寓軍于民的印度偵察衛星

文/龐之浩

2020年11月7日，印度空間研究組織用極軌衛星運載火箭-DL成功發射了“雷達成像衛星-2BR2”。這是印度第3顆雷達成像衛星-2B系列衛星，目的是強化太空偵察和監視能力。

印度一直想當亞洲航天老大，尤其重視發展軍事航天，多次發射高分辨率軍民兩用遙感衛星以及軍民兩用通信衛星和導航衛星，并進行了首次反衛星試驗、首次太空軍事演習和首顆電子偵察衛星發射等。

不過，印度發展軍用衛星與當年美蘇先發展軍用衛星的路線不同，美蘇是軍轉民，即先發展軍用衛星，然后在此基礎上發展民用衛星；而印度與日本相似，是民轉軍，即先發展民用衛星，然后在此基礎上發展軍用衛星，且一般都是軍民兩用，目的就是在有限的資金條件下，提高衛星的應用效率。

目前，印度共有12顆軍民兩用監視衛星在軌運行，其中光學成像衛星7顆，雷達成像衛星4顆，電子偵察衛星1顆。印度光學成像衛星分辨率已經高于俄羅斯和日本的0.3米，達到0.25米；雷達衛星分辨率也高于俄羅斯的1米和日本的0.5米，達到0.3米。印度在偵察監視衛星體系完備性上，涵蓋光學成像、雷達成像和電子偵察，與美、歐、俄基本看齊。

早期發展歷程

聯合國空間委員會曾經指出，開發空間技術是發展中國家接近和趕上發達國家的捷徑。印度很早就注意到了這一點，并在發展中國家里率先發展遙感衛星工業，以帶動其他行業。

▲ 2020年11月7日，印度空間研究組織的極軌衛星運載運載火箭-DL成功發射了“雷達成像衛星-2BR2”

為了加強地球資源的勘察、開發與管理，印度于1975年用蘇聯火箭發射了第一顆自制的衛星“阿里亞哈塔”。星上大部分部件是進口的，只裝有2臺印度制造的電視攝像機和特高頻微波輻射計，并在印度上空進行了遙感試驗。

在“阿里亞哈塔”衛星的基礎上，印度于1979和1981年先后發射了巴斯卡拉-1和2。前者是印度第一顆試驗型觀測衛星，采用蘇聯技術；后者比前者的設備更完善，載有2臺可見光與紅外電視攝像機（分辨率為1千米）和2臺無源微波輻射計。

與此同時，印度于1979、1980、1981和1983年用自己的衛星運載器-3火箭發射了4顆“羅希尼”系列衛星，其中3顆獲得成功。“羅希尼”衛星重35千克，采用自旋穩定方式。星上有1臺2波段CCD相機。

從1982年起，印度開始研制改進型“羅希尼”衛星系列。這一系列衛星重量為150千克級，前2顆均未成功，1992年5月20日發射的第3顆進入了一條比預定軌道要低的軌道，1994年5月4日發射第4顆取得了成功。

上述衛星均采用了蘇聯的技術，帶有試驗性質，為之后的發展打下良好基礎。

研制實用衛星

為了獨立發展空間遙感技術，印度空間研究組織從1978年起開始制定“印度遙感衛星”計劃，并在1982年得到了印度政府的批準。1988年3月17日，印度第一顆第一代國產實用遙感衛星——“印度遙感衛星-1A”用蘇聯東方號火箭發射成功。該星重975千克，運行在904千米的太陽同步軌道上。

▲ 印度首顆國產衛星“阿里亞哈塔”模型

為了保持工作的連續性，與“印度遙感衛星-1A”相同的“印度遙感衛星-1B”于1991年8月29日由蘇聯東方號火箭發射升空。這2顆衛星的運行，表明印度已具有了實用型的衛星遙感系統。

1995年12月28日，印度用俄羅斯閃電號火箭發射了首顆第二代遙感衛星“印度遙感衛星-1C”，與它相同的“印度遙感衛星-1D”于1997年9月29日入軌。它們的質量均為1330千克，運行在817千米高的太陽同步軌道上，重復觀測周期是24天，具有空間及光譜分辨率高、光譜覆蓋范圍寬、重訪頻率高、能立體觀測成像以及有在軌記錄能力等特點。

此后，印度主要研制分辨率較高的“制圖衛星”系列。

“制圖衛星”系列

2005年5月5日，“制圖衛星-1”（也稱“印度遙感衛星-P5”）升空。它是印度首顆具備立體成像能力的衛星，使印度遙感衛星進入了一個新階段，提高了繪制地圖的精確性，對印度的制圖和城鎮規劃具有重要意義。它的設計使用壽命至少5年，重1.5噸，裝有2臺全色照相機，分辨率2.5米，幅寬為30千米，可提供生成數字地形模型/數字高程模型的立體像對。它還能準確及時地監視印周邊國家的導彈試驗及發射情況并可提供清晰的圖像。

2007年1月10日，“制圖衛星-2”（也稱“印度遙感衛星-P7”）升空，衛星重650千克，載有1臺分辨率優于1米的全色相機，幅寬為9.6千米。它還是1顆能進行大氣、海洋及氣候觀測的綜合衛星，裝有高度計、微波輻射計和散射計、熱紅外輻射計等，對全球大氣及海洋環境進行綜合觀測。

制圖衛星-1、2都屬于軍民兩用的衛星。雖然2008年4月28日發射的“制圖衛星-2A”（也稱“印度遙感衛星-P8”）與“制圖衛星-2”性能一樣，但它是為印度軍方單獨定制的，可使印度有能力對鄰國所有的核試爆地點、導彈發射井位置以及部隊的集結進行密切監視。該衛星重訪周期為4天，但通過適當的軌道機動可將重復訪問周期提高到1天。它具有很靈活的機動作戰能力，一旦需要隨時可以變軌，從不同高度和角度，對一些重要目標實施縱深拍照，包括導彈陣地和機場等目標。“制圖衛星-2A”上裝有1臺先進的全色照相機，分辨率約為0.7～1米，幅寬約為9.6千米，并具有45°斜視能力，可以滿足軍方和情報系統的需求。該衛星采用了若干新技術，如相機單軸雙鏡，基于電光結構的碳纖維增強塑料，輕質、大尺寸鏡片，JPEG數據壓縮，先進的固態存儲器，高能恒星敏感器，等等。

2010年7月12日，“制圖衛星-2B”升空，衛星重694千克，攜帶1臺高分辨率全色相機，分辨率達0.8米，幅寬9千米，運行在高637千米、傾角98.1°的極軌軌道，可用于軍事目的。

2016年6月22日，印度成功發射“制圖衛星-2C”，衛星重727.5千克，功率986瓦，采用高500千米、傾角97.5°的近圓太陽同步軌道。該衛星比之前發射的制圖衛星-2、2A和2B從技術指標上有了較大進步，使印度光學成像能力進一步增強。制圖衛星-2、2A和2B無多光譜成像能力，而“制圖衛星-2C”星上攜帶了全色和多光譜相機，全色分辨率0.65米，多光譜分辨率2米。印度媒體十分高調地報道稱，“制圖衛星-2C”協助印度陸軍完成了對恐怖分子“外科手術式”的打擊。

2017年2月15日和6月23日，印度成功發射制圖衛星-2D和2E，它們與“制圖衛星-2C”同屬二代改進型，發射質量均為727.5千克，功率986瓦，采用高500千米、傾角97.5°的近圓太陽同步軌道，星上攜帶了全色和多光譜相機，全色分辨率0.65米，4通道多光譜分辨率2米，幅寬10千米。這兩顆衛星直接由印度國防部負責運行，顯著增強了軍事偵察和民用應用，可為印度軍事和政府用戶提供快速任務指派和重訪能力。

2018年，印度繼續完善天基對地觀測系統，于1月12日成功發射了制圖衛星-2系列的第7顆衛星——“制圖衛星-2F”。它與制圖衛星-2C、2D、2E衛星性能指標基本相同，與制圖衛星-2、2A、2B 系列衛星相比，技術能力有較大進步。衛星發射質量約710千克，星上攜帶了全色和多光譜相機，全色分辨率0.65米，4通道多光譜分辨率2米。

▲ 測試中的“印度遙感衛星-1C ”

▲ 印度制圖衛星-2A（上）、迷你衛星-1（左）和其他一些小衛星被裝到“極軌衛星運載火箭”上準備一起上天

目前，印度正在研制下一代“制圖衛星”，其中“制圖衛星-3”已于2019年11月27日升空。它是“制圖衛星”系列的第9顆衛星，采用“印度遙感衛星-2”平臺建造，發射質量1625千克，設計壽命5 年，運行在高509千米、傾角97.5°的太陽同步軌道。該衛星所載空間相機口徑1.2米，采用自適應光學技術。全色分辨率0.25米，幅寬16千米；4譜段多光譜分辨率1.13米，幅寬16千米；高光譜分辨率12米，幅寬5千米。星上還載有分辨率5.5米的中波紅外相機。星上采用多項新技術、新設備，如高敏捷性平臺、速度更快的數據處理與傳輸系統、先進星上計算機與新型功率電子器件和雙聯萬向天線等。據悉，“制圖衛星-3”可為印度軍方提供偵察軍事活動、偵察邊界沿線敵國軍事裝備的調動情況等。

偵察衛星亮相

▲ 組裝“制圖衛星-2B”

印度很早就開始籌劃研制專用偵察衛星，以期成為亞洲軍事航天大國。1999年夏季，印巴兩國在克什米爾地區爆發大規模武裝沖突后，印度軍方在事后檢討時認為，由于缺乏偵察衛星監視，巴基斯坦武裝分子得以秘密地將部隊調入邊境山區，使印方對戰事缺乏準備、措手不及。為此，印度加快了偵察衛星的研發步伐。

2001年10月22日，印度首顆試驗型光學成像偵察衛星——“技術實驗衛星”升空，衛星重1008千克，軌道高度500千米，耗資2500萬美元，可為偵察任務提供更清晰的圖像，用于對印度與中國和巴基斯坦的邊界進行偵察。

“技術實驗衛星”采用民用“印度遙感衛星”平臺，分辨率1米。它在軌道上演示和驗證了用于印度未來衛星的一些技術。這些技術包括姿態和軌道控制系統、大轉矩反作用輪、新型最優化反應控制系統和一個單組元推進劑儲箱、輕質量衛星結構、固態記錄儀、X頻段相控陣天線、改進型衛星定位系統、微小型跟蹤和指令、電源系統以及雙鏡共軸相機光學系統。該星還攜帶了1臺全色照相機用于遙感試驗，其任務是為印度軍方提供印度海岸和印中、印巴邊境的區域地圖。

▲ “制圖衛星-2”拍攝的卡塔爾多哈地區的多光譜圖

其圖像只用于軍事目的，不做商業銷售。衛星傳遞的圖像由位于新德里的國防圖像處理與應用中心進行處理，該中心的工作人員來自印度海陸空三軍。該衛星曾傳遞過高質量的阿富汗戰爭以及印巴邊境沿線巴基斯坦軍隊布局照片。印度一直在與阿富汗境內的美國地面部隊共享該衛星收集的戰略信息數據。實踐證明，這些照片對軍隊首腦以及決策者具有極大幫助。除曾監控過阿富汗戰事及巴基斯坦軍隊部署外，“技術實驗衛星”還肩負著為印度軍方提供印度海岸及印中、印巴邊境區域地圖的職責。在伊拉克戰爭中，“技術實驗衛星”也窺視了伊拉克戰區。

這顆衛星每天至少繞地球軌道轉14次，在2～3天內重新觀測地球表面同一地區一次，由印度國防情報局局長負責管理。

▲ 吊裝“制圖衛星-3”

2019年4月1日，印度發射了首顆國產電子偵察衛星——“電磁情報收集衛星”，衛星采用印度的“小型衛星-2”平臺，重436千克，運行在太陽同步軌道，可提供電磁頻譜測量，被認為主要進行雷達信號監測。

重視雷達衛星

▲ 整流罩內的“電磁情報收集衛星”

▲ 吊裝“雷達成像衛星-2BR1”

上述印度遙感衛星都采用光學成像方式，最大優點是分辨率高，最大缺點是在天氣不好時難以對地觀測。為此，印度一直想發展能全天候工作的雷達成像衛星，因為這種衛星雖然分辨率稍低，但可以穿云破霧，風雨無阻地進行對地觀測，從而在季風季節以及常年云遮地區成為印度唯一的數據信息來源。

由于國產“雷達成像衛星-1”出現延誤，所以2009年4月20日升空的印度首顆雷達衛星是“雷達成像衛星-2”，它以以色列技術合成孔徑雷達-1衛星的雷達系統為基礎，并從以色列購買了X波段合成孔徑雷達成像儀。衛星重300千克，有效載荷100千克，功率750瓦，軌道高度550千米，雷達天線直徑5米，分辨率1米（能拍攝到自行車大小的物體），設計壽命5年。為了滿足用戶需求而提供不同等級的影像產品，其上的X頻段星載合成孔徑雷達有4種掃描模式：聚束掃描模式的分辨率優于1米；超級馬賽克掃描模式的分辨率達1.8米；廣域覆蓋掃描模式的分辨率為8米；條帶掃描模式的分辨率為3米。它每次運行能夠生成多幅圖像，因此費效比較高、性能優異。該衛星可用于監控印度邊境，檢查越境活動；幫助安全部隊打擊滲透和恐怖主義活動，追蹤武裝分子訓練營等有威脅性的目標以及來襲彈道導彈，提高印度的偵察能力；可輕易地“識破”用布或是樹葉偽裝過的隱蔽營地和運輸工具；還能用于地質災害監測、農林業生產、土壤水分分析、地質勘測和海冰等。

2012年4月26日，印度發射了首顆國產雷達衛星——“雷達成像衛星-1”，它運行在高度為609千米、傾角為96°的太陽同步軌道，重約1750千克，采用三軸穩定平臺，其中自主研發的星載C波段合成孔徑雷達等有效載荷重約950千克，采用5種掃描模式和多種極化系統設計，分辨率為2～50米，幅寬30～240千米。“雷達成像衛星-1”能夠穿透云霧，全天時、全天候拍攝高分辨率成像，可軍民兩用，所以也被稱為印度第1顆國產雷達成像偵察衛星。該衛星上天后，提高了印度軍方對復雜氣象條件下地區的監控能力，并可偵察和監視攻擊印度的彈道導彈。“雷達成像衛星-1”于2017年宣布退役。

2019年5月21日和12月11日，印度先后發射了雷達成像衛星-2B、2BR1。本次發射的“雷達成像衛星-2B2”與它們基本相同，擬在“雷達成像衛星-2A”發射前用來延續“雷達成像衛星-2”的數據。這些衛星都配備X波段合成孔徑雷達，設計壽命5年，分辨率0.3米。

▲ 測試“雷達成像衛星-2BR2”，可以看到其頂部安裝了一個傘型雷達天線

“雷達成像衛星-2B”的發射質量615千克，運行在555千米、傾度37°軌道，對印度邊境和周邊海域進行監控，重點關注區域為本國和巴基斯坦，但它并不具有全球覆蓋能力，與光學成像衛星互為補充，主要為印度政府和軍方提供雷達圖像數據，用于軍事偵察、農業、林業、海岸監測和災害管理等眾多領域。

“雷達成像衛星-2BR1”重628千克，設計壽命5 年，運行在高度576千米、傾角37°的圓軌道。衛星采用比此前同系列衛星更大的平臺，據稱是新的六棱柱體構型，裝有直徑3.6米的碟形微波網狀天線，可為雷達儀器提供2千瓦的功率。

“雷達成像衛星-2BR2”重630千克，雷達天線直徑也是為3.6米，運行在傾角37°的軌道，這雖然不能提供全球觀測覆蓋，但可提供對印度領土和鄰國的定期重訪飛行。另外，印度空間研究組織已決定采取新的對地觀測衛星命名辦法，即用地球觀測衛星加外一個序列號。“雷達成像衛星-2BR2”由此更名為“地球觀測衛星-01”。

印度擬在2021年前陸續發射雷達成像衛星-1A和1B，以延續“雷達成像衛星-1”的服務，并把分辨率提高到0.25米。

綜上所述，雖然印度的經濟條件有限，但它利用有限的資金重點發展對國民經濟有重要影響的遙感衛星系統，走出了一條成功的發展之路。與此同時，其偵察衛星的總體發展是沿著寓軍于民的方向，即通過對民用航天工業的大力扶植，不斷擴大其軍用潛力與能力，同時注重軍事專用航天系統的開發與研制。