2020 年國外軍用對地觀測衛星發展綜述

劉韜（北京空間科技信息研究所）

2020 年，國外軍用對地觀測衛星新系統部署節奏放緩，美、歐、日、印等國家相關系統發展以補網加強為主，新發射衛星系統性能指標與2019 年沒有大幅提升。

1 概述

2020 年，國外軍用對地觀測衛星領域共進行了7 次發射，成功將7 顆衛星送入預定軌道。整體來看，2020 年軍用對地觀測衛星發射活動集中在美國、法國、日本和印度等。

2020 年國外軍用對地觀測衛星發射活動1）

2020 年，在新冠肺炎疫情影響下，國外軍用對地觀測衛星發展放緩，但航天強國正在為系統升級換代進行技術攻關，美國主攻未來低軌大規模智能化偵察監視星座，歐洲為基于數字波束形成（DBF）技術的高分辨率寬測繪帶衛星進行技術攻關。

2 發展現狀

美國

總體來說，雖然2020 年美國軍用對地觀測衛星發射數量較少，但積極為后續系統進行技術籌備和攻關，試圖打造低軌持續偵察監視大規模微小衛星星座，并以算法軟件為近期攻關重點，發布“看護層多源情報融合軟件”征詢書和原型招標書。

（1）發布導彈射前探測多源情報融合軟件項目征詢

3 月10 日，美國航天發展局（SDA）對外發布“看護層多源情報融合軟件”項目征詢文件，提出“看護層”發展愿景與實現途徑，將利用多源天基信息實時處理軟件，實現對地面時敏目標探測，為美國縱深打擊力量提供目指信息。航天發展局以構建天地一體分布式計算與處理體系為發展目標，走“先軟后硬，先地后天”的發展路線，先期發展處理軟件能力，融合處理軍、民、商、盟已在軌和已列入規劃的情報、偵察與監視（ISR）衛星數據，利用地面處理設施開展試驗和驗證，發展大數據挖掘和機器學習技術，降低處理算法的資源需求，計劃從2023 財年開始，盡可能向天基處理遷移。天基處理能力以應用軟件形式安裝在新體系衛星的“作戰管理與指揮、控制和通信”（BMC3）模塊上實現。未來將根據需求發展時敏目標專用探測衛星星座，采取統一的體系架構，無縫集成到“七層”太空體系中，實現天基實時處理和融合，利用數據鏈直接將目指信息發送給各戰術單元。

（2）發布“任務領域應用原型”招標文件

6 月26 日，美國航天發展局對外發布涉及“看護層”、“導航層”和“跟蹤層”的“任務領域應用原型”軟件招標文件，這是該局繼3 月發布“看護層多源情報融合軟件”項目征詢后首份關于“看護層”軟件招標文件。依照計劃，“看護層”核心目標是實現對陸地、海洋和空中時敏目標的探測與跟蹤，向打擊節點提供目指信息，其前期研究重點為核心軟件技術攻關。本次招標的“任務領域應用原型”軟件將安裝在未來七層體系衛星通用BMC3 模塊內，隨招標文件一起公布了2 個附件，一是BMC3 軟件開發標準草案，二是“看護層參考資料”。前者內容包括作戰管理層及BMC3 模塊的任務目標、基于模塊化標準軟件架構與設計、系統接口控制、應用程序接口、集成開發環境和軟件開發套件等軟件開發標準與要求；后者明確定義從“看護層”運行自動化到自主化的分級標準、數據融合等級等關鍵概念，明確“看護層”先期重點關注領域包括：①定義算法，研究算法針對特定武器系統的適應性和可行性；②軟件原型開發，實現軟件原型與各軍種集成火力單元數據融合與集成，推進軟件地面原型向天基系統遷移。未來，航天發展局將率先與海軍作戰信息管理部合作，把海軍集成火力單元（NIFE）的地面數據融入“七層體系”開展聯合試驗。

（3）新型偵查衛星發展平穩

未來，新型偵察監視衛星的平臺穩定性和敏捷性不斷提升，定位精度接近航空平臺水平，且大多具有俯仰、偏航、滾動3 個方向的高姿態敏捷能力，以及通過平臺的高精度控制技術實現單次過頂多模式成像能力和多任務能力。

歐洲

歐洲2020 年度發射1 顆光學成像偵察衛星，同時主要研發高分辨率寬測繪帶衛星，提高廣域監視能力。

（1）補網1 顆光學空間段衛星

法國繼2018 年12 月19 日發射CSO － 1 衛星之后，于2020 年12 月29 日發射了該系統第二顆衛星，即CSO－2。CSO 星座包括3 顆光學成像偵察衛星，以兼顧甚高分辨率詳查和較快的重訪能力。3 顆衛星設計基本相似，但部署軌道有所差異。CSO－1 衛星運行在高800km、傾角98.6°的軌道上，分辨率達到0.35m，旨在提供較寬覆蓋，以及戰區的快速重訪能力；CSO－2 衛星運行在480km 軌道，分辨率達到0.2m，更高的分辨率更適于對目標進行識別，特別適合為分析決策服務；CSO－3 部署的軌道高度與CSO－1 相同，可提高星座重訪能力。

（2）積極研發高分辨率寬測繪帶雷達成像衛星

德、俄、日等國正在研制基于數字波束形成技術的“高分辨率寬測繪帶”（HRWS）衛星，將克服傳統合成孔徑雷達（SAR）的限制，同時具備甚高分辨率和大幅寬，特別適合于軍事偵察、大范圍地形測繪、數字高程模型生成、廣域監視等領域，已成為世界主要航天國家爭相發展的熱點領域。目前，德國航空航天中心（DLR）正在研制HRWS 衛星，計劃2022 年發射，其將作為民商聯合項目接替“X 頻段陸地合成孔徑雷達”（TerraSAR-X）雙星提供服務。HRWS 衛星分辨率0.25m 時，幅寬達到15km，與TerraSAR-X 衛星的0.25m 分辨率、4km 幅寬相比，在保證同等分辨率的情況下實現幅寬成倍數提升。

CSO－2 衛星在軌飛行示意圖（來源：CNES）

日本

2020 年，日本補網發射一顆光學成像偵察衛星。2 月，日本于種子島航天中心（TNSC）利用H－2A火箭成功發射了IGS-Optical－7 衛星，提升了日本的天基情報獲取能力。該衛星是第三代光學成像業務星，分辨率0.3m。

印度

印度近年頻發雷達成像偵察衛星，大幅增強雷達成像偵察能力。

11 月7 日，印度發射了RISAT－2BR2 衛星，用于接替RISAT － 2 提供連續的雷達成像服務。RISAT 是印度空間研究組織（ISRO）發展的雷達成像衛星系列，能夠全天時、全天候進行高分辨率成像偵察，與光學成像衛星互為補充，主要為印度政府和軍方提供雷達圖像數據。ISRO 已決定采用新的對地觀測衛星命名辦法，RISAT－2BR2 衛星更名為地球觀測衛星－1（EOS－01）。

截至目前，公開渠道并未發布RISAT－2BR2的性能指標，推測或與此前的RISAT－2B/2BR1相 同。RISAT － 2B/2BR1 質 量 分 別 為615kg 和628kg，設計壽命均為5 年，均運行在高560km、傾角37°的圓軌道，傾斜軌道能夠實現更快速重訪，增加了對目標的成像機會。RISAT－2B/2BR1 衛星采用六棱柱體構型，載有X 頻段SAR，帶有口徑3.6m、由徑向肋條組成的拋物面天線。據報道，RISAT－2B 衛星憑借高敏捷能力實現多種成像模式，包括1m×0.5m 和0.5m×0.3m 的甚高分辨率成像模式等。

Ofeq－16 光學成像偵察衛星（來源：IAI）

其他國家

泰國首次發射軍用光學成像偵察衛星。9 月3 日，發射NAPA－1 衛星，該衛星由荷蘭空間創新解決方案公司（ISIS）研制，為6U 立方體衛星，分辨率5 ～39m。

7 月6 日，以色列發射Ofeq－16 光學成像偵察衛星，該衛星與ofeq－11 基本相同，使用新的衛星平臺和改進成像系統，由以色列國防部運行，以色列航空航天工業公司（IAI）研制，衛星使用光學衛星－3000（OPSAT－3000）平臺，該平臺在較小的OPSAT－2000 平臺基礎上改進而來，新平臺載有“木星”（Jupiter）高分辨率成像系統，比之前的“海王星”（Neptune）系統能力有所提升，增加了多光譜成像能力，提高了分辨率。據報道，“木星”的全色分辨率達0.5m，可同時攜帶多光譜載荷，全色通道允許彩色圖像的全色銳化，望遠鏡孔徑70cm，地面幅寬15km，多光譜分辨率達2m。

12 月，阿聯酋利用俄羅斯“聯盟”（Soyuz）運載火箭發射鷹眼－2 光學成像偵察衛星。這是繼2019 年7 月鷹眼－1 衛星由歐洲“織女星”（Vega）火箭發射失敗后的又一次嘗試。“鷹眼”系列衛星是阿聯酋武裝部隊發展的軍用光學衛星，由歐洲空客防務與航天公司（ADS）研制，分辨率0.7m。

鷹眼－2 光學成像偵察衛星（來源：Emirates News Agency）

3 發展趨勢

重視發展大規模智能化協同監測星座

未來，星座衛星將具備自主運行能力，具備星間通信鏈路實現大容量數據高速傳輸，每顆衛星均搭載高性能計算機，單星為分布式計算節點，多節點構建網狀網實現數據星上分布式計算能力，有望針對時敏目標產生火控級目標指示信息。

光學和雷達衛星能力將持續提升

高分辨率光學成像衛星向輕小型化發展，光學衛星平臺穩定性、敏捷性不斷提升，工作模式越來越多。SAR 衛星領域正朝著高分辨率、高分辨率寬覆蓋、雙/多基地、多成像模式、小型化組網、高頻重訪等多個方向發展。

軍事方面，主要仍以大型SAR 衛星為主，骨干系統開始升級換代，偵察監視能力大幅提升。德國“天基雷達偵察系統”（SARah）雷達星座將利用編隊飛行控制技術和干涉SAR 技術，進一步提升地面動目標檢測（GMTI）和數字高程模型（WorldDEM）測量能力。持續提高廣域探測和敏捷成像能力，高分辨率寬幅成像、多模式SAR 星座成為發展熱點。正在研制高分辨率寬覆蓋成像衛星，正在攻關數字波束形成技術，將克服傳統SAR 的限制，同時具備甚高分辨率和大幅寬，實現高精度廣域探測。

商業方面，以大規模商業微小SAR 衛星星座為主，其所具有的高分辨率、高頻重訪、干涉測量等多方面的優勢能力，已經受到軍民商用戶的高度關注。