽到地下有線通信網的信號。在伊拉克戰(zhàn)爭中，伊拉克盡量不用無線通信方式或利用無線通信方式傳輸假情報，結果使美英聯(lián)軍收獲不大并時有上當。所以，美國又開始研制新的電子偵察衛(wèi)星。2014年，美國成功將NROL-67偵察衛(wèi)星送入太空，外界猜測這顆衛(wèi)星是美國新一代電子偵察衛(wèi)星，運行在地球同步軌道。

美國“鎖眼”12號拍攝的阿富汗本·拉登基地

以色列“地平線”8號雷達成像偵察衛(wèi)星示意圖

以色列小巧玲瓏

第4次中東戰(zhàn)爭期間，以色列一度遭遇阿拉伯聯(lián)軍圍攻，在幾乎全軍覆沒時，美國最先送來的援助不是大批軍火，而是幾張顯示埃及軍隊防線空隙的衛(wèi)星照片，正是依靠這份價值連城的情報，以色列國防軍才得以絕地大反攻，化險為夷。

雖然以色列依靠美國偵察衛(wèi)星拍攝的照片多次獲得戰(zhàn)斗勝利，但期間也發(fā)現(xiàn)一些問題。例如，由于獲取衛(wèi)星照片的傳遞環(huán)節(jié)諸多，所以無法及時得到最新的衛(wèi)星照片，并且一些衛(wèi)星照片缺乏系統(tǒng)性，很難被使用。為此，以色列從20世紀80年代開始自己研制成像偵察衛(wèi)星，并于1988年9月19日成功發(fā)射了名叫“地平線”1號的試驗型光學成像偵察衛(wèi)星，從而成為世界上第8個自行研制并發(fā)射衛(wèi)星的國家，也是世界上第3個擁有偵察衛(wèi)星的國家。

目前，以色列已先后發(fā)射3代共9顆“地平線”系列成像偵察衛(wèi)星，其中“地平線”1號、2號為第1代，“地平線”3號、4號為第2代，“地平線”5號～9號為第3代。除了“地平線”8號是雷達成像偵察衛(wèi)星外，其余均為光學成像偵察衛(wèi)星。

為了降低費用，“地平線”系列成像偵察衛(wèi)星都是小衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星質量只有300千克左右，但性能均非常優(yōu)異。目前在軌服役的“地平線”5號、7號、9號分辨率為0.5米，載有合成孔徑雷達的“地平線”8號分辨率為1米，是世界上最小的光學成像偵察衛(wèi)星。

2014年，以色列成功發(fā)射了“地平線”10號雷達成像偵察衛(wèi)星。它是第4代“地平線”衛(wèi)星的代表，質量約400千克，具備高度的敏捷性和自主性，可拍攝大量高清晰衛(wèi)星圖像。該衛(wèi)星采用的小型平臺可適應多種類型有效載荷，攜帶全色/多譜段相機。由于采用光學拼接技術，所以具有圖像融合生成能力。“地平線”10號裝有1臺高分辨率合成孔徑雷達，此雷達重約100千克，功率1600瓦，包括大型陣饋和可展開網狀天線，工作在X波段，中心頻率9.59吉赫茲。其寬測繪帶掃描模式分辨率為8米；聚束模式分辨率優(yōu)于1米；帶條模式成像沿飛行方向分辨率為3米；鑲嵌模式可獲取多個目標區(qū)域畫面，組合形成給定區(qū)域的一幅較大圖像，分辨率為1.8米。

成像衛(wèi)星拍攝的地面高清圖片

歐洲獨立自主

長期以來，歐洲在軍事航天方面一直依賴于美國，發(fā)展非常緩慢。1999年爆發(fā)的科索沃戰(zhàn)爭使歐洲軍界開始覺醒。在這場戰(zhàn)爭中，歐洲部隊主要依靠美國偵察衛(wèi)星所提供的情報實施作戰(zhàn)計劃，使歐洲處于被動局面。痛定思痛，為了在軍事航天上減少對美國的依賴，歐洲近些年來積極發(fā)展偵察衛(wèi)星。

以法國為主研制的“太陽神”光學成像偵察衛(wèi)星先后發(fā)射了4顆，其中“太陽神”1號A、1號B為第1代，分辨率為1米；“太陽神”2號A、2號B為第2代，分辨率為0.5米。其實，在科索沃沖突中，第1代“太陽神”已經升空，首次作為一種實戰(zhàn)工具，被成功地用于空襲計劃的制定和轟炸效果的分析等。但第1代“太陽神”與美國的衛(wèi)星相比差距較大，為此歐洲又研制了第2代“太陽神”，并在黎巴嫩、阿富汗、乍得和達爾富爾等軍事行動中證明了它的價值，被用于繪制戰(zhàn)場地圖，監(jiān)視恐怖主義威脅，強化裁軍與不擴散條約。目前，法國正在研發(fā)分辨率可達0.1米的第3代“太陽神”偵察衛(wèi)星。

在2006年以前，歐洲只擁有光學成像偵察衛(wèi)星，而沒有雷達成像偵察衛(wèi)星，所以在天氣不好的時候很難發(fā)揮作用。而歐洲許多國家天氣多變，常常陰云密布，所以急需擁有能全天時、全天候觀測的雷達成像偵察衛(wèi)星。2006年12月19日，由德國研制的歐洲首顆雷達成像偵察衛(wèi)星—“合成孔徑雷達-放大鏡”升空。這是德國的第1顆偵察衛(wèi)星，引起了世界軍事航天界的廣泛關注。此后，德國又發(fā)射了4顆組成星座，每天可以提供30幅以上從北緯80°～南緯80°的圖像。與美國“長曲棍球”不同，“合成孔徑雷達-放大鏡”是小衛(wèi)星，質量只有770千克，并采用星座方式運行，由俄羅斯火箭發(fā)射，性能好、成本低、風險小?！昂铣煽讖嚼走_-放大鏡”的分辨率約為0.7米，可以辨認運動中的汽車及飛機型號，并能識別地面“特殊設施”。

2014年，西班牙的“德莫斯”2號軍民兩用高分辨率衛(wèi)星升空。它載有多光譜推掃式成像儀，全色分辨率為0.75米，設計壽命7年。

歐洲還在研制電子偵察衛(wèi)星和導彈預警衛(wèi)星，現(xiàn)已發(fā)射了“蜂群”小型試驗電子偵察衛(wèi)星和“螺旋”微型導彈預警演示衛(wèi)星。

日本雙管齊下

1998年8月31日，朝鮮發(fā)射的一枚“大浦洞”導彈從日本高空掠過，使日本驚出一身冷汗，并以此為借口，開始研制成像偵察衛(wèi)星。

2003年3月28日，日本用一枚國產火箭成功發(fā)射了該國第1顆光學成像偵察衛(wèi)星（“光學”1號）和第1顆雷達成像偵察衛(wèi)星（“雷達”1號），它使日本成為繼美國、蘇聯(lián)、以色列和法國之后第5個擁有光學成像偵察衛(wèi)星的國家，以及繼美蘇之后世界第3個擁有雷達成像偵察衛(wèi)星的國家，在全球產生巨大反響。

至今，日本“光學”和“雷達”系列衛(wèi)星已各發(fā)射4顆，另外各有1顆發(fā)射失敗。其中“光學”1號、2號是日本第1代光學成像偵察衛(wèi)星，分辨率為1米，“光學”3號和4號是日本第2代光學成像偵察衛(wèi)星，分辨率為0.6米；“雷達”1號、2號是日本第1代雷達成像偵察衛(wèi)星，分辨率為3米，“雷達”3號、4號是日本第2代雷達成像偵察衛(wèi)星，分辨率為1米。

日本已于2013年建成由2顆“光學”成像偵察衛(wèi)星和2顆“雷達”成像偵察衛(wèi)星組成的全球情報處理系統(tǒng)，以保證每天可以對地球上任何地點至少偵察1次。

日本現(xiàn)已開始研究第3代成像偵察衛(wèi)星，目的是強化監(jiān)視朝鮮核設施，使偵察衛(wèi)星小型化、輕量化，進一步提高機動性，對地面進行拍攝時，在有限的最佳攝影瞬間拍攝更多的圖像。

各國此起彼伏

目前，在成像偵察衛(wèi)星領域有一個特殊景象：昔日成像偵察衛(wèi)星“大腕”俄羅斯日漸衰落，而以色列、德國、日本和印度正在悄然崛起。

在冷戰(zhàn)時期，蘇聯(lián)曾研制和發(fā)射了大量的偵察衛(wèi)星，無論在數(shù)量上還是在種類上都可以與美國抗衡。蘇聯(lián)解體后，由于經濟不景氣，俄羅斯偵察衛(wèi)星日益衰落，衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量大減，鮮有新型偵察衛(wèi)星問世。

2013年6月27日，俄羅斯用“飛箭”火箭成功發(fā)射了“禿鷹”-E1衛(wèi)星。該衛(wèi)星是俄羅斯軍隊的首顆雷達衛(wèi)星，載有S頻段合成孔徑雷達，既可實現(xiàn)對地面的連續(xù)掃描，也可定點觀測，分辨率為1～3米。2014年，俄羅斯成功將“琥珀”-4K2M-9大型光學成像偵察衛(wèi)星送入太空。該衛(wèi)星分辨率為0.3米，成像期間可降低近至距地點150千米，把2個裝有膠片的再入艙送回地面。此外，主載荷艙將在衛(wèi)星任務末期返回地面，將剩余的膠片帶回。

法國組裝“群蜂”小型試驗電子偵察衛(wèi)星

與之相比，包括印度在內的一些其他國家目前也在進軍偵察衛(wèi)星領域。印度研發(fā)的“制圖”2 號B分辨率達0.8米。目前，印度正研制具有更高分辨率的“制圖”3號、4號，它們將于2015～2016年發(fā)射，全色分辨率0.3米，幅寬為6千米。

結 語

從問世到現(xiàn)在，偵察衛(wèi)星的發(fā)展已有50多年的歷史。目前，有研發(fā)偵察衛(wèi)星能力的國家，都把成像偵察衛(wèi)星作為主要的發(fā)展對象，并將更多地使用雷達成像偵察衛(wèi)星，進一步提高分辨率，使其逼近光學成像偵察衛(wèi)星的水平。發(fā)展同時載有光學成像和雷達成像兩種遙感器的成像偵察衛(wèi)星，則是更高級別的目標。

責任編輯：劉靖鑫