2015年　國外軍用對地觀測衛星發展回顧

劉韜 徐冰 （北京空間科技信息研究所）

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2015年國外軍用對地觀測衛星發展回顧

2015 Year in Review：
Foreign Military Earth Observation Satellites

劉韜 徐冰 （北京空間科技信息研究所）

2015年，國外共有3個國家發射了7顆軍用對地觀測衛星，這些國家分別是俄羅斯、美國和日本，其中俄羅斯發射數量最多，達到3顆，美國2顆，日本2顆。從衛星類型來看，光學成像偵察衛星仍然最多，為4顆，雷達成像偵察衛星1顆，電子偵察衛星2顆。

1 俄羅斯

俄羅斯在2015年共發射3顆光學成像偵察衛星，成為本年度該類衛星發射最多的國家，大大加強了俄羅斯軍事成像偵察與測繪能力。

大幅增強軍用天基光學測繪能力

2015年2月27日，俄羅斯成功發射首顆高分辨率傳輸型軍用光學測繪衛星—獵豹－M1（Bars－M1）衛星，彌補了民用資源－DK、P（Resurs－DK、P）衛星在軍用測繪方面的能力不足，增強了軍用大比例尺天基光學測繪能力，并提高全球測繪的時效性。目前，俄羅斯已規劃6顆獵豹－M衛星，計劃3年內發射3顆，這將使俄羅斯具有全球高時效性軍用地圖測繪能力，為其軍事斗爭提供關鍵支撐作用。

“獵豹”項目始于20世紀90年代中期，旨在替代琥珀－1KFT（Yantar－1KFT）衛星，但該項目在2000年初被叫停。2007年，俄羅斯重啟“天基制圖”項目，項目名稱定為獵豹－M，是“獵豹”項目的后續發展項目，由俄羅斯國防部和聯邦航天局（Roskosmos）聯合撥款。

獵豹－M衛星代號14F148，放棄了傳統的“琥珀”衛星平臺而采用新平臺，有效載荷包括雙線陣立體測繪相機和激光高度計，衛星質量約4t，設計壽命5年，空間分辨率最高1.1m。衛星結構主要包括有效載荷模塊（MTsA）、服務艙（MSS）和推進系統（SVIT）。

俄羅斯獵豹－M衛星結構

獵豹－M衛星的有效載荷模塊包括“卡拉特”（Karat）雙線陣立體測繪相機和激光高度計。雙線陣立體測繪相機也稱光電復合（OEK）望遠鏡，基于3個透鏡組設計。激光高度計由2個激光發射器、激光測距儀、鏡面反射器和姿態控制傳感器組成，它能夠在難以獲取地面控制點的情況下進行測量，將進一步提高測量精度。由于獵豹－M衛星的有效載荷模塊無法承受因空間環境中溫度的劇烈變化而造成的微小變化影響，因此為確保其一直處于最佳位置狀態，被安裝在“形狀穩定的儀器裝載平臺”（RSNKP）上。該平臺由碳基復合材料制成，具有在地球軌道最極端溫度變化條件下的精確形狀保持能力。

裝配中的俄羅斯角色－3衛星

同月發射2顆光學成像偵察衛星

2015年6月5日，俄羅斯利用“聯盟”運載火箭成功發射1顆琥珀－4K2M－10返回式衛星，也稱為鈷－M（Kobalt－M）衛星。6月23日，俄羅斯又用“聯盟”運載火箭從同一發射中心成功發射1顆角色－3（Presona-3）光學成像偵察衛星。這2次軍用衛星的成功發射將極大增強俄羅斯的天基偵察能力。

目前，琥珀－4K2M衛星作為過渡型號仍在承擔偵察任務。琥珀－4K2M是琥珀－4K2衛星的改進型，于2004年9月24日首次發射。該型衛星由進步中央特別設計局研制，其典型配置包括“琥珀”平臺、1個主返回艙和2個小型膠卷艙。琥珀－4K2M衛星質量為6600kg，通常部署在高180km×330km的低地球軌道，在軌壽命從原來的60天提高到120天左右。其所拍攝圖像的最高空間分辨率可達0.2m，但從膠卷返回到交付圖像至少需要1個月左右。

“角色”是俄羅斯新一代傳輸型軍用光學成像偵察衛星，采用資源－DK衛星平臺，而資源－DK衛星平臺是在“琥珀”系列衛星平臺的基礎上發展而來的。“角色”衛星發射質量6500kg，主體呈圓柱體，長7 m，最大直徑2.7m。衛星采用太陽同步近圓軌道，軌道高732km×714km、傾角98.3°，設計壽命7年。“角色”衛星光學系統采用科爾施（Korsch）型三鏡消像散全反射望遠鏡，光學口徑1.5m，焦距20m，相對孔徑f/13.3。相機焦平面單元由光學科研生產聯合體（NPO Opteks）研制，CCD器件采用俄羅斯電光科研生產聯合體（NPP Elar）研制的ELCT1080v1U型，像元尺寸9μm，星下點全色分辨率達0.33m。

角色－3衛星帶有激光數據傳輸系統（BA MLSPI），可通過俄羅斯“射線”[Luch，也稱奧林帕斯－K1（Olimp－K1）]和射線－5B地球靜止軌道數據中繼衛星向地面傳輸數據，該激光數據通信載荷由俄羅斯精密設備股份公司（NPK SPP）研制。

2 美國

美國僅有1次軍用對地觀測衛星發射活動。2015 年10月8日，利用宇宙神－5（Atlas－5）運載火箭將2顆低軌電子偵察衛星—海軍海洋監視系統－3－7A、7B（NOSS－3－7A、7B）送入預定軌道。海軍海洋監視系統－3系列衛星為美軍高度保密的電子偵察衛星，技術細節未知。此次發射的2顆衛星是第三代第7對衛星，由洛馬公司研制，代號“入侵者”。海軍海洋監視系統－3系列衛星由美國國家偵察局（NRO）負責系統和運行管理，主要為美國海軍提供海洋廣域監視，監視對方艦隊的位置、航行方向和速度。該系列衛星質量4t，設計壽命8年，運行于高1100km、傾角63.4°的近圓軌道。海軍海洋監視系統－3采用雙星時差和頻差相結合的定位體制，對海上艦船的定位精度優于2km。

3 日本

2015年，日本采取一系列舉動將原“航天開發僅限于和平利用”的承諾撕得粉碎，走上了快速發展軍事航天的道路。日本于2月1日發射1顆“情報收集衛星-雷達”備份星（IGS-R Spare）。3月26日發射1顆情報收集衛星-光學－5（IGS－O5），這顆光學成像偵察衛星是日本發展的第三代首顆“情報收集衛星-光學”，分辨率達到0.4m，具有世界先進水平。

日本“情報收集衛星”現有星座和未來星座對比圖

2015年11月，日本提出新版航天基本計劃進度表，擬將現有“情報收集衛星”系統由4顆擴展到10顆，從“成像偵察向高時效性成像偵察+高速數據傳輸”過渡，未來系統實戰能力將大幅增強；大力發展快響型偵察衛星，涵蓋光學成像、雷達成像和電子偵察，將大幅加強其衛星戰術應用能力。

積極發展快響型光學成像偵察衛星，完善體系能力

在體系方面，日本加速快響型衛星的發展，如果成功部署，將成為國外第2個具備“常規+快響”能力的國家。2015年2月9日，日本防衛省根據新版《宇宙基本計劃》的要求，提出了發展快響型小衛星計劃的總體構想，將發展“一旦在軌衛星失效，可在5天內發射應急替代的衛星”。日本擬通過“艾普斯龍”（Epsilon）火箭或機載空中發射系統，將模塊化衛星快速發射入軌，目前重點發展能快速發射的對地觀測衛星。日本快響型小衛星質量約小于500kg。

更新骨干衛星體系星座構型

在系統升級方面，2015年9月，日本宇宙政策委員會（隸屬內閣府）下屬宇宙安全保障分會召開了成立后的第六次會議，對2016年度與空間安全相關的預算申請進行了聽審。內閣衛星情報中心（CSIC）向宇宙政策委員會提出了增加目前“情報收集衛星”星座的衛星數量，以及增加新型光學和雷達衛星的意愿。目前，由4顆衛星（2顆光學和2顆雷達）組成的“情報收集衛星”星座重訪頻率低，時效性差，僅可以實現對任意地點進行1天1次的拍攝。因此，為了提高重訪頻率和時效性，建議把“情報收集衛星”星座數量由現在的4顆增至8顆，并與2顆數據中繼衛星配合使用。

分辨能力持續提升

在能力升級方面，2015年3月26日，日本發射了第三代首顆“情報收集衛星-光學”業務星，此前，日本曾發射了情報收集衛星-光學－5V試驗星，用于驗證第三代光學成像技術。與第二代光學衛星相比，第三代衛星分辨率進一步提高到0.4m。

4 其他國家

除上述國家在2015年發射了軍用對地觀測衛星外，其他國家也在2015年取得相關實質性進展。

以色列升級光學成像偵察衛星

2015年，以色列曝光了新型軍民兩用衛星發展計劃。以色列商業衛星圖像提供商—圖像衛星國際公司（ImageSat）正在研制地球遙感觀測衛星－C（EROS－C），以色列航空航天工業公司（IAI）是主承包商，預計2017年后發射。地球遙感觀測衛星－C的分辨率將達到美國數字地球公司（DigitalGlobe）世界觀測-3（WorldView-3）0.3m分辨率水平。

圖像衛星國際公司表示當前地球遙感觀測衛星－B的0.7m分辨率圖像能夠滿足軍事用戶需求，但是市場對圖像的需求正朝著越來越高的分辨率發展。在地球遙感觀測衛星－C論證中，以色列航空航天工業公司和圖像衛星國際公司否定了重采樣方案，原因是重采樣圖像信息量較少。目前，除美國數字地球公司外，其他商業衛星圖像提供商的數據產品分辨率基本都低于0.7m，雖然空客防務與航天公司（ABS）發布的產品分辨率可達0.5m，但相關產品是通過法國“昴宿星”（Pleiades）拍攝的2幅圖像重采樣處理生成的。

土耳其高分辨率光學成像偵察衛星取得新進展

土耳其格克蒂爾克－1在軌飛行示意圖

2015年，土耳其從法國進口的高分辨率光學成像偵察衛星以及土耳其的衛星組裝、集成與試驗中心（AIT）建設取得新進展。2015年，土耳其高分辨率光學成像偵察衛星格克蒂爾克－1（Gokturk－1）由主承包商泰雷茲-阿萊尼亞航天法國公司（TAS）交付。土耳其國防工業局（SSM）負責格克蒂爾克－1衛星的采辦，土耳其空軍為用戶，該合同價值3億歐元（約3.23億美元）。合同還包括衛星組裝、集成與試驗中心的建設，該中心于2015年中旬建成，有助于土耳其走向自主發展衛星技術的道路。合同中還包括長期的格克蒂爾克－1b衛星。如果格克蒂爾克－1衛星發射失敗，土耳其國防工業局要求有充足的備用部件，以便第2顆衛星可以在2年內制造完成并發射升空。格克蒂爾克－1衛星運行在高681km的太陽同步軌道，設計壽命7年，衛星質量約1000kg，安裝砷化鎵太陽電池翼。格克蒂爾克－1衛星計劃由“織女星”（Vega）火箭發射。

法國第3顆“光學空間段”（CSO）成像偵察衛星

法國新一代光學成像偵察衛星獲得新進展

法國第3顆“光學空間段”（CSO）成像偵察衛星在2015年獲得資金支持。2015年3月，法、德達成初步協議，德國將為法國開發的第3顆“光學空間段”成像偵察衛星投入部分資金，作為回報，德國可獲得“光學空間段”三星星座20%的圖像數據。德國的投資比例近50%，相關協議備忘錄已經簽署完畢，但最終合同尚未簽署。該備忘錄除明確共同出資建設第3顆“光學空間段”衛星外，還包括法國投資德國的第二代SARah雷達偵察衛星地面段，換取衛星數據；德國采購法國的地面接收硬件設施，用于接收“光學空間段”星座數據。

法國前2顆“光學空間段”衛星的研制合同于2010年授出，合同金額為7.95億歐元（約10億美元），該合同還提及法國希望與其他歐洲合作伙伴共同出資建設第3顆“光學空間段”衛星的意愿。目前，前2顆“光學空間段”衛星正在由空客防務與航天公司和泰雷茲-阿萊尼亞航天公司研制，計劃分別于2017和2018年發射。“光學空間段”衛星分辨率保密，但工業部門表示其空間分辨率優于0.5m，敏捷能力優于法國現役軍用“太陽神”（Helios）衛星和軍民兩用的“昴宿星”。

意大利與以色列合作發展高分辨率光學成像偵察衛星

以色列于2015年曝光了下一代光學成像偵察衛星的發展計劃，其中披露了2012年7月以色列航空航天工業公司與意大利國防部簽署了一份1.82億美元合同，用于研制質量為400kg的光學衛星－3000 （OptSat－3000），計劃于2016年發射。光學衛星－3000是以色列研制的下一代光學成像偵察衛星，能力將強于目前在軌的地球遙感觀測衛星－B，分辨率可達0.3m。

5 結束語

2015年國外軍用對地觀測衛星呈現出幾點重要趨勢：

我國周邊國家光學成像偵察衛星發展駛向快車道

日、印等國向更高的空間分辨率發展，印度明確提出以優于0.3m分辨率為目標。日本制定了雄心勃勃的光學成像偵察衛星發展計劃，未來在軌衛星數量將大幅度增長，這一發展趨勢值得我國高度關注。而日本有望成為繼美國之后第2個發射快響型衛星的國家。

航天強國重視偵察衛星數據傳輸能力的提升

據報道，俄羅斯已在新型“角色”光學成像偵察衛星上安裝了激光通信載荷，可快速將數據上傳至地球靜止軌道通信衛星，再回傳地面，縮短了數據的回傳時間。日本在新型“情報收集衛星”星座中明確提出要與數據中繼衛星配合使用，提升偵察衛星數據傳輸能力在支持戰術應用方面將起到重要作用。