先知先覺的“眼睛”和“預報”

2007年10月23日，俄羅斯用閃電-3火箭發射1顆質量2噸的“眼睛” (Oko) 導彈預警衛星，以加強軌道上軍用航天器部署。

導彈預警衛星是通過對導彈發射主動段羽焰的紅外輻射等探測成像，將紅外輻射圖像信號變換為數字化電信號傳輸，經處理識別后提供敵方導彈襲擊的預警信號。該衛星和平時期可用于監視導彈試驗、航天發射活動，戰爭時期則專門監視和跟蹤敵方彈道導彈發射，從而實現在導彈主動段早期預警的目的，可以使預警時間增加到半個小時左右。

與目前的美國導彈預警衛星不同，蘇聯/俄羅斯導彈預警衛星計劃起步稍晚，分2種：1種是主要運行在軌道周期約12小時的大橢圓軌道上的“眼睛”衛星系列，采用這種軌道可對北半球大部分國家的彈道導彈基地和航天發射場構成全天候的覆蓋，但對低緯度地區的監視能力較差；另1種是運行在地球靜止軌道上的“預報”（Prognoz）衛星系列。它們互相補充，相輔相成。“眼睛”采用多星組網，對美國洲際導彈發射場全天覆蓋，預警能力與美國的相當，對來襲洲際導彈可以提供30分鐘的預警時間；“預報”用于實時監視導彈與衛星的發射，并進行核爆炸探測。它們的主要設備與美國“國防支援計劃”導彈預警衛星相同。

明亮的“眼睛”

蘇聯于1972年9月19日發射了第1顆“眼睛”衛星——宇宙-520，它由發動機艙、設備艙和光學艙3個分系統組成，各分系統均被安裝在一個長2米、直徑1.7米的圓筒形骨架上。衛星在發射時總重約2400千克，凈重1250千克～1900千克。發動機艙裝有燃料罐和氧化劑罐、4臺軌道修正用液體燃料發動機和16臺定向與穩定用液體燃料發動機，后者提供望遠鏡定向所需的主動三軸姿態控制。

“眼睛”衛星的探測系統包括1臺反射鏡直徑約0.5米的望遠鏡和1臺線陣或面陣紅外波段固態探測器，用來探測導彈尾焰的紅外輻射。此外，衛星還載有幾臺較小的望遠鏡，它們作為輔助觀測手段多半以光譜的紅外部分和可見光部分提供廣角對地觀測。衛星將其各臺望遠鏡所拍攝的圖像實時、直接傳給地面控制站。

“眼睛”衛星實現了5星組網。衛星近地點在南半球的軌道高度為幾百到幾千千米，遠地點在北半球的軌道高度為3～4萬多千米，傾角62°，運行周期12小時，每天提供14小時的監視時間，其中8小時位于北半球上空，探測美國本土導彈發射的軌道位置。要想對美國洲際彈道導彈基地保持每天24小時不間斷監視，就需要至少4顆工作衛星。

理想的“眼睛”衛星星座由9顆沿標準軌道運行的衛星組成，軌道面間隔40°，這樣每80分鐘會有1顆衛星通過一個遠地點位置。當衛星以很高的高度在歐洲上空飛行時，它們可以“越過”北極看到美國大陸，因而也可以對美國進行觀測。

但是，9星滿員的狀態極為罕見，實際上多為6顆衛星組網工作，在北半球35度上空，下行頻率在2274～2304MHz之間。1987年6月，隨著宇宙-1849的發射，“眼睛”星座首次也是迄今唯一一次達到9星滿員狀態。“眼睛”星座之所以被設計成可同時容納9顆衛星的原因之一是，為了提高其可靠性和確保即使有1顆衛星失效也不會出現覆蓋空白。另一個更重要的原因是，選擇這樣的軌道布局能保證會有幾顆衛星同時觀測同一區域，以減小能同時探測到某次導彈發射的那幾顆衛星同時全被直射陽光或云層反射所致盲的可能性。

早期發射的“眼睛”預警衛星存在設計問題，常常在軌道上發生解體。后來才得知，每顆“眼睛”衛星都在其主光學探測器的焦面附近裝有炸藥，一旦衛星失靈，該炸藥便會將衛星炸毀。遺憾的是，衛星對炸藥的控制很不可靠，從而導致衛星仍在正常工作時就過早發生爆炸。由于出現了一系列失常和故障，直至1980年工作衛星的數量才達到4顆。此后，星座逐漸進入實用階段。

截至2003年底，“眼睛”衛星總共發射了82顆。該網能監視美國幾乎全部彈道導彈發射場，對美國的全部洲際彈道導彈可提供全天時覆蓋和30分鐘的預警，并能在導彈發射幾分鐘內，將獲得的預警信息傳送到蘇聯境內的地面數據中轉站。

與美國衛星相似的“預報”

蘇聯第1代導彈預警衛星“眼睛”，只能探測從美國本土發射的洲際導彈，無法對所有可能的導彈發射地點（如海洋中的潛艇）進行晝夜24小時觀測，所以20世紀80年代，蘇聯用發射到地球靜止軌道上的3顆“眼睛”衛星進行了預警技術試驗。雖然它們僅限于依靠掠射角觀測幾何探測導彈發射，但還是大大提高了預警系統的總可靠性。接著，蘇聯便開始發射第2代導彈預警衛星“預報”。

“預報”衛星由1個直徑約2米的主儀器艙、2塊大型太陽能電池帆板和一個內置的大型望遠鏡筒組成，重約3噸。衛星的最重要特征是它們具有俯視能力，可以對大部分海洋進行監視。“預報”衛星既能探測從美國本土基地發射的洲際彈道導彈，提供約25分鐘的預警時間，也能探測由潛艇從海上發射的潛射彈道導彈，還能探測在加力狀態下飛行的飛機。其工作壽命在4年以上，用于實時彈道導彈、衛星發射監視和核爆炸探測。它們與“眼睛”衛星配合預警。

首顆“預報”衛星宇宙-1940于1988年4月26日發射，截至2004年底總共發射了11顆。迄今壽命最長的“預報”衛星是宇宙-2224，它工作了77個月。有不少“預報”衛星工作壽命奇短，這說明基本衛星艙可能存在設計問題。

“預報”衛星采用4星組網工作模式，主要監視來自美國東部和歐洲大陸的陸基導彈以及來自大西洋的潛射導彈對莫斯科構成的威脅。4星組網模式可以形成橫貫美國東海岸至中國東部的導彈發射監測帶，與設計中的9星大橢圓衛星組網模式相互補充，進一步提高導彈預警能力。

聯合打造未果

俄羅斯曾與美國合作研制過監視導彈的衛星系統——“俄美監視衛星”，計劃研制1個雙衛星系統，可作為1個更大型的地面、空中和空間多層系統的一部分，跟蹤、瞄準并摧毀敵方的導彈。

該系統由2顆并軌衛星組成，美國和俄羅斯各一顆，具有導彈防御和環境監測的雙重功能。每顆衛星借助近距多譜光電監測設備和中遠距紅外電磁設備對地表及空中目標進行監視，能夠探測到導彈發射的位置，還能用于颶風預報、氣象預報以及環境災難預測等。

該項目計劃由俄羅斯負責研究預警與導彈防御的概念，并提供發射、衛星平臺和地面處理與控制設備，其中也包括新型傳感器等設備的制造。美國則作為主要的投資方，原計劃投入3億美元，但后來預算資金達到了5億多美元。同時美國還負責制造有效載荷組件、超低溫紅外探測器及監視艙等。

在“俄美監視衛星”計劃實施的最初階段，即1995年～1999年，俄羅斯與美國在該計劃的技術方面取得了一定的進展，甚至使用航天飛機與俄美在軌航天器在近地大氣層和太空進行了一些實驗。

然而，2004年8月19日，美國彈道導彈防御局宣布，退出“俄美監視衛星”計劃，并從2005年停止向該計劃撥款，這標志著這一歷時10年多的計劃被正式取消。

美國退出“俄美監視衛星”計劃的主要原因是：美國決定退出反導條約并開始逐步籌建國家反導防御系統，而俄羅斯對此表示堅決反對；俄美雙方擔心各自的秘密技術被對方獲得；而且計劃投資不斷增加。

美國退出“俄美監視衛星”計劃也表明，俄美軍事技術合作的近期前景十分暗淡。在美國看來，俄羅斯無論是現在還是將來都是一個對其構成潛在威脅的國家，因此在軍事技術合作這一關系國家安全利益的領域，美對與俄開展軍事技術合作仍持審慎態度。美方決定停止對“俄美監視衛星”計劃投資，也正是美方真實態度的體現。