電子偵察衛(wèi)星：神秘的太空之眼

文/ 龐之浩

▲ 2020 年12 月10 日美國(guó)東部時(shí)間20 時(shí)09 分（北京時(shí)間12 月11 日9 時(shí)09 分），德爾它4H 火箭執(zhí)行NROL-44 的發(fā)射任務(wù)

兩度在起飛前最后時(shí)刻被中止、先后推遲了3 個(gè)多月后，聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司的德爾它4H 重型運(yùn)載火箭終于在2020 年12 月10 日美國(guó)東部時(shí)間20 時(shí)09 分（北京時(shí)間12 月11 日9時(shí)09 分）從卡納維拉爾角太空軍基地第37B 號(hào)發(fā)射臺(tái)發(fā)射升空，執(zhí)行美國(guó)國(guó)家偵察辦公室一顆保密衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)，任務(wù)編號(hào)NROL-44。

很多人在關(guān)心火箭發(fā)射的同時(shí)，也非常關(guān)心該火箭所發(fā)射的衛(wèi)星。據(jù)猜測(cè)，這顆衛(wèi)星是運(yùn)行在地球靜止軌道的電子偵察衛(wèi)星“顧問”或“高級(jí)獵戶座”，有一個(gè)展開后直徑達(dá)100 米的大型碟狀天線，此天線為八角形構(gòu)型，攜帶了大量不同的天線陣列，能收集廣大區(qū)域內(nèi)的電子信號(hào)情報(bào)和通信信號(hào)等。

隨著信息戰(zhàn)的到來，電子偵察衛(wèi)星在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用變得越來越大。它具有偵察范圍廣、速度快、效率高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，且不受國(guó)界和天氣條件的限制，可對(duì)敵方雷達(dá)、通信等系統(tǒng)的傳輸信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的連續(xù)偵察監(jiān)視，獲取時(shí)效性很強(qiáng)的軍事情報(bào)，從而可及時(shí)獲得其軍用電子系統(tǒng)的性質(zhì)、位置和活動(dòng)情況以及新武器試驗(yàn)和裝備信息，了解敵方軍隊(duì)的調(diào)動(dòng)、部署及戰(zhàn)略意圖，已成為當(dāng)代情報(bào)偵察中必不可少的手段。目前，美國(guó)、俄羅斯和歐洲等都擁有這種衛(wèi)星。

▲ 2020 年8 月，NROL-44 任務(wù)首次發(fā)射前進(jìn)行的3D 投影燈光秀

▲ 2020 年8 月29 日北京時(shí)間15 時(shí)28 分，NROL-44 任務(wù)首次發(fā)射時(shí)，在倒計(jì)時(shí)進(jìn)行到火箭起飛前3 秒、火箭3 臺(tái)主發(fā)動(dòng)機(jī)之一已點(diǎn)火后被計(jì)算機(jī)自動(dòng)中止

美國(guó)：種類繁多 性能優(yōu)異

美國(guó)電子偵察衛(wèi)星已發(fā)展了多年，但非常保密，至今也沒有展露過真實(shí)的外貌，只有一些發(fā)燒友根據(jù)猜測(cè)畫了一些圖形。不過，從20 世紀(jì)90 年代初的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)起，美國(guó)電子偵察衛(wèi)星的一些信息逐漸顯現(xiàn)出來。

1990 年7 月29 日晨，美國(guó)電子偵察衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)伊拉克蘇制TALL KING雷達(dá)在停用數(shù)月后突然開機(jī)使用。根據(jù)當(dāng)時(shí)的形勢(shì)，情報(bào)專家分析認(rèn)為伊軍可能入侵了科威特。因此，便用電子偵察衛(wèi)星跟蹤收集伊軍軍用通信、化學(xué)武器、中程導(dǎo)彈等的部署信息，使美國(guó)決策當(dāng)局能提前掌握了伊軍入侵的情報(bào)。

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)前，美國(guó)先投入大量誘餌彈，使伊軍誤認(rèn)為攻擊開始了，于是便開啟隱蔽的防空雷達(dá)，美國(guó)電子偵察衛(wèi)星馬上偵收到這些雷達(dá)信號(hào)并定位，然后徹底摧毀了它們。同時(shí)，用電子偵察衛(wèi)星偵收同一雷達(dá)在受打擊前后的持續(xù)工作時(shí)間，可判斷該雷達(dá)的受損程度，從而評(píng)估打擊效果。

在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，通過電子偵察衛(wèi)星，美國(guó)監(jiān)聽到蘇軍指揮官指揮伊軍坦克作戰(zhàn)的聲音，并截獲了蘇軍向伊提供美軍偵察衛(wèi)星過頂時(shí)間表的信號(hào)，從而在與蘇聯(lián)的談判中占據(jù)了主動(dòng)。由于電子偵察衛(wèi)星截收了伊拉克發(fā)射的大部分無線電通信和雷達(dá)信號(hào)，監(jiān)聽了衛(wèi)星電話和背負(fù)式步話機(jī)的通話內(nèi)容，所以使伊軍每一枚導(dǎo)彈的發(fā)射、每一架飛機(jī)的起飛、每一輛坦克的出動(dòng)或每一部雷達(dá)的開機(jī)，都逃不出美國(guó)的嚴(yán)密監(jiān)視。

在2001 年美國(guó)對(duì)阿富汗實(shí)施的“持久自由行動(dòng)”、搜尋拉登、確定打擊目標(biāo)、檢驗(yàn)打擊效果的過程中，電子偵察衛(wèi)星起到了舉足輕重的作用，不僅截獲了拉登的電子郵件，還竊聽到他的電話，可謂超額完成任務(wù)。

從2003 年初伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)開始前到戰(zhàn)爭(zhēng)整個(gè)過程中，美國(guó)又故伎重演，一直用電子偵察衛(wèi)星負(fù)責(zé)監(jiān)聽伊拉克軍事基地、薩達(dá)姆車隊(duì)、總統(tǒng)官邸以及其他地區(qū)電話和無線電通話內(nèi)容。其中能監(jiān)聽大多數(shù)蜂窩電話的“軍號(hào)”電子偵察衛(wèi)星可把收集到的信息數(shù)據(jù)傳往科羅拉多州奧羅拉巴克利空軍基地進(jìn)行破譯。傳輸數(shù)據(jù)和破譯大約僅需要10 分鐘。

目前，美國(guó)的電子偵察衛(wèi)星功能最強(qiáng)，陣容也最齊全，并在實(shí)戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用。

1962 年5 月15 日，美國(guó)發(fā)射了世界第一顆電子偵察衛(wèi)星，至今已發(fā)展了4 代，其中第一代為低軌道衛(wèi)星，第二、三、四代主要為地球靜止軌道和大橢圓軌道衛(wèi)星。按工作軌道和任務(wù)的不同又可分為詳查型、普查型、特殊型、靜止軌道型、大橢圓軌道型和新型極軌道型等多種，或分為通信情報(bào)和電子情報(bào)偵察衛(wèi)星。

冷戰(zhàn)結(jié)束后，隨著世界政治格局的變化和衛(wèi)星技術(shù)的進(jìn)步，早期發(fā)展的“峽谷”“流紋巖”“小屋”“旋渦”“大酒瓶”和“折疊椅”等電子偵察衛(wèi)星，先后停止發(fā)射，并陸續(xù)退役。在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)已用“水星”“軍號(hào)”等第4 代電子偵察衛(wèi)星取代了海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中使用的“大酒瓶”“旋渦”等第3 代電子偵察衛(wèi)星，使偵察能力進(jìn)一步提高。

目前美國(guó)在軌服役的第4 代電子偵察衛(wèi)星包括“水星”“顧問”和“軍號(hào)”等，其主要特點(diǎn)是裝有大型天線，可同時(shí)監(jiān)聽上千個(gè)地面信號(hào)源。但是，它也存在問題，例如，無法有效偵聽到地下有線通信網(wǎng)的信號(hào)。在伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)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(bào)，結(jié)果使美英聯(lián)軍收獲不大并時(shí)有上當(dāng)。為此，美國(guó)又開始研制運(yùn)行在地球同步軌道的新一代電子偵察衛(wèi)星——“入侵者”，它具備星上數(shù)字信號(hào)處理與數(shù)字波束形成能力。

“水星”是靜止軌道電子偵察衛(wèi)星，采用長(zhǎng)約100 米的新型特種天線，主要用于截獲通信情報(bào)，測(cè)繪敵軍通信設(shè)備參數(shù)和配置地點(diǎn)，從而偵察其作戰(zhàn)序列和指揮關(guān)系，也用來偵聽通信內(nèi)容，傳回地面后進(jìn)行破譯。它不但能偵聽到低功率手機(jī)的通信信號(hào)，還可收集導(dǎo)彈試驗(yàn)時(shí)的遙測(cè)遙控信號(hào)及雷達(dá)信號(hào)等非通信電子信號(hào)。

“顧問”也是地球靜止軌道電子偵察衛(wèi)星，主要用于截獲地面的各類雷達(dá)、通信等電磁信號(hào)，精確測(cè)定敵軍雷達(dá)位置及性能參數(shù)，為己方制定作戰(zhàn)計(jì)劃、進(jìn)行干擾和打擊提供情報(bào)支持。

由美國(guó)空軍和中央情報(bào)局聯(lián)合使用的“軍號(hào)”重5 ～6 噸，天線直徑100 米，運(yùn)行在近地點(diǎn)360 千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)36800 千米的大橢圓軌道上，它吸收了當(dāng)今軍用航天系統(tǒng)中曾用過的最先進(jìn)的電子、天線和數(shù)傳技術(shù)，裝有復(fù)雜而精細(xì)的寬頻帶相控陣竊聽天線，展開后有一個(gè)足球場(chǎng)那么大。該星的入軌使美軍電子偵察能力躍上了新臺(tái)階，獲得了近似連續(xù)信號(hào)情報(bào)的偵察能力，可在奪取制信息權(quán)方面發(fā)揮重要作用。

目前，電子偵察衛(wèi)星正從低高度向高高度和地球靜止軌道發(fā)展，這得益于星上偵收機(jī)靈敏度的提高。在常年值守的電子偵察衛(wèi)星中，靜止軌道電子偵察衛(wèi)星有更多的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樾l(wèi)星軌道越高，地面覆蓋面就越寬，時(shí)效性也越好。

▲ “顧問”在軌飛行示意圖

▲ NROL-44 任務(wù)海報(bào)

蘇聯(lián)/俄羅斯：青黃不接 亟待發(fā)展

蘇聯(lián)于1967 年3 月首次發(fā)射電子偵察衛(wèi)星，在蘇聯(lián)解體前發(fā)射了近200顆，運(yùn)行在低地球軌道，用于偵收電子設(shè)施的電磁輻射信號(hào)，獲取情報(bào)信息，但壽命較短。其代號(hào)為“處女地”，共發(fā)展了4 代，重量一代比一代重，軌道一代比一代高，性能一代比一代強(qiáng)。“處女地”系列衛(wèi)星主體呈圓柱體；其下部安裝了兩個(gè)天線陣：一個(gè)是穿軌天線陣，一個(gè)是沿軌天線陣，共同組成交叉基線干涉儀；星體兩側(cè)對(duì)稱安裝了兩副太陽電池翼。

1967 年3 月～1976 年5 月 發(fā) 射了第一代“處女地”——“處女地O”，衛(wèi)星大多數(shù)運(yùn)行于高540 千米、傾角74 度的軌道，主要用于截獲雷達(dá)和通信信號(hào)，部分衛(wèi)星兼有軍事氣象任務(wù)。

1967 年10 月～1980 年初發(fā)射的“處女地OM”是第二代，由8 顆衛(wèi)星組網(wǎng)工作，用于偵聽外國(guó)軍事和政府部門的通信信號(hào)，搜集對(duì)方陸（海）上雷達(dá)信號(hào)，繪制周邊環(huán)境雷達(dá)部署圖，確定電子戰(zhàn)斗序列的范圍。

▲ 美國(guó)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中使用的“大酒瓶”電子偵察衛(wèi)星示意圖

▲ 美國(guó)“軍號(hào)”電子偵察衛(wèi)星示意圖

▲ 俄羅斯處女地2 號(hào)電子偵察衛(wèi)星

“處女地D”是第三代“處女地”的首顆星，于1970 年12 月18 日發(fā)射升空。它能大范圍截獲敵方雷達(dá)及通信信號(hào)，并兼有軍事氣象任務(wù)，還具備初步的星上處理能力。在1976 年以前，平均每年發(fā)射2 顆，之后每年發(fā)射4 顆，直到1994 年5 月25 日，每顆衛(wèi)星平均工作壽命18 個(gè)月。“處女地D”重2.5噸，運(yùn)行在高630 千米、傾角81 度的軌道，星上有效載荷與第2 代相似，主要有天線、10 部機(jī)械式掃描多信道接收機(jī)、1 套處理設(shè)備和2 臺(tái)磁記錄器，但增加了測(cè)向設(shè)備，磁記錄器的存儲(chǔ)量也擴(kuò)大了。其接收電子信號(hào)（主要是雷達(dá)信號(hào)）的頻率范圍是100 ～3600 兆赫，把它們分成10 個(gè)頻段，分別由星上的10 部接收機(jī)接收，且每部接收機(jī)都有獨(dú)立的天線系統(tǒng)。衛(wèi)星在進(jìn)行電子信號(hào)收集時(shí)，根據(jù)地面指令，對(duì)10 個(gè)波段中的若干指令波段依次進(jìn)行掃描。收到的電子信號(hào)在星上初步處理后，記錄到磁帶上，待過頂時(shí)重放給地面。它在搜索電子信號(hào)時(shí)，即可對(duì)10 個(gè)波段依次掃描，也能對(duì)某幾個(gè)波段組合掃描。接收機(jī)各波段調(diào)諧都是由高頻到低頻，采用機(jī)械裝置“步進(jìn)”式進(jìn)行，由指令機(jī)構(gòu)控制。

第四代“處女地”也稱“處女地2號(hào)”，是蘇聯(lián)/俄羅斯最復(fù)雜、最昂貴的幾種衛(wèi)星之一，首顆發(fā)射于1984 年9 月28 日，軌道高度860 千米、傾角71 度。“處女地2 號(hào)”采用三軸穩(wěn)定控制方式，以4 顆軌道間隔45 度的衛(wèi)星組網(wǎng)的方式工作，其每運(yùn)行14 圈可覆蓋全球1 遍，主要任務(wù)是截獲通信和電子信號(hào)，跟蹤美國(guó)和北約的艦船活動(dòng)。衛(wèi)星具有較強(qiáng)的星上處理能力，可將偵察數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地通過“急流”中繼衛(wèi)星傳給國(guó)內(nèi)地面站，而前3 代均用“存儲(chǔ)/重放”的方式傳輸數(shù)據(jù)。據(jù)稱，它不但有防止反衛(wèi)星武器襲擊的能力，還能攻擊其他衛(wèi)星。遺憾的是，蘇聯(lián)解體后，俄羅斯經(jīng)濟(jì)惡化，所以無法及時(shí)為星座發(fā)射補(bǔ)網(wǎng)衛(wèi)星，因而“處女地2 號(hào)”一直無法組成完整星座。

雖然蘇聯(lián)時(shí)期發(fā)射的電子偵察衛(wèi)星種類較多，但到俄羅斯時(shí)期卻只剩下“處女地D”和“處女地2 號(hào)”，這些衛(wèi)星可進(jìn)行全球范圍的電子偵察。在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，第3、4 代“處女地”截獲的戰(zhàn)區(qū)各類無線電信號(hào)為蘇俄海灣政策的制定提供了可靠依據(jù)。

1996 年，幾乎全球各主要報(bào)紙都報(bào)道了車臣反政府首腦“杜達(dá)耶夫死了”這條驚人的消息。那么杜達(dá)耶夫是怎么死的？1996 年的某一天，來自莫斯科的某位要人撥通了杜達(dá)耶夫的手機(jī)，開始與其長(zhǎng)談?dòng)嘘P(guān)與俄羅斯聯(lián)邦政府簽訂和約的事。此時(shí)此刻，狡詐的杜達(dá)耶夫萬萬沒有想到，死神正在一步步地向他逼近。俄羅斯的電子偵察衛(wèi)星正拉長(zhǎng)耳朵，偵聽每個(gè)可疑的通信信號(hào)，很快就捕捉到杜達(dá)耶夫的手機(jī)信號(hào)，并快速確定了杜達(dá)耶夫的當(dāng)前位置，將其報(bào)告給一直嚴(yán)陣以待的俄羅斯火箭部隊(duì)。一枚導(dǎo)彈騰空而起，直擊杜達(dá)耶夫，終于去除了葉利欽的心腹大患。

盡管俄羅斯電子偵察衛(wèi)星在消滅杜達(dá)耶夫事件上立了大功，但在2004年，俄羅斯只有1 顆“處女地2 號(hào)”保持在軌。2007 年，俄羅斯發(fā)射了最后一顆“處女地2 號(hào)”。

2009 年，俄羅斯發(fā)射了首顆“蓮花-S”新一代電子偵察衛(wèi)星，用于監(jiān)聽全球無線電通信，電子偵察專家也可以利用截獲的信號(hào)對(duì)各種設(shè)施和軍用平臺(tái)實(shí)施定位、特征分析和目標(biāo)瞄準(zhǔn)。“蓮花-S”與俄羅斯新一代電子型海洋監(jiān)視衛(wèi)星“介子-NKS”共同組成俄羅斯新一代的“蔓藤”電子偵察衛(wèi)星綜合系統(tǒng)，可幫助俄羅斯海軍對(duì)敵方艦只進(jìn)行定位和目標(biāo)瞄準(zhǔn)。

▲ 俄羅斯蓮花-S 電子偵察衛(wèi)星

▲ “櫻桃”電子偵察衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間受到空間碎片的撞擊示意圖

歐洲：初試牛刀 不可小覷

進(jìn)入21 世紀(jì)后，歐洲也開始發(fā)展電子偵察衛(wèi)星。2004 年12 月18 日，歐洲阿里安-5 火箭把4 顆“蜂群”電子偵察衛(wèi)星演示系統(tǒng)送入軌道。由4 顆微型衛(wèi)星組成的“蜂群”演示系統(tǒng)由法國(guó)國(guó)防采辦局研制，任務(wù)是監(jiān)測(cè)來自地面的各種電磁信號(hào)，并驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)以及在大范圍內(nèi)實(shí)施空間計(jì)劃的可行性，為未來天基電子情報(bào)計(jì)劃建立基礎(chǔ)。這些衛(wèi)星在升空兩個(gè)月后開始工作，其壽命期為5 年。

其實(shí)，英國(guó)和法國(guó)很早就曾發(fā)射過“櫻桃”和“克萊門汀”小型電子偵察衛(wèi)星，但它們均屬于試驗(yàn)型，無法投入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。21 世紀(jì)初，在“櫻桃”和“克萊門汀”衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，法國(guó)軍事電子中心、法國(guó)泰雷茲公司和英國(guó)阿斯特留姆公司開展了一個(gè)“蜂群”小型電子偵察衛(wèi)星星座的研究。這個(gè)只需3000 萬歐元的低成本項(xiàng)目基于兩個(gè)部分：

一是空間部分，包括4 顆飛行高度為680 千米、每顆重120 千克的小衛(wèi)星，采用“馬里德”系列衛(wèi)星平臺(tái)，呈六面體。其中3 顆在軌編隊(duì)飛行，構(gòu)成邊長(zhǎng)10 千米的三角形，第4 顆為在軌備份星。有效載荷以三角構(gòu)型利用時(shí)差定位原理確定戰(zhàn)場(chǎng)上無線電發(fā)射機(jī)的位置，形成電子戰(zhàn)地圖，主要用于通信信號(hào)偵察。它們組成星座后也相當(dāng)于組成了一個(gè)可以偵察方圓6000 平方千米的巨型虛擬天線。該衛(wèi)星星座可對(duì)給定地區(qū)上空提供10 分鐘偵收時(shí)間，發(fā)現(xiàn)新出現(xiàn)的通信信號(hào)，初步確定信號(hào)格式以供其他系統(tǒng)深入分析。而之前發(fā)射的“櫻桃”和“克萊門汀”電子偵察衛(wèi)星則只能探測(cè)，不能定位。

▲ 法國(guó)“群蜂”電子偵察衛(wèi)星在軌飛行示意圖

▲ 組裝“群蜂”小型電子偵察衛(wèi)星

每顆“蜂群”衛(wèi)星的下方裝有1個(gè)聯(lián)氨罐、4 個(gè)小型助推器和所有的定位裝置（磁力計(jì)、太陽能傳感器等）；上方分布有加密的電子偵察衛(wèi)星天線、接收器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。其能量由太陽電池板和鋰電池提供。

“蜂群”衛(wèi)星并不是為監(jiān)聽特定地域而設(shè)計(jì)的，因?yàn)樗鼈円苿?dòng)很快。“蜂群”衛(wèi)星只能在一個(gè)發(fā)射器上聚焦10分鐘，然而它們能夠發(fā)現(xiàn)任何新出現(xiàn)的通信活動(dòng)，從而可以預(yù)警可能的軍事活動(dòng)。

二是地面部分，主要分布在兩個(gè)地區(qū)，第一部分位于法國(guó)南部的圖盧茲，在這里可以修正軌道、監(jiān)視衛(wèi)星運(yùn)行狀況；第二部分是位于距法國(guó)西北部雷恩不遠(yuǎn)的法國(guó)軍事電子中心，在這里技術(shù)人員可規(guī)劃衛(wèi)星的有效載荷。當(dāng)衛(wèi)星在軌后，衛(wèi)星可將收集到的數(shù)據(jù)傳回地面，由法國(guó)軍事電子中心對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲(chǔ)之后再提供給用戶。

2015 年3 月17 日，法國(guó)國(guó)防采購局已與法國(guó)空客公司簽訂了一份價(jià)值4.87 億美元的合同，為其建造3 顆“谷神”衛(wèi)星，衛(wèi)星具備最新的太空信號(hào)情報(bào)偵察能力。3 顆衛(wèi)星在軌位置距離較近，將通過組網(wǎng)協(xié)同來實(shí)現(xiàn)對(duì)地面信號(hào)的檢測(cè)、定位。

目前，電子偵察衛(wèi)星正向多功能、長(zhǎng)壽命、實(shí)時(shí)性強(qiáng)和適應(yīng)范圍廣等方向發(fā)展，其定位精度、方式、目標(biāo)、體制、信號(hào)處理等能力均非常強(qiáng)；信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化；已從最初單純地偵察防空雷達(dá)信號(hào)擴(kuò)展到能夠偵察幾乎所有射頻信號(hào)；偵察數(shù)據(jù)傳輸方式日趨多樣化，有望成為一種非核威懾手段。未來，還將進(jìn)一步增強(qiáng)星上電子偵察設(shè)備的信號(hào)處理能力與處理速度，提高抗干擾能力、變軌能力及抗摧毀能力。