國外偵察衛星那些事兒

謝 博

國外偵察衛星那些事兒

謝 博

8月12日晚，天津港瑞海公司危險品倉庫發生起火，10分鐘后連發兩次爆炸。事發不到幾個小時，日本、韓國就利用衛星上的紅外遙感器拍攝到了爆炸地區的火光。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星和成像偵察衛星分辨率很高，應該也獲得了更清晰的可見光和紅外照片，只是由于是軍用衛星，所以沒有對外公布。偵察衛星的預警和情報能力自海灣戰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，在偵察衛星領域展開競爭。

美國獨占鰲頭

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

1960年8月，美國成功發射了世界第1顆偵察衛星—“鎖眼”1號（又叫“發現者”13號）光學成像偵察衛星。至今，美國已發展了6代“鎖眼”系列光學成像偵察衛星。現役的“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略發揮了重要作用。例如，在2011年多國聯軍對利比亞發動空襲的前后，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方案，更高效率地打擊敵方有生力量，減少戰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“間諜衛星之王”。該衛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監視。該衛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，在冷戰時期，由于蘇聯大部分領土經常被云層覆蓋，使美國難以及時搜集蘇聯的重要情報。

雷達成像偵察衛星可以彌補光學成像偵察衛星的不足，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，發現藏在地下數米深處的設施。1988 年12月2日，美國首顆雷達成像偵察衛星“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，美國開始發展新一代雷達成像偵察衛星—“未來成像體系”，其首顆衛星在2010年9月20日升空。與“長曲棍球”衛星相比，“未來成像體系”衛星改用逆行軌道，軌道高度提升了約450千米，雷達功率也得到大幅提高。美國計劃發射5顆“未來成像體系”衛星，目前已經發射3顆。

電子偵察衛星也是美國偵察衛星系統的重要組成部分。1962年5月15日，美國發射了世界第1顆電子偵察衛星。此后，美國共發展了4代9種電子偵察衛星，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，可同時監聽上千個地面信號源。但是，美國早期電子偵察衛星也存在問題。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星。2014年，美國成功將NROL-67偵察衛星送入太空，外界猜測這顆衛星是美國新一代電子偵察衛星，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號雷達成像偵察衛星示意圖

以色列小巧玲瓏

第4次中東戰爭期間，以色列一度遭遇阿拉伯聯軍圍攻，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星拍攝的照片多次獲得戰斗勝利，但期間也發現一些問題。例如，由于獲取衛星照片的傳遞環節諸多，所以無法及時得到最新的衛星照片，并且一些衛星照片缺乏系統性，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星，并于1988年9月19日成功發射了名叫“地平線”1號的試驗型光學成像偵察衛星，從而成為世界上第8個自行研制并發射衛星的國家，也是世界上第3個擁有偵察衛星的國家。

目前，以色列已先后發射3代共9顆“地平線”系列成像偵察衛星，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星外，其余均為光學成像偵察衛星。

為了降低費用，“地平線”系列成像偵察衛星都是小衛星，每顆衛星質量只有300千克左右，但性能均非常優異。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星。

2014年，以色列成功發射了“地平線”10號雷達成像偵察衛星。它是第4代“地平線”衛星的代表，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星圖像。該衛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域畫面，組合形成給定區域的一幅較大圖像，分辨率為1.8米。

成像衛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，發展非常緩慢。1999年爆發的科索沃戰爭使歐洲軍界開始覺醒。在這場戰爭中，歐洲部隊主要依靠美國偵察衛星所提供的情報實施作戰計劃，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展偵察衛星。

以法國為主研制的“太陽神”光學成像偵察衛星先后發射了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，被用于繪制戰場地圖，監視恐怖主義威脅，強化裁軍與不擴散條約。目前，法國正在研發分辨率可達0.1米的第3代“太陽神”偵察衛星。

在2006年以前，歐洲只擁有光學成像偵察衛星，而沒有雷達成像偵察衛星，所以在天氣不好的時候很難發揮作用。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星。2006年12月19日，由德國研制的歐洲首顆雷達成像偵察衛星—“合成孔徑雷達-放大鏡”升空。這是德國的第1顆偵察衛星，引起了世界軍事航天界的廣泛關注。此后，德國又發射了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”是小衛星，質量只有770千克，并采用星座方式運行，由俄羅斯火箭發射，性能好、成本低、風險小。“合成孔徑雷達-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星和導彈預警衛星，現已發射了“蜂群”小型試驗電子偵察衛星和“螺旋”微型導彈預警演示衛星。

日本雙管齊下

1998年8月31日，朝鮮發射的一枚“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星。

2003年3月28日，日本用一枚國產火箭成功發射了該國第1顆光學成像偵察衛星（“光學”1號）和第1顆雷達成像偵察衛星（“雷達”1號），它使日本成為繼美國、蘇聯、以色列和法國之后第5個擁有光學成像偵察衛星的國家，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”系列衛星已各發射4顆，另外各有1顆發射失敗。其中“光學”1號、2號是日本第1代光學成像偵察衛星，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”成像偵察衛星和2顆“雷達”成像偵察衛星組成的全球情報處理系統，以保證每天可以對地球上任何地點至少偵察1次。

日本現已開始研究第3代成像偵察衛星，目的是強化監視朝鮮核設施，使偵察衛星小型化、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，在成像偵察衛星領域有一個特殊景象：昔日成像偵察衛星“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。

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

2013年6月27日，俄羅斯用“飛箭”火箭成功發射了“禿鷹”-E1衛星。該衛星是俄羅斯軍隊的首顆雷達衛星，載有S頻段合成孔徑雷達，既可實現對地面的連續掃描，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星送入太空。該衛星分辨率為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星領域。印度研發的“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年發射，全色分辨率0.3米，幅寬為6千米。

結 語

從問世到現在，偵察衛星的發展已有50多年的歷史。目前，有研發偵察衛星能力的國家，都把成像偵察衛星作為主要的發展對象，并將更多地使用雷達成像偵察衛星，進一步提高分辨率，使其逼近光學成像偵察衛星的水平。發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星，則是更高級別的目標。

責任編輯：劉靖鑫