国外侦察卫星那些事儿（上）

2020-07-28庞之浩

太空探索 2020年7期

文/ 庞之浩

2019年，国外共有来自美国、欧洲和印度的6颗侦察卫星入轨服役，使全球在轨工作的侦察卫星总数达到了106颗，其中光学成像侦察卫星最多，达42颗，其他依次是雷达成像侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星，这里不包括导弹预警卫星。拥有侦察卫星最多的是美国，有39颗，其他依次是欧洲、俄罗斯、日本、印度、以色列、韩国等，就连阿联酋也想拥有侦察卫星，但遭遇了发射失败的厄运。

美国：独占鳌头

美国的侦察卫星系统由军事专用、民为军用和商为军用三种方式构成，在种类、数量和技术等方面均处于世界领先地位。

“锁眼”光学成像系列卫星

1960年8月，美国成功发射了世界第1颗侦察卫星——锁眼1号（也称发现者13号）光学成像侦察卫星。至今，已发展了6代“锁眼”系列光学成像侦察卫星，目前现役的“锁眼12号”分辨率最高，达0.1米。

▲ 美国“锁眼9号”侦察卫星

▲ 美国“锁眼12号”拍摄的位于阿富汗的拉登基地

▲ 美国“水星”电子侦察卫星结构示意图

自“锁眼12号”升空以来，该卫星已在美国的全球军事战略中发挥了重要作用。例如，在2011年多国联军对利比亚发动空袭的前后，美国通过“锁眼12号”提前确定了利比亚地面部队与防空火力的部署情况，并对空袭打击的效果进行评估，从而便于指挥人员确定作战方案，最高效率地打击敌方有生力量，并在最大程度上减少自身不必要的损失。

不过，“锁眼12号”有一个先天不足，即天气不好时难以完成任务。这一缺陷在冷战时期很突出，当时由于苏联大部分领土经常被云层所覆盖，所以美国难以及时搜集苏联的重要情报。为此，美国又研制了雷达成像侦察卫星。

雷达成像卫星

1988年12月2日，美国首颗雷达成像侦察卫星“长曲棍球”升空，后来又发射了多颗，最高分辨率达0.3米。它携带了合成孔径雷达，不仅能全天时、全天候随时对目标成像，还由于雷达的波长要比可见光或红外光的波长长得多，因此能穿透干燥的地表，发现藏在地下数米深处的设施。

在1991年1月美军对伊拉克实施“沙漠风暴”行动之前，萨达姆让其精锐的共和国卫队进入掩体，以躲避轰炸、保存实力。这一招确实让“锁眼12号”成了“睁眼瞎”，但美国用“长曲棍球”像X光机一样对伊拉克的掩体来了个“透视”，结果使所有藏在沙堆下的伊拉克坦克、管路等暴露无遗。

20世纪90年代末，美国开始发展新一代雷达成像侦察卫星——“未来成像体系-雷达”，其首颗卫星于2010年9月20日升空。与“长曲棍球”不同，卫星改用逆行轨道，轨道高度提升了约450公里，雷达功率也得到大幅提高。美国计划发射5颗“未来成像体系-雷达”，目前已至少发射了3颗。

▲ 美国“白云”子卫星在轨飞行示意图

▲ 法国“太阳神2号”光学成像侦察卫星

▲ 欧洲“合成孔径雷达-放大镜”星座

电子侦察卫星

1962年5月15日，美国发射了世界第一颗电子侦察卫星，此后共发展了4代9种，目前在轨服役的第4代包括“水星”“顾问”和“军号”等，其主要特点是装有大型天线，可同时监听上千个地面信号源。但是，电子侦察卫星也存在问题，例如，它无法有效侦听到地下有线通信网的信号。在伊拉克战争中，伊拉克尽量不用无线通信方式或利用无线通信方式传输假情报，结果使美英联军收获不大并时有上当。因此，美国又开始研制运行在地球同步轨道的新一代电子侦察卫星。

在海洋监视卫星方面，1971年12月14日，美国发射了第一组白云试验型电子型海洋监视卫星，后来又陆续发射了3代“白云”工作型卫星，其中第三代发射了3组，每组由1颗用于成像侦察的大型母卫星和3颗用于电子信号侦察的小型子卫星组成。3颗子卫星先通过星上的射频天线测定每颗子卫星收到舰船电磁信号的时间，再用三角测距原理计算出精确的信号发射源距离和方位，对海上舰船实施定位，接着把定位信息传给母卫星进行处理，然后发回地面。美国还发射过“飞弓”成像型海洋监视卫星。

导弹预警卫星

自从1961年7月12日发射世界第一颗导弹预警卫星“米斯达3号”以来，美国先后发展了3代“国防支援计划”导弹预警卫星，在海湾战争和伊拉克战争中大出风头的第三代“国防支援计划”装有红外探测器、高分辨率可见光电视摄像机等多种探测导弹发射的仪器，其中的红外探测器装有6000个硫化铅和碲化汞镉红外探测元，因此灵敏度高，可有效识别各种导弹发射。

但“国防支援计划”在实战中也暴露出一些不足之处：对战术弹道导弹所提供的预警时间太短；很难监测移动式导弹的发射；仍然存在一定的虚警和漏报现象。1990年12月2日，在伊拉克发射飞毛腿导弹数小时前，卫星曾发出导弹来袭警告，但后经查证却是一架飞行中的B-52轰炸机。1991年2月25日，由于没有接到任何伊拉克导弹的来袭警报，致使1枚侯赛因导弹击中1座美国兵营，炸死28人、伤97人。

第三代“国防支援计划”之所以只能用于战略导弹的预警，对战术导弹的预警力不从心，其主要原因是它为冷战时期的产物，本身就是为战略导弹的预警而设计的，因而轨道单一、探测手段单一、数据处理手段单一。为此，美国开始研制可同时预警战略导弹和战术导弹的“天基红外系统”新一代导弹预警卫星，它可对弹道导弹的发射和全程飞行进行探测和监视，现已开始陆续部署。

新近动向

近年来，美国还发射了“地球同步空间态势感知项目”和“局部空间自主导航与制导试验卫星”等卫星。它们的共同特点是具备较强的机动变轨能力，可按需抵近地球同步轨道目标，绕目标飞行，对目标进行详细的光学和电子侦察，甚至具备实战打击能力。

据悉，美国五角大楼正在研究一种新的光学成像侦察卫星，它在距地面3.6万公里高的地球静止轨道运行，其灵敏的镜头可一次性捕捉地球40%的地表图像，且能在任何时候传回全球任何地方的实时高分辨率视频与图像，媒体将它称为“间谍卫星之王”。

该卫星的特征是同时具有高时间分辨率和空间分辨率，可对重要目标进行长期连续监视，主要原因有二。一是轨道高，现有成像侦察卫星为了获得高分辨率，都运行在距离地球仅几百公里的轨道，而高轨道卫星具有视场广、能连续监测、可防反卫星武器威胁等优点。二是视力好，虽然轨道高，但由于采用衍射光学成像技术，所以仍能获得高分辨率图像。

卫星拟采用超级薄膜镜头，这种薄膜材质只有厨房用铝箔包装纸那么厚，与传统光学镜头反射光线不同，它能够衍射光线，并具有延展性，能先以折叠形式送入太空轨道，然后根据需求可伸展到直径20米左右，而当前最大的地面望远镜镜头直径也只有它的一半。

到2019年底，美国共有7颗光学成像侦察卫星、6颗雷达成像侦察卫星、26颗电子侦察和海洋监视卫星在服役。其中包括2019年入轨的升级版“锁眼12号”，其在相机口径、可见光和红外成像能力等方面比“锁眼12号”应该有了新的提升，进一步增强了美国成像侦察能力。

未来，美军拟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，然后以此为基础搭载侦察监视、导弹预警、空间态势感知等载荷，其中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。

美国国防高级研究计划局还在开发“黑杰克”项目。它是在低轨演示验证一个能提供全球持续覆盖、低成本的星座，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，并具备自主智能运行能力。

▲ 建造中的“国防支援计划”

▲ 意大利“地中海盆地观测小卫星星座系统”卫星

欧洲：独立自主

长期以来，欧洲在军事航天方面一直依赖于美国，所以自身发展非常缓慢，直到1999年爆发的科索沃战争才使欧洲军界开始觉醒。在这场战争中，所有欧洲部队主要依靠美国侦察卫星所提供的情报实施作战计划，使欧洲处于被动局面。痛定思痛，为了在军事航天上减少对美国的依赖，欧洲近些年来积极发展侦察卫星。

以法国为主研制的“太阳神”光学成像侦察卫星先后发射了4颗，其中太阳神1号A、1号B为第一代，分辨率为1米；太阳神2号A、2号B为第二代，分辨率为0.5米。其实，在科索沃冲突中，第一代“太阳神”已经升空，首次作为一种实战工具，被成功地用于空袭计划制定和轰炸效果分析等。但第一代“太阳神”与美国的卫星相比差距较大，为此，欧洲又研制了第二代“太阳神”，并在黎巴嫩、阿富汗、乍得和达尔富尔等军事行动中证明了它的价值。目前，法国正在研发分辨率达到0.1米的第三代“太阳神”侦察卫星。

在2006年以前，欧洲只拥有光学成像侦察卫星，而没有雷达成像侦察卫星，所以在天气不好的时候很难发挥作用。而欧洲许多国家天气多变，常常阴云密布，所以急需拥有能全天候、全天时观测的雷达成像侦察卫星。

为了完善独立的成像侦察卫星系统，经过多年努力，2006年12月19日，由德国研制的欧洲首颗雷达成像侦察卫星——“合成孔径雷达-放大镜”升空。它也是德国的第1颗侦察卫星，此后又发射了4颗，组成了星座，这样每天可以提供全球从北纬80°～南纬80°之间的30幅以上图像，并且相互备份。与美国“长曲棍球”不同，“合成孔径雷达-放大镜”是小卫星，质量只有770千克，并采用星座方式运行，由俄罗斯火箭发射，因此性能好、成本低、风险小。“合成孔径雷达-放大镜”的分辨率约为0.7米，可以辨认运动中的汽车及飞机型号，并能识别地面“特殊设施”。