國外偵察衛星那些事兒（上）

文/ 龐之浩

2019年，國外共有來自美國、歐洲和印度的6顆偵察衛星入軌服役，使全球在軌工作的偵察衛星總數達到了106顆，其中光學成像偵察衛星最多，達42顆，其他依次是雷達成像偵察衛星、電子偵察衛星、海洋監視衛星，這里不包括導彈預警衛星。擁有偵察衛星最多的是美國，有39顆，其他依次是歐洲、俄羅斯、日本、印度、以色列、韓國等，就連阿聯酋也想擁有偵察衛星，但遭遇了發射失敗的厄運。

美國：獨占鰲頭

美國的偵察衛星系統由軍事專用、民為軍用和商為軍用三種方式構成，在種類、數量和技術等方面均處于世界領先地位。

“鎖眼”光學成像系列衛星

1960年8月，美國成功發射了世界第1顆偵察衛星——鎖眼1號（也稱發現者13號）光學成像偵察衛星。至今，已發展了6代“鎖眼”系列光學成像偵察衛星，目前現役的“鎖眼12號”分辨率最高，達0.1米。

▲ 美國“鎖眼9號”偵察衛星

▲ 美國“鎖眼12號”拍攝的位于阿富汗的拉登基地

▲ 美國“水星”電子偵察衛星結構示意圖

自“鎖眼12號”升空以來，該衛星已在美國的全球軍事戰略中發揮了重要作用。例如，在2011年多國聯軍對利比亞發動空襲的前后，美國通過“鎖眼12號”提前確定了利比亞地面部隊與防空火力的部署情況，并對空襲打擊的效果進行評估，從而便于指揮人員確定作戰方案，最高效率地打擊敵方有生力量，并在最大程度上減少自身不必要的損失。

不過，“鎖眼12號”有一個先天不足，即天氣不好時難以完成任務。這一缺陷在冷戰時期很突出，當時由于蘇聯大部分領土經常被云層所覆蓋，所以美國難以及時搜集蘇聯的重要情報。為此，美國又研制了雷達成像偵察衛星。

雷達成像衛星

1988年12月2日，美國首顆雷達成像偵察衛星“長曲棍球”升空，后來又發射了多顆，最高分辨率達0.3米。它攜帶了合成孔徑雷達，不僅能全天時、全天候隨時對目標成像，還由于雷達的波長要比可見光或紅外光的波長長得多，因此能穿透干燥的地表，發現藏在地下數米深處的設施。

在1991年1月美軍對伊拉克實施“沙漠風暴”行動之前，薩達姆讓其精銳的共和國衛隊進入掩體，以躲避轟炸、保存實力。這一招確實讓“鎖眼12號”成了“睜眼瞎”，但美國用“長曲棍球”像X光機一樣對伊拉克的掩體來了個“透視”，結果使所有藏在沙堆下的伊拉克坦克、管路等暴露無遺。

20世紀90年代末，美國開始發展新一代雷達成像偵察衛星——“未來成像體系-雷達”，其首顆衛星于2010年9月20日升空。與“長曲棍球”不同，衛星改用逆行軌道，軌道高度提升了約450公里，雷達功率也得到大幅提高。美國計劃發射5顆“未來成像體系-雷達”，目前已至少發射了3顆。

▲ 美國“白云”子衛星在軌飛行示意圖

▲ 法國“太陽神2號”光學成像偵察衛星

▲ 歐洲“合成孔徑雷達-放大鏡”星座

電子偵察衛星

1962年5月15日，美國發射了世界第一顆電子偵察衛星，此后共發展了4代9種，目前在軌服役的第4代包括“水星”“顧問”和“軍號”等，其主要特點是裝有大型天線，可同時監聽上千個地面信號源。但是，電子偵察衛星也存在問題，例如，它無法有效偵聽到地下有線通信網的信號。在伊拉克戰爭中，伊拉克盡量不用無線通信方式或利用無線通信方式傳輸假情報，結果使美英聯軍收獲不大并時有上當。因此，美國又開始研制運行在地球同步軌道的新一代電子偵察衛星。

在海洋監視衛星方面，1971年12月14日，美國發射了第一組白云試驗型電子型海洋監視衛星，后來又陸續發射了3代“白云”工作型衛星，其中第三代發射了3組，每組由1顆用于成像偵察的大型母衛星和3顆用于電子信號偵察的小型子衛星組成。3顆子衛星先通過星上的射頻天線測定每顆子衛星收到艦船電磁信號的時間，再用三角測距原理計算出精確的信號發射源距離和方位，對海上艦船實施定位，接著把定位信息傳給母衛星進行處理，然后發回地面。美國還發射過“飛弓”成像型海洋監視衛星。

導彈預警衛星

自從1961年7月12日發射世界第一顆導彈預警衛星“米斯達3號”以來，美國先后發展了3代“國防支援計劃”導彈預警衛星，在海灣戰爭和伊拉克戰爭中大出風頭的第三代“國防支援計劃”裝有紅外探測器、高分辨率可見光電視攝像機等多種探測導彈發射的儀器，其中的紅外探測器裝有6000個硫化鉛和碲化汞鎘紅外探測元，因此靈敏度高，可有效識別各種導彈發射。

但“國防支援計劃”在實戰中也暴露出一些不足之處：對戰術彈道導彈所提供的預警時間太短；很難監測移動式導彈的發射；仍然存在一定的虛警和漏報現象。1990年12月2日，在伊拉克發射飛毛腿導彈數小時前，衛星曾發出導彈來襲警告，但后經查證卻是一架飛行中的B-52轟炸機。1991年2月25日，由于沒有接到任何伊拉克導彈的來襲警報，致使1枚侯賽因導彈擊中1座美國兵營，炸死28人、傷97人。

第三代“國防支援計劃”之所以只能用于戰略導彈的預警，對戰術導彈的預警力不從心，其主要原因是它為冷戰時期的產物，本身就是為戰略導彈的預警而設計的，因而軌道單一、探測手段單一、數據處理手段單一。為此，美國開始研制可同時預警戰略導彈和戰術導彈的“天基紅外系統”新一代導彈預警衛星，它可對彈道導彈的發射和全程飛行進行探測和監視，現已開始陸續部署。

新近動向

近年來，美國還發射了“地球同步空間態勢感知項目”和“局部空間自主導航與制導試驗衛星”等衛星。它們的共同特點是具備較強的機動變軌能力，可按需抵近地球同步軌道目標，繞目標飛行，對目標進行詳細的光學和電子偵察，甚至具備實戰打擊能力。

據悉，美國五角大樓正在研究一種新的光學成像偵察衛星，它在距地面3.6萬公里高的地球靜止軌道運行，其靈敏的鏡頭可一次性捕捉地球40%的地表圖像，且能在任何時候傳回全球任何地方的實時高分辨率視頻與圖像，媒體將它稱為“間諜衛星之王”。

該衛星的特征是同時具有高時間分辨率和空間分辨率，可對重要目標進行長期連續監視，主要原因有二。一是軌道高，現有成像偵察衛星為了獲得高分辨率，都運行在距離地球僅幾百公里的軌道，而高軌道衛星具有視場廣、能連續監測、可防反衛星武器威脅等優點。二是視力好，雖然軌道高，但由于采用衍射光學成像技術，所以仍能獲得高分辨率圖像。

衛星擬采用超級薄膜鏡頭，這種薄膜材質只有廚房用鋁箔包裝紙那么厚，與傳統光學鏡頭反射光線不同，它能夠衍射光線，并具有延展性，能先以折疊形式送入太空軌道，然后根據需求可伸展到直徑20米左右，而當前最大的地面望遠鏡鏡頭直徑也只有它的一半。

到2019年底，美國共有7顆光學成像偵察衛星、6顆雷達成像偵察衛星、26顆電子偵察和海洋監視衛星在服役。其中包括2019年入軌的升級版“鎖眼12號”，其在相機口徑、可見光和紅外成像能力等方面比“鎖眼12號”應該有了新的提升，進一步增強了美國成像偵察能力。

未來，美軍擬在低軌建設包括看護層、空間傳輸層和跟蹤層等在內的多層次、功能性衛星網絡，然后以此為基礎搭載偵察監視、導彈預警、空間態勢感知等載荷，其中看護層是其重要組成部分，將由約200顆小衛星構成，手段涵蓋光學、雷達和電子偵察。

美國國防高級研究計劃局還在開發“黑杰克”項目。它是在低軌演示驗證一個能提供全球持續覆蓋、低成本的星座，通過多個通用的衛星平臺搭載軍用通信、導航、偵察、預警等多類任務載荷，并具備自主智能運行能力。

▲ 建造中的“國防支援計劃”

▲ 意大利“地中海盆地觀測小衛星星座系統”衛星

歐洲：獨立自主

長期以來，歐洲在軍事航天方面一直依賴于美國，所以自身發展非常緩慢，直到1999年爆發的科索沃戰爭才使歐洲軍界開始覺醒。在這場戰爭中，所有歐洲部隊主要依靠美國偵察衛星所提供的情報實施作戰計劃，使歐洲處于被動局面。痛定思痛，為了在軍事航天上減少對美國的依賴，歐洲近些年來積極發展偵察衛星。

以法國為主研制的“太陽神”光學成像偵察衛星先后發射了4顆，其中太陽神1號A、1號B為第一代，分辨率為1米；太陽神2號A、2號B為第二代，分辨率為0.5米。其實，在科索沃沖突中，第一代“太陽神”已經升空，首次作為一種實戰工具，被成功地用于空襲計劃制定和轟炸效果分析等。但第一代“太陽神”與美國的衛星相比差距較大，為此，歐洲又研制了第二代“太陽神”，并在黎巴嫩、阿富汗、乍得和達爾富爾等軍事行動中證明了它的價值。目前，法國正在研發分辨率達到0.1米的第三代“太陽神”偵察衛星。

在2006年以前，歐洲只擁有光學成像偵察衛星，而沒有雷達成像偵察衛星，所以在天氣不好的時候很難發揮作用。而歐洲許多國家天氣多變，常常陰云密布，所以急需擁有能全天候、全天時觀測的雷達成像偵察衛星。

為了完善獨立的成像偵察衛星系統，經過多年努力，2006年12月19日，由德國研制的歐洲首顆雷達成像偵察衛星——“合成孔徑雷達-放大鏡”升空。它也是德國的第1顆偵察衛星，此后又發射了4顆，組成了星座，這樣每天可以提供全球從北緯80°～南緯80°之間的30幅以上圖像，并且相互備份。與美國“長曲棍球”不同，“合成孔徑雷達-放大鏡”是小衛星，質量只有770千克，并采用星座方式運行，由俄羅斯火箭發射，因此性能好、成本低、風險小。“合成孔徑雷達-放大鏡”的分辨率約為0.7米，可以辨認運動中的汽車及飛機型號，并能識別地面“特殊設施”。

▲ 意大利第二代軍民兩用雷達成像衛星

▲ 法國組裝“群蜂”小型試驗電子偵察衛星

2014年，西班牙的“德莫斯2號”軍民兩用高分辨率衛星升空，它載有多光譜推掃式成像儀，全色分辨率為0.75米，設計壽命7年。

意大利在2010年部署完畢由4顆“地中海盆地觀測小衛星星座系統”組成的軍民兩用雷達成像衛星星座系統。

為了數據的連續性，德意正在發展第2代雷達成像偵察衛星，用于替換現有系統，以提高系統性能和成像能力。西班牙也在進一步發展雷達成像偵察衛星能力，滿足軍民兩用的需求。

2019年，意大利率先發射了第2代軍民兩用雷達成像衛星星座的首發星。第2代系統由2顆編隊飛行的衛星組成，最高分辨率0.8米，具有不同分辨率、不同幅寬的成像能力，包括專用于情報和國防應用的甚高分辨率、窄幅寬的聚束模式，以及應用于民用領域的高分辨率、窄幅的聚束模式。

歐洲還在研制電子偵察衛星和導彈預警衛星，現已發射了“蜂群”小型試驗電子偵察衛星和“螺旋”微型導彈預警演示衛星。

到2019年底，歐洲有21顆偵察衛星在服役，其中光學成像偵察衛星6顆、雷達成像偵察衛星11顆、電子偵察衛星4顆。

法國和英國已向空客防務與航天公司授予了光學和雷達成像偵察衛星的研制合同，用于開發性能、技術更優的衛星系統，這將大幅提升歐洲現有的衛星偵察能力。（未完待續）