一對海洋盜密者

探測海洋的各種特性，不僅在民用事業中有重大意義，在軍事上也是非常有用的。然而，海洋占全球表面積的70%左右，若用船只或飛機監測全球海洋和跟蹤海面艦艇，花費是巨大的，但如用衛星則容易得多。集電子偵察、成像偵察、對艦船等運動目標定位于一身的海洋監視衛星，就是探測、跟蹤、定位、識別和監視海上艦艇的“大腕”。

監視海洋的兩大神探

與監視陸地的電子偵察衛星相比，海洋監視衛星具有戰術偵察性質，因為海上目標經常是運動的，所以衛星須實時傳輸與分析數據，而電子偵察衛星則反之；海洋監視衛星監視的地區占地表面積大，故衛星軌道均較高，以便覆蓋更大面積，而電子偵察衛星的軌道較低；海洋監視衛星的工作方式有主動型和被動型兩種，而電子偵察衛星主要采用被動型。

主動型海洋監視衛星用星載雷達確定目標的航行位置和航速，并可全天時、全天候提供艦船尺寸甚至類型。被動型海洋監視衛星則是用多顆衛星同時截獲艦載雷達信號，從而測定水面艦只的大致位置和形狀。若主動型和被動型配合使用，則可使被監視的船只無法藏身。

蘇聯很早就同時擁有主動型和被動型2種海洋監視衛星了。1965年12月27日，蘇聯第1顆海洋監視衛星升空。此后的發展分為2個階段：1965年～1973年為試驗階段，1974年以后為實用階段。

雷達型海洋監視衛星

獨一無二

裝有雷達系統的蘇聯主動型衛星又叫核動力“雷達型海洋監視衛星”，還稱為US-A，在世界上獨一無二。它重3800千克，是長10米、直徑1.3米的圓柱體，其中核反應堆加上高軌道儲存部分重1250千克、長5.8米。由姿控火箭、電子設備、核電源系統和雷達系統組成，工作在高250千米、傾角65°的軌道上，分辨率數十米，壽命3～6個月。工作過程如下：星載大功率X波段相控陣雷達主動發射脈沖信號，并接收目標的反射波，用以測定目標的位置和外形。星上裝載大功率雷達的大孔徑拋物面天線，掃描海上艦只活動，然后把偵察到的情報發回地面站，從而確定艦艇的位置、航速和航向。先進的“雷達型海洋監視衛星”裝有側視雷達，1次掃描覆蓋寬度可達460千米。因雷達功率大，需要幾千瓦，故按當時的技術水平只能使用小型核反應堆供電才行。但這種衛星在20世紀70～80年代多次發生墜落事件，引起全球恐慌，所以現在停用了。

“雷達型海洋監視衛星”的主要有效載荷就是大功率X波段相控陣雷達。呈半圓形的雷達天線從圓柱形衛星平臺的一端伸出，全長約4米。衛星上還裝有第2副側視雷達天線。在執行工作任務期間，一個獨立的計算機系統控制著雷達。

星上雷達在良好的海況條件下能夠探測到中型和某些小型艦只，如巡洋艦和驅逐艦；即使在惡劣的海況條件下多半也能夠探測到大型艦只，如航空母艦。潛艇探測既不是“雷達型海洋監視衛星”系統的原本目的，也不是這種衛星所能做到的。

核反應堆

“雷達型海洋監視衛星”計劃中最富挑戰性的項目之一是研制核反應堆。該衛星核反應堆的實際設計和制造工作先后由不同的機構所承擔，同時對2種類型的天基核反應堆開展工作：一種是帶有半導體轉換器的核反應堆，另一種是帶有熱離子轉換器的核反應堆。

工作型“雷達型海洋監視衛星”所攜帶的BES-5核反應堆是由用鈾-235濃縮的鈾-238提供燃料的，額定功率約5千瓦左右。反應堆的燃料組件重53千克、長0.6米、直徑0.2米。

衛星平臺

該衛星平臺采用了一些專門研制的、按預定程序工作的“微型組件”，這些微型組件帶有當時蘇聯最好的微型集成電路，它們被裝入星載系統中用于無線電控制和通信。衛星的定向和穩定系統不僅使衛星保持正確的姿態，而且在核反應堆發生災難性故障情況下使衛星自動處于正確的方位。

飛行剖面

“雷達型海洋監視衛星”最初是以2顆衛星配對工作的，它們在軌道上一前一后飛行，彼此相差約20～30分鐘。通過比較2顆衛星發回的雷達信息，地面計算機可判斷出目標的航速和航向。

由于“雷達型海洋監視衛星”要在較低軌道上飛行，這意味著裝有核反應堆的衛星會在短時間內衰減并墜落到地球上。為了防止核反應堆意外再入大氣層對地球造成放射性污染，衛星采用了這樣一種飛行剖面：在衛星標稱飛行時間結束或衛星發生無法補救的故障時，1臺輔助的固體推進劑火箭發動機會將有輻射危險的部分即反應堆和堆芯推到一條高約900～1000千米的安全軌道，這樣可確保它們在軌道上逗留400年左右。待到它們在24世紀再入大氣層時，放射性燃料將會自然衰變，對地球上的居民不會構成任何威脅。

飛行試驗

蘇聯海軍分3個階段對“雷達型海洋監視衛星”系統進行了試驗：

第1階段為1965～1966年，僅對衛星的定向、穩定和推進系統進行了試驗。衛星未裝核反應堆，而是攜帶一種化學電源作為其替代物。

第2階段為1967年12月～1969年1月，重點是試驗無線電控制系統、特制的核反應堆模擬器以及“雷達型海洋監視衛星”的化學電源。衛星第1次裝備了執行所有操作所需的全套控制系統，共發射了3顆，其中1顆由于火箭的第2級發生故障而未能入軌，另2顆衛星起先飛行在高度為280千米×260千米、傾角為65.1°的低軌道上，在發射后2～6天內便機動到約950千米×900千米的高軌道，衛星均沒有攜帶核反應堆。

第3階段自1970年10月開始。到1973年底共進行了6次發射(其中有些遭到失敗)，所有衛星都首次攜帶了工作型BES-5核反應堆。

1974年5月發射的宇宙-651和宇宙-654首次以雙星配對工作飛行，2顆衛星的反應堆分別在發射后71天和74天被推入了高軌道，這大大超過了衛星的設計壽命。

1974年10月，蘇聯宣布“雷達型海洋監視衛星”系統正式投入使用。盡管系統已投入使用了，但試驗計劃的第3階段直到1978年才正式結束，因為“雷達型海洋監視衛星”系統正式投入使用后在試驗階段出現的問題并未全部得到解決。到1978年，蘇聯海軍才有了第一批“雷達型海洋監視衛星”樣星。

安全措施

為防止由于衛星發生意外而給地球造成核污染，在“雷達型海洋監視衛星”系統中配有安全系統，該系統可由下述4個條件之一所觸發：地面發出有效指令、衛星失去加壓能力、反應堆動力出現異常及衛星失去穩定。

在正常情況下，衛星完成任務后會分解為3部分：帶有自含助推火箭的核反應堆、衛星的推進級、衛星平臺。反應堆會把自身推進到較高的橢圓形轉移軌道，留在較低軌道上的其余2部分不久就會從軌道上衰減而再入大氣層焚毀。在到達轉移軌道后不到1小時，反應堆的火箭發動機會再次點火，將其軌道圓化為約900千米×1000千米。作為一條附加的安全措施，在此軌道上，反應堆的燃料芯會從反應堆內被彈射出去。

萬一上述4個條件無一促使反應堆被推入更高的軌道，還有一條后備措施會在反應堆開始從軌道上自然衰減時發揮作用。在114～120千米的高度上，地球上層大氣密度的增加會導致反應堆溫度相應升高，從而會促使燃料芯從反應堆中彈射出去。這樣，在再入大氣層前數小時，反應堆內的危險物質就會在大氣中燃燒而化為灰燼。

改進衛星

1987年2月和7月，蘇聯分別發射了2顆“雷達型海洋監視衛星”—宇宙-1818和宇宙-1867，它們采用了新型核反應堆—TEU-5“白楊”，而且是世界上首批發射到太空的裝有帶熱離子轉換器的核能裝置的衛星。這2顆衛星顯然是用來對這種新型反應堆和經過改進的“雷達型海洋監視衛星”衛星平臺進行試驗的，這種平臺則是為未來的雷達型海洋偵察衛星而設計的，這些未來衛星將裝有功率大得多的雷達，因而能夠在更高的軌道上工作。

電子型海洋監視衛星

隔云有耳

裝有電子情報系統的被動型衛星又叫“電子型海洋監視衛星”，也稱為US-P。它重3噸，是長17米、直徑1.3米的圓柱體，載有被動式電子接收機、十字交叉干涉儀天線陣(利用2個天線接收信號的相位差來確定目標的方向角)，使用的傳輸頻率為166兆赫。它把要接收和檢測的信號分為4個波段，每個波段都有3個不同基線干涉儀的正交天線陣。這種衛星一般成對工作在高450千米、傾角65°的圓軌道上，壽命8～12個月，后經改進延長到2年，地面軌跡的重復周期也由4天減為3天。

星上的被動式電子情報系統有一副X形天線裝在衛星平臺朝向地球的一面，它與民用“海洋”衛星上所用的天線相似。該系統以“發現-傳輸”的方式直接接收來自衛星的數據，然后將所選目標的坐標輸入到反艦導彈的制導系統。

平臺差異

運行在略高一點軌道上的“電子型海洋監視衛星”用太陽電池翼為其供電。它雖采用與“雷達型海洋監視衛星”相同的平臺結構，但在某些方面卻有所不同。“電子型海洋監視衛星”平臺主體的直徑與“雷達型海洋監視衛星”相同，也是1.3米，但它要長得多，達17米。衛星總質量3000千克。圓柱形平臺外面裝有2個大型太陽電池翼，其長度約為主體的2倍半。

衛星攜帶一臺推力為300～600千克的主發動機，其用途與“雷達型海洋監視衛星”上的相同。此外還攜帶一組共4臺10千克推力的姿控發動機。

飛行剖面

“電子型海洋監視衛星”系統的主要任務是，通過記錄所接收到的電子信號類型并確定發射機相對于衛星位置所處的方向來探測海上艦只目標。這些信息經由數據中繼衛星被近實時地中繼給地面站和海基艦艇。然后，在地面上通過計算機或分析人員將來自幾顆衛星的數據結合起來進行快速分析，就可準確判定發射源的位置和類型。由于“電子型海洋監視衛星”的偵察目標通常是移動的，所以頻繁地飛越目標對于保證目標方位信息準確可靠至關重要。

不過，“電子型海洋監視衛星”星座同樣無法進行潛艇探測。

工作情況

1986年，“電子型海洋監視衛星”系統顯示了2種新的飛行剖面：2月發射的宇宙-1735在高度為405千米×420千米、傾角為65°的軌道上飛行，這一軌道略低于通常的軌道，但地面軌跡每3天即每46圈重復一次。這一新的軌道高度使得“電子型海洋監視衛星”系統最終于1988年5月，以一個3星星座而不是更為復雜的4星星座實現了對目標的完全覆蓋。而3月發射的宇宙-1737則采用另一種新飛行剖面，其軌道傾角是73.4°，衛星在持續46天的飛行中仍保持每3天重復一次地面軌跡。

到1989年，首次建立了一個由4顆“電子型海洋監視衛星”組成的星座，這4顆衛星分別運行在2個軌道面上，這兩個軌道在赤道上間隔172°。4顆衛星共用一組共46個升交點，而且每3天重復一次，因而能準確偵察海上目標動向。后來，在1990年，該星座有一小段時間擴充到了破紀錄的6顆衛星，這一舉動多半是為了彌補“雷達型海洋監視衛星”星座的缺乏。理想的“電子型海洋監視衛星”星座應由6顆衛星組成，它們運行在兩個間隔145°的軌道面上，每一軌道面上的3顆衛星間距均等。

改進衛星

自1986年的宇宙-1769之后再沒有別的衛星采用老的飛行剖面了，這說明老型衛星自那時起已停止飛行。新型衛星除了采用新的飛行剖面外，還采用了一種新的飛行結束方式：利用軌道機動降低其近地點高度來結束飛行，因而便于衛星快速從軌道上衰減。

“電子型海洋監視衛星”星座有3種型號：US-P(原型)；US-PU(改進型)；US-PM(改進型)。US-P衛星大概在1974～1986年期間飛行，US-PM型衛星大概自1986年以宇宙-1735開始飛行。1989年10月，US-PM改進型衛星投入使用，這意味著新的飛行剖面效果良好。