美國研制3.6萬公里高的靜止軌道光學(xué)偵察衛(wèi)星

日前，有媒體報(bào)道稱，美國國防部正在研究地球靜止軌道光學(xué)偵察衛(wèi)星，該衛(wèi)星運(yùn)行在3.6×104km高的地球同步軌道，可對地球40%的面積進(jìn)行持續(xù)偵察。由于地球靜止軌道光學(xué)偵察衛(wèi)星擁有超強(qiáng)的持續(xù)偵察能力，因此有“間諜衛(wèi)星之王”的稱號。

目前，世界各國現(xiàn)役光學(xué)偵查衛(wèi)星的運(yùn)行軌道高度一般集中在幾百km～1 000 km左右。有些光學(xué)偵察衛(wèi)星為了獲得更大的偵察視場，覆蓋更廣的范圍，運(yùn)行軌道會高于1 000 km。例如，美國的“8X”混合成像偵察衛(wèi)星，其運(yùn)行軌道高度為2000 km。還有聲名遠(yuǎn)揚(yáng)的美國KH-12“鎖眼”偵察衛(wèi)星，該衛(wèi)星全色分辨率可達(dá)0.1～0.15 m，運(yùn)行在近地點(diǎn)398 km，遠(yuǎn)地點(diǎn)869 km的太陽同步軌道上。

俗話說，站得高，看得遠(yuǎn)，現(xiàn)在站得高不僅要看得遠(yuǎn)，還要看得廣。由于提高衛(wèi)星軌道可使衛(wèi)星在偵察目標(biāo)上空駐留更長的時間，因此如果將衛(wèi)星軌道提升至地球靜止軌道，偵察衛(wèi)星就可實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的長時間監(jiān)視和偵察。且人造地球衛(wèi)星靜止軌道只有一條，軌道傾角為零，只要在軌道上均勻分布3顆衛(wèi)星，理論上就可以基本覆蓋全球。

地球靜止軌道光學(xué)偵察衛(wèi)星的高時效性和持續(xù)監(jiān)視偵察能力，已成為當(dāng)前光學(xué)偵察衛(wèi)星的一個重要發(fā)展方向。目前，部署靜止軌道光學(xué)偵察衛(wèi)星的難點(diǎn)主要集中在光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)相關(guān)資料，如果將全色分辨率為0.1 m的低軌道光學(xué)偵察衛(wèi)星調(diào)到靜止軌道，其理論分辨率將會降到18 m左右。但即便是這種分辨率，衛(wèi)星仍可以發(fā)現(xiàn)橋梁、公路等大型地面目標(biāo)。

現(xiàn)在靜止軌道光學(xué)偵察技術(shù)主要有可展開光學(xué)技術(shù)、稀疏孔徑成像技術(shù)等。目前，美國研制的衍射光學(xué)薄膜技術(shù)就是一種可展開光學(xué)技術(shù)。衛(wèi)星入軌后展開直徑為20 m的衍射光學(xué)薄膜，衛(wèi)星的凝視視場超過一千萬平方公里，分辨率可達(dá)2.5 m。根據(jù)美國國防先進(jìn)研究項(xiàng)目局的計(jì)劃，美國將分階段預(yù)研衍射光學(xué)薄膜技術(shù)，到2015年左右發(fā)射口徑為20 m的原型驗(yàn)證系統(tǒng)，力爭在2020年前后發(fā)射首顆衛(wèi)星。

一旦高分辨率靜止軌道光學(xué)成像技術(shù)達(dá)到實(shí)用化，人類將實(shí)現(xiàn)對地全時段持續(xù)監(jiān)視目標(biāo)的能力，這絕對是航天偵察領(lǐng)域的一次革命。因?yàn)殪o止軌道光學(xué)偵察衛(wèi)星的成像幅寬要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低軌道光學(xué)偵察衛(wèi)星，加上其通常采用的“凝視”技術(shù)，因此可同時觀測全視場內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象，這意味著其具備對運(yùn)動目標(biāo)的實(shí)時監(jiān)視能力，極大提高了衛(wèi)星使用方的戰(zhàn)場實(shí)時監(jiān)視和偵察能力。

此外，天基戰(zhàn)場實(shí)時監(jiān)視和偵察能力的提升，也有助于強(qiáng)化使用方對時間敏感目標(biāo)的打擊能力。現(xiàn)代戰(zhàn)爭對打擊時間敏感目標(biāo)的要求越來越迫切，對時間敏感目標(biāo)的打擊已經(jīng)成為奪取戰(zhàn)爭勝利的一個有效手段。以打擊航母為例，靜止軌道光學(xué)偵察衛(wèi)星利用其獨(dú)特的戰(zhàn)場實(shí)時監(jiān)視和偵察能力，可實(shí)時監(jiān)視移動中的航母，再結(jié)合海洋監(jiān)視衛(wèi)星和超視距雷達(dá)，就可以及時可靠地對航母編隊(duì)進(jìn)行監(jiān)視，為反航母作戰(zhàn)提供精確的實(shí)時信息。

雖然靜止軌道光學(xué)偵察衛(wèi)星技術(shù)還處于發(fā)展之中，但其廣闊的應(yīng)用前景已經(jīng)引起了各航天大國的高度重視。目前，美國、法國、俄羅斯等航天大國都正在積極發(fā)展靜止軌道光學(xué)偵察衛(wèi)星技術(shù)。