印度首颗 国产雷达卫星即将发射

□□印度空间研究组织（ISRO）主席拉达克里希南（K.Radhakrishnan）在印度国立开放大学（IGNOU）25周年纪念讲座中表示，由印度自行研发的新型雷达成像卫星-1（RISAT-1）将于2011年发射，一旦这颗卫星成功发射，将大幅提升印度对地观测能力，成为印度航天能力发展的重要里程碑。拉达克里希南表示，印度现有的遥感卫星主要使用可见光与红外谱段，因此不能穿过云层拍摄地球；而RISAT-1卫星具备全天候对地观测的能力。其星载合成孔径雷达（SAR）由ISRO自主研发，能够全天时工作，从而提高印度救灾响应能力。RISAT-1卫星还将有益于测绘和管理自然灾害，例如洪水和滑坡，此外，它可提高防御监视能力，帮助追踪有威胁的船只等。

1 RISAT卫星系统发展背景

近年来，随着航天技术的迅猛发展以及周边局势变化，出于保障国家安全及构建天基卫星系统的需要，印度先后发射了多颗具有军事功能的“印度遥感卫星”（IRS）系列民用遥感卫星和“印度卫星”（INSAT）系列通信卫星，以及军事色彩浓厚的“技术实验卫星”（TES）、制图卫星-2A、2B（CARTOSAT-2A、2B）等侦察卫星，并计划在2011年年底发射“印度区域导航卫星系统”（IRNSS）的首颗星。截至目前，印度已拥有了世界上最大的遥感星群，且分辨率位居世界前列，并在航天软件制造等领域处于领先水平。其中，CARTOSAT-2B对地分辨率可达0.8m。根据ISRO公布的“十一五”规划（2007年4月1日-2012年3月31日）的相关内容，印度计划总共发射11颗各种型号的成像侦察卫星，并进一步提高分辨率，以完善本国的卫星侦察网络。但是，由于雷达成像等技术能力不足，印度长期困扰于无法拥有雷达成像侦察卫星的难题，因而缺乏对印度复杂气象地区实施全天候监视的能力。

与此同时，随着印度传统宿敌巴基斯坦在近年来军事实力持续增强，尤其是双方在克什米尔等争议地区的纠纷持续不断，两国军备竞赛有所加剧等因素，印度军方对于在夜间和雨季期间拥有监视能力的需求更为迫切。在这种情况下，印度政府紧急购买了由以色列制造的RISAT-2卫星，并于2009年4月发射升空。与以前的遥感卫星不同，RISAT-2卫星使用装有多个天线的SAR，天线可以接收信号，再将信号处理成高清晰度图像。由于该卫星能从距地球500km的轨道上拍摄到自行车大小的物体，并可以在任何天气条件下不分昼夜地工作，因此能用于追踪像武装分子训练营地这样有威胁性的目标，还可帮助印度跟踪来袭的敌弹道导弹。此后，ISRO加速了国产RISAT-1的研发。

2 RISAT卫星系统的组成

RISAT系列卫星是印度部署的首个雷达成像卫星系统，在季风季节及常年云遮地区，该卫星系统将成为印度唯一的数据信息来源。RISAT卫星系统主要包括2颗RISAT卫星，以及相关的地面控制系统等。

RISAT-1卫星

RISAT-1卫星是印度首颗自行研发的雷达成像卫星，原计划2009年部署，因技术等问题延迟至2011年发射。卫星拟运行在高度为609km、倾角为96°的太阳同步轨道。在该轨道运行的卫星太阳电池能稳定地受到阳光照耀，而不用担心受到日食的影响，从而可延长太阳电池使用时间和卫星使用寿命。RISAT-1卫星由ISRO负责研发，可广泛应用于农林业生产、土壤水分分析、地质勘测、海冰和海岸监测，以及较高的目标识别监视能力。此外，它也能用于洪水等灾害监测服务。

RISAT-1卫星所载SAR的主要性能参数

RISAT-1卫星外形呈棱镜形状，采用三轴稳定姿态控制，太阳电池翼和一些子系统安装在星体的长方体部分。卫星总质量约1750kg，其中SAR等有效载荷质量约950kg。按照设计，其两副太阳电池翼能提供高效的电源，可为每组容量40Ah的两组镍氢（NiH）电池充电，并能持续10min提供70V、350kW的直流电压。该卫星装有1台C频段SAR。由于卫星采用了多种扫描模式和C频段多极化系统设计，因此可以提供2～50m的空间分辨率，以及30～240km不同刈幅宽度的影像产品。该卫星还采用了多种新技术，例如容量为160×4Mbit/s的数据处理系统；角动量为50N·m·s的反作用轮；新型天线展开控制系统和双极化相控阵天线等。其中，SAR天线类型为微型天线，也称微带天线或印刷式天线（Printed Antenna），其性能与传统偶极天线没有太大差别，只是为了缩小体积而特别改变外貌，从而可以使天线更短小轻薄。此外，RISAT-1卫星还可提供240Gbit的星载存储能力，其下行频率为X频段，最大数据传输率可达640Mbit/s，并能在正交相移键控（QPSK）调节模式下提供右旋圆极化（RHC）、左旋圆极化（LHC）两种极化方式。

RISAT-1卫星所载SAR有5种工作模式：①高分辨率带状工作模式 1（FRS 1），分辨率3m，刈幅范围30 km，极化方式为同极化、交叉极化，或者同时使用；②高分辨率带状工作模式 2，分辨率12m，刈幅范围30km，采用全极化方式（4种）；③中分辨率扫描合成孔径雷达工作模式（MRS），分辨率25m（额定），刈幅范围20km，极化方式为同极化、交叉极化，或者同时使用；④低分辨率扫描合成孔径雷达工作模式（CRS），分辨率50m（额定），刈幅范围240km，极化方式为同极化、交叉极化，或者同时使用；⑤高分辨率聚束工作模式（HRS），分辨率优于2m, 刈幅范围约10km，极化方式为同极化、交叉极化，或者同时使用。此外，根据性能试验数据显示，HRS模式下可将方位角范围提高至100km，但分辨率将有所下降。

RISAT-2卫星

RISAT-2卫星由以色列航空工业公司研制，其设计基于以色列“技术合成孔径雷达”（TecSar）系列卫星。2008年11月发生孟买恐怖袭击案件后，印度积极争取买下了这颗卫星，并于2009年4月20日利用印度 “极轨卫星运载火箭”（PSLV）发射升空。RISAT-2卫星质量约为300kg，有效载荷约为100kg，采用三轴稳定姿态控制，卫星平台为光学卫星-2000（OptSat-2000）；其太阳电池翼可提供约750W功率，星载存储能力约240Gbit，设计寿命大于5年；它运行在近地点约449.7km、远地点约544.6km，轨道倾角约41.2°的轨道上，每94.4min可通过特定目标区域1次。该卫星可为印军提供分辨率高达1m的卫星图片，用于监控印度边境，检查越境活动，帮助印度安全部队打击渗透和恐怖主义活动，提高印度的侦察能力。

与以色列TecSar卫星上的主要载荷相同，RISAT-2卫星也搭载了高分辨率X频段SAR，它包括5个主要子系统：①雷达信号与控制系统（RSC)；②多行波管发射机（MTT)；③展开式网状抛物面天线；④星载记录器（OBR），存储能力为256Gbit；⑤数据链路传输单元（DLTU）,其下行链路最大数据传输率为620Mbit/s。其中的MTT所产生的能量可传输至天线馈源阵列的不同馈源，从而实现RISAT-2卫星的电子波束扫描能力。每个馈源相对于天线焦点的位置不同，因此可以在空间形成多波束模式。其网状抛物面天线采用真延时（TTD）技术，具有很宽的带宽。天线反射面由碳纤维增强塑料（CFRP）中央天线及其周围的网状天线组成。全部网状天线的质量还不足0.5kg。

此外，RISAT-2卫星还具有多种工作模式，从而可根据用户需求提供不同等级的影像产品。包括：①广域覆盖合成孔径雷达工作模式，主要利用电子波束控制扩大刈宽，提供分辨率为8m的图像；②条带工作模式，提供分辨率为3m的图像；③聚束扫描模式，提供分辨率优于1m的图像；④超级马赛克模式，主要利用机械控制与电子波束控制能力，提供分辨率达1.8m的大覆盖面图像。

地面终端

ISRO遥测跟踪和指挥网络（ISTRAC）主要由位于印度班加罗尔的多任务卫星控制中心，位于印度北部的勒克瑙地面站、斯里赫里戈达地面站，位于印度南部的布莱尔港地面站、特里凡得琅地面站，以及位于非洲的毛里求斯地面站，位于俄罗斯的贝尔斯拉克地面站，位于文莱的地面站和位于印度尼西亚的比亚克地面站等组成，主要负责综合网络数据采集和遥测、跟踪与指挥。其中，班加罗尔卫星控制中心也是印度顶级的卫星研发与制造基地，主要从事卫星的设计、研发、组装和调试。该中心主要由卫星装配、测试中心和光-电传感器实验室3部分组成，并先后成功研发了印度首颗通信、遥感以及气象等国产卫星。

按照现有程序，各地面站接收的影像数据统一由ISRO下属的印度国家遥感中心（NRSC）进行分类和分配，然后由NRSC根据不同协议，提供不同等级、格式的影像和数据资料。NRSC于2008年9月1日成立，是印度政府考虑到航空与卫星遥感领域活动的重要性，由前印度国家遥感局（NRSA）改名而成，主要负责卫星数据和航天数据的接收、处理、传播等，并提供有价值的辅助服务和培训等。NRSC还在距离海德拉巴约55km处的萨德加建有1处地面站，几乎可以接收现有的全部遥感卫星数据。

3 RISAT的主要特点及影响分析

性能出色

近年来，印度凭借由民用遥感卫星和侦察卫星组成的系统，初步形成了对其邻国进行定期侦察的能力，其侦察范围可覆盖整个南亚乃至印度洋地区。但由于在雷达成像技术领域存在短板，因此无法对复杂气候地区的状况实施全天候监测。而RISAT系列卫星的升空，有效弥补了印度军方对于上述地区目标情报的需求。由于其具有全天候侦察能力，所以提高了印度军方对复杂气象条件下地区的监控能力。该卫星还可侦察和监视攻击印度的弹道导弹，为印度正在构建的弹道导弹防御系统提供空间监视平台，大大延长预警时间。与此同时，RISAT系列卫星还具有较高的分辨率和多种扫描模式。以RISAT-2卫星为例，该卫星装有直径约5m的碟形雷达天线，探测能力十分惊人，不仅能全天候、全天时为印军提供分辨率高达1m的卫星图片，还可轻易地“识破”用布或树叶伪装过的隐蔽营地和运输工具。美国洛马公司的一位专家表示，RISAT卫星完全可以和美国空军最新改进型U-2高空侦察机搭载的成像雷达相媲美。此外，RISAT-2卫星不仅有多种工作模式，而且每次运行能够生成多幅图像，是一个费效比较高、性能出众的侦察卫星系统。

立足国产

迄今为止，印度已先后同美国、俄罗斯、以色列、法国和加拿大等数十个国家及国际组织开展了太空领域的国际合作。其中，印度与以色列的合作最为突出。印度通过租借[如地球资源观测卫星-A（EROS-A）]、联合研制［如地平线-5（Ofeq-5）卫星］和联合发射（如TecSar卫星）等多种手段，一方面协议获取他国卫星的情报资源，另一方面则利用承接发射任务等方式换取别国相关核心技术的扶持。例如，2008年1月，印度替以色列发射了TecSar侦察卫星。根据双方达成的协议，印度可以与以色列共享该卫星拍摄的秘密图像。而印度此后向以色列购买的RISAT-2卫星无论设计还是性能，都基本与以色列TecSar卫星相同。需要指出的是，印度在开展国际合作的同时，也并不是一味地“拿来主义”，而是注重消化吸收和创新，最终达成国产化目标。以RISAT-1卫星为例，在其研制过程中，因SAR技术受阻后，印度转而购买了基于以色列TecSar卫星设计的RISAT-2，通过借鉴和技术交流推动RISAT-1的研发进程，最终完成卫星研制，并促进了本国独立卫星研发能力的发展。

印度与法国开展航天合作

4 结束语

目前，印度正加紧建设独立的卫星侦察系统，预计到2030年，印度将拥有种类齐全的侦察和监视卫星、通信卫星和气象卫星等，从而具备较强的空间情报侦察及空间作战支援能力。ISRO在2012年度前还将依次为印度海军、空军和陆军发射各自的专用卫星，以加强其通信、情报搜集和导航能力。而随着RISAT-1等国产雷达成像卫星的部署，印度的空间能力也必将得到进一步的提升。■