2019年国外侦察监视卫星发展综述

刘韬 徐冰

（北京空间科技信息研究所）

2019年，侦察监视卫星领域共进行了7次发射，成功将6颗卫星送入预定轨道（1颗阿联酋卫星发射失败）。整体来看，2019年国外侦察监视卫星发射活动集中在美国、欧洲和印度。

1 引言

截至2019年底，国外共计有106颗侦察监视卫星在轨运行，其中，美国39颗、欧洲21颗、俄罗斯11颗、日本9颗、印度11颗、以色列6颗、韩国4颗、其他国家和地区5颗。美国仍是拥有侦察监视卫星最多的国家。按类型统计，光学成像侦察卫星42颗，雷达成像侦察卫星28颗，电子侦察卫星（包括海洋监视卫星）36颗，光学成像侦察卫星仍在侦察监视卫星中占比最多。

2019年，国外侦察监视卫星持续稳步发展，体系架构酝酿变革。美国提出发展网络化、去中心化的7层低轨军用卫星体系，计划利用侦察监视卫星对时敏目标进行监视，并把握战场态势。美国持续发展高精尖的大型侦察卫星，同时高度重视商业卫星的军用价值，通过多份论证合同研判商业卫星的服务能力。微卫星高分辨率合成孔径雷达（SAR）系统、商用射频信号接收定位系统和技术不断涌现。欧洲发射新一代雷达成像侦察卫星，极大提升了欧洲天基侦察能力。印度2019年在侦察监视卫星发展上，取得突破性进展，发射本国第一颗电子侦察卫星，发射分辨率高达0.25m的光学成像侦察卫星，并发射2颗分辨率0.3m的雷达成像侦察卫星。印度侦察监视卫星发射数量占国外本年度同类卫星发射数量的57%。除了重视天基系统的发展外，国外越来越重视侦察监视卫星应用技术的发展，人工智能技术得到国外军方高度关注，在该领域的应用越来越多。

2019年国外侦察监视卫星发射活动概览

2 美国

整体来看，美国在传统体系完备、性能先进的基础上，提出新型侦察监视卫星体系。在新体系发展需求的牵引下，技术发展上，大规模星群的智能规划、调度、协同等人工智能技术成为构建新体系必不可少的关键技术，同时，时敏目标监视技术成为发展重点。美国升级现役光学成像侦察卫星，并持续研发新一代系统。同时新兴商业公司的能力迅速发展，得到美国国家侦察局（NRO）的重视，该局高度关注商业卫星能力发展。

2019年，美国成功发射1颗侦察监视卫星，目前共有39颗侦察监视卫星在轨运行，其中，光学成像侦察卫星7颗、雷达成像侦察卫星6颗、电子侦察卫星26颗。

提出“看护层”架构和时敏目标监视技术，旨在实现导弹发射前打击

4月，美国航天发展局（SDA）在第35届航天研讨会上公布了未来在低轨建设包括看护层、空间传输层和跟踪层等在内的多层次、功能性卫星网络的设想。美军试图以空间信息网络为基础构建创新型低轨军用卫星体系，即在低轨部署一个骨干性的、具备互联互通的体系架构，以此为基础，搭载侦察监视、导弹预警、空间态势感知等载荷。

看护层是其重要组成部分，将由约200颗小卫星构成，手段涵盖光学、雷达和电子侦察。看护层系统将基于时敏目标监视技术，目的是对导弹发射车等高价值目标进行监视，从而实现导弹发射前打击。

时敏目标监视技术研发项目由国防部于2月提出，根据招标公告，时敏目标任务有效载荷演示验证（TSTMPD）项目旨在通过分析、试验和验证，推进天基有效载荷和使能技术概念发展，以支持对时敏目标任务的打击行动。天基有效载荷必须具备情报、监视和侦察（ISR），定位、导航与授时（PNT），以及卫星通信（SATCOM）这些针对时敏目标的关键能力，缩短在不利环境下行动的杀伤链。

持续推进“黑杰克”项目，为7层体系进行技术铺垫

“黑杰克”（BlackJack）项目是美国国防高级研究计划局（DARPA）2018年提出的技术研发项目，旨在探索利用新兴商业低轨宽带星座的发展经验和成果，在低轨演示验证一个能提供全球持续覆盖、低成本的星座，该星座将通过多个通用的卫星平台搭载军用通信、导航、侦察、预警等多类任务载荷，同时具备自主智能运行能力。项目包括5个独立的部分：有效载荷、通用平台、自主和集成、发射、运控，将分为3个阶段执行。2018年4月公布的招标文件主要面向平台或有效载荷承包商，总金额达1.175亿美元，后续还将面向自主控制软硬件、发射服务、地面系统、星座运行控制等发布额外的招标文件。

为实现星座自主运行能力，同时降低平台和载荷集成风险，项目将开发一个名为“Pit Boss”的星上控制单元，该单元安装在每颗卫星上，作为计算节点提供任务级自主运行能力，为每个载荷提供与平台的电气接口和网络接口，提供数据包路由，作为星座组网以及与其他星座连接的信息节点。Pit Boss上安装的任务自主软件使卫星与星座中的其他节点协同，保证整个星座不需人员干预可长期自主运行。

Pit Boss应能利用全球低地球轨道（LEO）星座获取目标定位、特征描述和持续跟踪信息。该系统是为“黑杰克”项目开发的天基自主网络任务管理系统，可快速自我布置任务，直接在轨进行数据处理，并将相关信息传输给地面用户。该系统可通过全球LEO卫星星座获取目标定位、特征描述和持续跟踪信息，增强了“黑杰克”项目的PNT、空对地通信，以及在全球范围内快速传播关键数据的能力。“黑杰克”计划的目标是证明LEO轨道卫星群对于各种军事用途的使用价值。

发射升级版KH光学成像侦察卫星

1月19日，联合发射联盟公司（ULA）用德尔他-4H（Delta-4H）重型运载火箭在范登堡空军基地发射了NRO的光学成像侦察卫星，任务代号NROL-71。KH系列卫星属于“黑色航天”，该项目对外严格保密。NROL-71是升级版KH卫星，其相机口径相比KH-12（属于KH-11 Block 3和Block 4）可能进一步提高，可见光和红外成像能力可能进一步增强。此次卫星的发射进一步增强了美国成像侦察能力。

NRO向5家公司授予商业图像论证合同

NRO在2019年地理空间情报研讨会（2019 GEOINT Symposium）上宣布，NRO向黑天全球公司（BlackSky Global）、加拿大麦克萨技术公司（Maxar Technologies）和行星公司（Planet）授予了商业图像论证合同。若论证顺利，NRO将在未来6～12个月内授予图像采购合同。

这些论证合同旨在论证NRO如何利用麦克萨技术公司的某些新能力，并评估行星公司和黑天全球公司当前能力是否能够满足NRO需求，以及他们未来的能力能否有助于NRO实现其提供更快重访率的图像产品的任务目标（持续监视），并验证他们在2023年前满足美国政府要求的能力，该结果将为NRO 2020年制定下一代商业图像采购计划提供有效信息。

12月，NRO向美国卡佩拉空间公司（Capella Space）和鹰眼360公司（Hawkeye 360）分别授予图像论证合同，用于采购商业SAR和射频遥感数据。这两份合同将研究如何将商业公司的遥感数据融入政府的地理空间情报体系架构，两份数据整合论证合同将帮助NRO在多个领域融合使用商业公司的能力。

Capella-1卫星外形图

发展商业射频信号接收定位卫星

2月，美国鹰眼360公司对已在轨的首批3颗“鹰”（Hawk）卫星进行射频信号定位测试，验证对船载“自主识别系统”（AIS）信号和海事雷达信号的定位能力。鹰眼360公司是射频定位领域的领头羊，计划部署由18颗卫星组成的射频信号监测与定位系统，开展频谱测绘以及射频和雷达信号定位、应急位置指示等业务。整个系统分为6个3星编队，每个编队可独立工作，且编队中的卫星距离保持在120～250km；部署轨道采用高575km的太阳同步轨道；单颗卫星的发射质量为15kg，尺寸为40cm×27cm×20cm；可监测的信号频率为144MHz～6GHz，覆盖甚高频（VHF）、特高频（UHF，300MHz～1GHz），以及L、S频段和部分C频段，未来可扩展到Ku频段。

鹰眼360公司4月推出其首款产品RFGeo。RFGeo能够确定并定位位置广泛的射频发射器，如导航雷达、VHF按键通话无线电、卫星终端和紧急信标等。该公司开创性的地理空间数据层揭示了活动模式，为海事、国防、情报、电信和危机应对等应用提供支撑。其首款射频产品RFGeo已实现信号拓展，其业务拓展至UHF和L频段。

商业微小SAR卫星快速发展，并获军方服务采购合同

美国卡佩拉空间公司、约克空间系统公司（York Space System）发射了雷达试验星，不久将部署大规模雷达成像微纳卫星星座。

2018年12月3日，卡佩拉空间公司研制的首颗卫星卡佩拉-1（Capella-1）成功发射，是美国首颗商业雷达成像卫星。Capella-1作为首颗验证星，将在轨验证SAR成像技术，为未来的星座部署做准备。该公司计划建设由36颗小卫星组成的雷达成像星座，分辨率0.5m，可实现对全球任意地点的小时级重访；计划2020年初发射首颗业务卫星。

Capella卫星载有X频段合成孔径雷达（X-SAR），X-SAR载荷采用单极化，未来星座将进行升级，计划采用全极化。X-SAR运行在9.4～9.9GHz频段，带宽500MHz，用户可根据其成像需求选择合适的传输带宽和脉冲重复频率。X-SAR具有条带、凝视聚束、滑动聚束、宽幅条带等多种成像模式，最高分辨率0.3m。Capella卫星的天线采用柔性材料制成，发射时折叠成背包大小，入轨展开后天线面积可达8m2。

在凝视聚束模式下，Capella卫星可凝视地面某一点达数十秒，可提供由数十个视数拼接而成的0.3m分辨率的多视图像。但限于美国分辨率销售限制，不可公开销售优于0.5m分辨率的SAR图像。

2019年10月，美国初创企业卡佩拉空间公司与美空军签订SAR数据应用合同，包括与军用虚拟现实软件结合模拟潜在对手场景、支持导弹防御，以及创建针对外国威胁的预测情报。此外，该公司还将提供数据分析服务，支持变化检测和目标识别。

5月5日，约克空间系统公司的“先驱”（Harbinger）卫星由“电子”（Electron）火箭成功发射。该卫星总质量150kg，分辨率10m，其卫星平台质量65kg。

CSG卫星飞行示意图

3 欧洲

2019年，欧洲成功发射1颗侦察监视卫星，目前共有21颗侦察监视卫星在轨运行，其中，光学成像侦察卫星6颗、雷达成像侦察卫星11颗、电子侦察卫星4颗。

整体来看，2019年欧洲下一代侦察监视卫星稳步部署和开发。一方面，意大利率先发射了第二代雷达成像侦察卫星星座的首发星；另一方面，法国和英国接连向空客防务与航天公司（ADS）授予了光学和雷达成像侦察卫星的研制合同，用于开发性能、技术更优的卫星系统，将大幅提升欧洲现有侦察能力。

意大利发射首颗CSG卫星

12月18日，意大利利用“联盟-弗雷盖特”（Soyuz-Fregat）运载火箭从法属圭亚那库鲁航天中心发射了其下一代雷达成像侦察卫星星座—CSG的首发星，即CSG-1。

与Cosmo-SkyMed系统的4星星座设计不同，CSG系统由2颗编队飞行的卫星组成，在卫星技术水平和服务性能方面会有提升。在轨期间，将与法国“昴宿星”（Pleiades）光学成像侦察卫星运行于同一轨道面，协同工作。CSG卫星最高分辨率0.8m。

CSG卫星带有CSG-SAR，具有不同分辨率、不同幅宽的成像能力，可实现聚束、扫描、条带三类成像模式，包括专用于情报和国防应用的甚高分辨率、窄幅宽的聚束模式，以及应用于民用领域的高分辨率、窄幅的聚束模式，中分辨率（3m×3m）、宽幅的条带模式和低分辨率（＞4m）、宽幅的扫描SAR模式等。

4 俄罗斯

2019年，俄罗斯未发射侦察监视卫星，目前共有11颗侦察监视卫星在轨运行，其中，光学成像侦察卫星5颗、雷达成像侦察卫星1颗、电子侦察卫星5颗。

与美欧相比，近年来，俄罗斯的侦察监视卫星发展不太活跃，基本依靠现役已有型号卫星提供相对有限的情报收集能力。目前，俄罗斯处于侦察监视系统升级换代的过渡阶段，待新系统陆续部署后，将极大提升俄罗斯的侦察监视能力。

5 日本

2019年，日本未发射侦察监视卫星，目前共有9颗侦察监视卫星在轨运行，其中，光学成像侦察卫星4颗、雷达成像侦察卫星5颗。

整体来看，2019年日本稳步推进天基侦察监视能力建设。一方面，日本继续推进2015年提出的新型“情报采集卫星”（IGS）星座，保持IGS星座稳定运行，按需部署后续卫星，确保提供可靠、持续的情报获取能力；另一方面，探索发展地球静止轨道（GEO）光学成像卫星，具备1帧/s的连续成像能力，将极大增强日本对周边态势的侦察监视能力。

6 印度

2019年，印度成功发射了4颗侦察监视卫星，目前共有11颗侦察监视卫星在轨运行，其中，光学成像侦察卫星7颗、雷达成像侦察卫星3颗、电子侦察卫星1颗。

2019年，印度在侦察监视领域多措并举，全面加速军事航天体系能力建设步伐。印度本年度发射了首颗电子侦察卫星，以及新一代光学成像侦察卫星和雷达成像侦察卫星，其光学分辨率达到0.25m、雷达分辨率达到0.3m。印度成像卫星光学分辨率已经高于俄罗斯（光学0.3m）和日本（光学0.3m），雷达分辨率也高于俄罗斯（1m）和日本（0.5m）。印度在侦察监视卫星体系完备性上，涵盖光学成像、雷达成像和电子侦察，与美、欧、俄基本看齐。

4月，印度成立国防航天局（DSA），将统筹管理太空资产，并制定军事航天发展战略以保护印度在太空的利益。6月，印度内阁安全委员会批准成立国防航天研究组织（DSRO），旨在发展太空作战系统及相关技术。上述举措表明，印度正在通过优化管理和技术创新机构，助推军事航天能力建设，意图快速提升军事航天能力。

目前，印度基本建立了由Cartosat系列光学侦察卫星、RISAT系列雷达成像侦察卫星、EMISAT卫星为主的天基侦察体系。在光学成像方面，第三代Cartosat-3于2019年开始发射，其地面分辨率将由0.6m提升至0.25m；在雷达成像方面，正在进行更新换代，目前在轨卫星3颗，最高分辨率1m。

发射新型光学成像侦察卫星

11月27日，印度空间研究组织（ISRO）成功发射了CartoSat-3卫星。该卫星运行在高509km、倾角97.5°的太阳同步轨道。

CartoSat-3是Cartosat系 列 的 第9颗卫星，将为印度军方提供侦察军事活动、侦察边界沿线敌国军事装备的调动情况等。C a r t o S a t- 3是 C a r t o S a t- 2系列的后继型号，采用印度遥感卫星-2（IRS-2）平台建造，发射质量1625kg，设计寿命5年。该卫星所载空间相机口径1.2m，采用自适应光学技术。全色分辨率0.25m，幅宽16km；4谱段多光谱分辨率1.13m，幅宽16km；高光谱分辨率12m，幅宽5km。星上还载有分辨率5.5m的中波红外相机。星上采用多项新技术、新设备，如高敏捷性平台、速度更快的数据处理与传输系统、先进星上计算机与新型功率电子器件和双联万向天线等。另外，CartoSat-3A和3B拟于2020年陆续发射。

雷达成像侦察卫星补网加强

5月21日，印度利用“极轨卫星运载火箭”（PSLV）从萨提斯达瓦航天中心成功发射了RISAT-2B，载有X-SAR，分辨率0.3m，将对印度边境和周边海域进行监控，重点关注区域为本国和巴基斯坦，并不具有全球覆盖能力。RISAT是ISRO发展的雷达成像卫星系列，能够全天时、全天候进行高分辨率成像侦察，与光学成像卫星互为补充，主要为印度政府和军方提供雷达图像数据，主要用于军事侦察、农业、林业、海岸监测和灾害管理等众多领域。

12月11日，印度“一箭多星”发射了RISAT-2BR1和9颗商业卫星。RISAT-2BR1卫星质量628kg，设计寿命5年，运行在高度576km、倾角37°的圆轨道。卫星采用比此前同系列卫星更大的平台，据称采用新的六棱柱体构型，载有X-SAR和3.6m口径网状天线，分辨率0.3m。

此外，印度还在发展分辨率0.25m的RISAT-2A卫星，计划2020年发射。

首次发射电子侦察卫星

4月1日，印度发射了本国首颗电子侦察卫星—EMISAT卫星。卫星质量436kg，采用印度小型卫星-2（IMS-2）平台，运行在太阳同步轨道，可提供电磁频谱测量。

外媒普遍认为这是一颗电子侦察卫星，主要进行雷达信号监测。根据EOPortal的信息，EMISAT全称为“电磁情报收集卫星”，搭载了在“考底利耶”（Kautilya）计划下发展的电子侦察载荷，其目的是探测、识别、定位电磁信号，包括军用雷达等。

根据印度国防部2013-2014年度报告，Kautilya计划是要发展天基电子侦察系统，用于安装在印度本土的小卫星上。该系统通过记录和分析所拦截到的信号，生成雷达的射频特性信息，从而用于快速定位和识别地面雷达。

EMISAT卫星示意图

7 发展趋势

充分融合利用先进商业能力，构建弹性化的侦察监视情报体系

以美国为代表，NRO发射新型KH-12卫星，在发展军用侦察监视卫星的同时，积极通过“商业图像采购与融合战略”，将先进的商业能力融入NRO的地理空间情报体系，构建高精尖的侦察监视卫星与先进商业遥感能力有机融合的地理空间情报体系架构，形成军商融合、高低轨协同、骨干系统与快响系统结合的弹性化的侦察监视体系。2019年，NRO向多家商业公司授出了多份图像论证合同和采购合同，研究如何将商业公司的光学、雷达、射频等遥感数据融入到政府的地理空间情报体系架构。NRO将依靠现有和新兴商业地理空间数据供应商，实现集国家和商业能力于一体的过顶监视体系战略。未来，NRO计划继续增加对商业图像的利用，并期待与新公司和新能力合作。商业能力将在NRO未来的体系结构中扮演重要角色。

积极研发或发射新型系统或新能力，显著提升侦察监视情报获取能力

整体来看，美国、欧洲、俄罗斯、日本、印度等国家或地区均处于侦察监视卫星升级换代的转型过渡期，或是2019年发射了新型换代卫星，或是正在研发新型换代卫星和新能力。与上一代相比，这些换代卫星具备更先进的观测能力，待达到一定在轨规模后，全球的侦察监视卫星能力都将实现一次重大飞跃。例如，意大利发射的CSG-1卫星，其作为下一代雷达成像卫星星座的首发星，与上一代相比，不仅在载荷设计上有所创新，而且具有10余种成像模式，并增加了多种新的成像模式，具有更高密度、更大幅宽、更高分辨率的图像采集能力，可全方位满足用户的多样化成像需求。