電子偵察衛星：神秘的太空之眼

文/ 龐之浩

▲ 2020 年12 月10 日美國東部時間20 時09 分（北京時間12 月11 日9 時09 分），德爾它4H 火箭執行NROL-44 的發射任務

兩度在起飛前最后時刻被中止、先后推遲了3 個多月后，聯合發射聯盟公司的德爾它4H 重型運載火箭終于在2020 年12 月10 日美國東部時間20 時09 分（北京時間12 月11 日9時09 分）從卡納維拉爾角太空軍基地第37B 號發射臺發射升空，執行美國國家偵察辦公室一顆保密衛星的發射任務，任務編號NROL-44。

很多人在關心火箭發射的同時，也非常關心該火箭所發射的衛星。據猜測，這顆衛星是運行在地球靜止軌道的電子偵察衛星“顧問”或“高級獵戶座”，有一個展開后直徑達100 米的大型碟狀天線，此天線為八角形構型，攜帶了大量不同的天線陣列，能收集廣大區域內的電子信號情報和通信信號等。

隨著信息戰的到來，電子偵察衛星在現代戰爭中的作用變得越來越大。它具有偵察范圍廣、速度快、效率高和壽命長等優點，且不受國界和天氣條件的限制，可對敵方雷達、通信等系統的傳輸信號進行長時間、大范圍的連續偵察監視，獲取時效性很強的軍事情報，從而可及時獲得其軍用電子系統的性質、位置和活動情況以及新武器試驗和裝備信息，了解敵方軍隊的調動、部署及戰略意圖，已成為當代情報偵察中必不可少的手段。目前，美國、俄羅斯和歐洲等都擁有這種衛星。

▲ 2020 年8 月，NROL-44 任務首次發射前進行的3D 投影燈光秀

▲ 2020 年8 月29 日北京時間15 時28 分，NROL-44 任務首次發射時，在倒計時進行到火箭起飛前3 秒、火箭3 臺主發動機之一已點火后被計算機自動中止

美國：種類繁多 性能優異

美國電子偵察衛星已發展了多年，但非常保密，至今也沒有展露過真實的外貌，只有一些發燒友根據猜測畫了一些圖形。不過，從20 世紀90 年代初的海灣戰爭起，美國電子偵察衛星的一些信息逐漸顯現出來。

1990 年7 月29 日晨，美國電子偵察衛星發現伊拉克蘇制TALL KING雷達在停用數月后突然開機使用。根據當時的形勢，情報專家分析認為伊軍可能入侵了科威特。因此，便用電子偵察衛星跟蹤收集伊軍軍用通信、化學武器、中程導彈等的部署信息，使美國決策當局能提前掌握了伊軍入侵的情報。

海灣戰爭前，美國先投入大量誘餌彈，使伊軍誤認為攻擊開始了，于是便開啟隱蔽的防空雷達，美國電子偵察衛星馬上偵收到這些雷達信號并定位，然后徹底摧毀了它們。同時，用電子偵察衛星偵收同一雷達在受打擊前后的持續工作時間，可判斷該雷達的受損程度，從而評估打擊效果。

在海灣戰爭期間，通過電子偵察衛星，美國監聽到蘇軍指揮官指揮伊軍坦克作戰的聲音，并截獲了蘇軍向伊提供美軍偵察衛星過頂時間表的信號，從而在與蘇聯的談判中占據了主動。由于電子偵察衛星截收了伊拉克發射的大部分無線電通信和雷達信號，監聽了衛星電話和背負式步話機的通話內容，所以使伊軍每一枚導彈的發射、每一架飛機的起飛、每一輛坦克的出動或每一部雷達的開機，都逃不出美國的嚴密監視。

在2001 年美國對阿富汗實施的“持久自由行動”、搜尋拉登、確定打擊目標、檢驗打擊效果的過程中，電子偵察衛星起到了舉足輕重的作用，不僅截獲了拉登的電子郵件，還竊聽到他的電話，可謂超額完成任務。

從2003 年初伊拉克戰爭開始前到戰爭整個過程中，美國又故伎重演，一直用電子偵察衛星負責監聽伊拉克軍事基地、薩達姆車隊、總統官邸以及其他地區電話和無線電通話內容。其中能監聽大多數蜂窩電話的“軍號”電子偵察衛星可把收集到的信息數據傳往科羅拉多州奧羅拉巴克利空軍基地進行破譯。傳輸數據和破譯大約僅需要10 分鐘。

目前，美國的電子偵察衛星功能最強，陣容也最齊全，并在實戰中發揮了重要作用。

1962 年5 月15 日，美國發射了世界第一顆電子偵察衛星，至今已發展了4 代，其中第一代為低軌道衛星，第二、三、四代主要為地球靜止軌道和大橢圓軌道衛星。按工作軌道和任務的不同又可分為詳查型、普查型、特殊型、靜止軌道型、大橢圓軌道型和新型極軌道型等多種，或分為通信情報和電子情報偵察衛星。

冷戰結束后，隨著世界政治格局的變化和衛星技術的進步，早期發展的“峽谷”“流紋巖”“小屋”“旋渦”“大酒瓶”和“折疊椅”等電子偵察衛星，先后停止發射，并陸續退役。在伊拉克戰爭中，美國已用“水星”“軍號”等第4 代電子偵察衛星取代了海灣戰爭中使用的“大酒瓶”“旋渦”等第3 代電子偵察衛星，使偵察能力進一步提高。

目前美國在軌服役的第4 代電子偵察衛星包括“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，它也存在問題，例如，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。為此，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——“入侵者”，它具備星上數字信號處理與數字波束形成能力。

“水星”是靜止軌道電子偵察衛星，采用長約100 米的新型特種天線，主要用于截獲通信情報，測繪敵軍通信設備參數和配置地點，從而偵察其作戰序列和指揮關系，也用來偵聽通信內容，傳回地面后進行破譯。它不但能偵聽到低功率手機的通信信號，還可收集導彈試驗時的遙測遙控信號及雷達信號等非通信電子信號。

“顧問”也是地球靜止軌道電子偵察衛星，主要用于截獲地面的各類雷達、通信等電磁信號，精確測定敵軍雷達位置及性能參數，為己方制定作戰計劃、進行干擾和打擊提供情報支持。

由美國空軍和中央情報局聯合使用的“軍號”重5 ～6 噸，天線直徑100 米，運行在近地點360 千米、遠地點36800 千米的大橢圓軌道上，它吸收了當今軍用航天系統中曾用過的最先進的電子、天線和數傳技術，裝有復雜而精細的寬頻帶相控陣竊聽天線，展開后有一個足球場那么大。該星的入軌使美軍電子偵察能力躍上了新臺階，獲得了近似連續信號情報的偵察能力，可在奪取制信息權方面發揮重要作用。

目前，電子偵察衛星正從低高度向高高度和地球靜止軌道發展，這得益于星上偵收機靈敏度的提高。在常年值守的電子偵察衛星中，靜止軌道電子偵察衛星有更多的優勢。因為衛星軌道越高，地面覆蓋面就越寬，時效性也越好。

▲ “顧問”在軌飛行示意圖

▲ NROL-44 任務海報

蘇聯/俄羅斯：青黃不接 亟待發展

蘇聯于1967 年3 月首次發射電子偵察衛星，在蘇聯解體前發射了近200顆，運行在低地球軌道，用于偵收電子設施的電磁輻射信號，獲取情報信息，但壽命較短。其代號為“處女地”，共發展了4 代，重量一代比一代重，軌道一代比一代高，性能一代比一代強。“處女地”系列衛星主體呈圓柱體；其下部安裝了兩個天線陣：一個是穿軌天線陣，一個是沿軌天線陣，共同組成交叉基線干涉儀；星體兩側對稱安裝了兩副太陽電池翼。

1967 年3 月～1976 年5 月 發 射了第一代“處女地”——“處女地O”，衛星大多數運行于高540 千米、傾角74 度的軌道，主要用于截獲雷達和通信信號，部分衛星兼有軍事氣象任務。

1967 年10 月～1980 年初發射的“處女地OM”是第二代，由8 顆衛星組網工作，用于偵聽外國軍事和政府部門的通信信號，搜集對方陸（海）上雷達信號，繪制周邊環境雷達部署圖，確定電子戰斗序列的范圍。

▲ 美國海灣戰爭中使用的“大酒瓶”電子偵察衛星示意圖

▲ 美國“軍號”電子偵察衛星示意圖

▲ 俄羅斯處女地2 號電子偵察衛星

“處女地D”是第三代“處女地”的首顆星，于1970 年12 月18 日發射升空。它能大范圍截獲敵方雷達及通信信號，并兼有軍事氣象任務，還具備初步的星上處理能力。在1976 年以前，平均每年發射2 顆，之后每年發射4 顆，直到1994 年5 月25 日，每顆衛星平均工作壽命18 個月。“處女地D”重2.5噸，運行在高630 千米、傾角81 度的軌道，星上有效載荷與第2 代相似，主要有天線、10 部機械式掃描多信道接收機、1 套處理設備和2 臺磁記錄器，但增加了測向設備，磁記錄器的存儲量也擴大了。其接收電子信號（主要是雷達信號）的頻率范圍是100 ～3600 兆赫，把它們分成10 個頻段，分別由星上的10 部接收機接收，且每部接收機都有獨立的天線系統。衛星在進行電子信號收集時，根據地面指令，對10 個波段中的若干指令波段依次進行掃描。收到的電子信號在星上初步處理后，記錄到磁帶上，待過頂時重放給地面。它在搜索電子信號時，即可對10 個波段依次掃描，也能對某幾個波段組合掃描。接收機各波段調諧都是由高頻到低頻，采用機械裝置“步進”式進行，由指令機構控制。

第四代“處女地”也稱“處女地2號”，是蘇聯/俄羅斯最復雜、最昂貴的幾種衛星之一，首顆發射于1984 年9 月28 日，軌道高度860 千米、傾角71 度。“處女地2 號”采用三軸穩定控制方式，以4 顆軌道間隔45 度的衛星組網的方式工作，其每運行14 圈可覆蓋全球1 遍，主要任務是截獲通信和電子信號，跟蹤美國和北約的艦船活動。衛星具有較強的星上處理能力，可將偵察數據實時地通過“急流”中繼衛星傳給國內地面站，而前3 代均用“存儲/重放”的方式傳輸數據。據稱，它不但有防止反衛星武器襲擊的能力，還能攻擊其他衛星。遺憾的是，蘇聯解體后，俄羅斯經濟惡化，所以無法及時為星座發射補網衛星，因而“處女地2 號”一直無法組成完整星座。

雖然蘇聯時期發射的電子偵察衛星種類較多，但到俄羅斯時期卻只剩下“處女地D”和“處女地2 號”，這些衛星可進行全球范圍的電子偵察。在海灣戰爭中，第3、4 代“處女地”截獲的戰區各類無線電信號為蘇俄海灣政策的制定提供了可靠依據。

1996 年，幾乎全球各主要報紙都報道了車臣反政府首腦“杜達耶夫死了”這條驚人的消息。那么杜達耶夫是怎么死的？1996 年的某一天，來自莫斯科的某位要人撥通了杜達耶夫的手機，開始與其長談有關與俄羅斯聯邦政府簽訂和約的事。此時此刻，狡詐的杜達耶夫萬萬沒有想到，死神正在一步步地向他逼近。俄羅斯的電子偵察衛星正拉長耳朵，偵聽每個可疑的通信信號，很快就捕捉到杜達耶夫的手機信號，并快速確定了杜達耶夫的當前位置，將其報告給一直嚴陣以待的俄羅斯火箭部隊。一枚導彈騰空而起，直擊杜達耶夫，終于去除了葉利欽的心腹大患。

盡管俄羅斯電子偵察衛星在消滅杜達耶夫事件上立了大功，但在2004年，俄羅斯只有1 顆“處女地2 號”保持在軌。2007 年，俄羅斯發射了最后一顆“處女地2 號”。

2009 年，俄羅斯發射了首顆“蓮花-S”新一代電子偵察衛星，用于監聽全球無線電通信，電子偵察專家也可以利用截獲的信號對各種設施和軍用平臺實施定位、特征分析和目標瞄準。“蓮花-S”與俄羅斯新一代電子型海洋監視衛星“介子-NKS”共同組成俄羅斯新一代的“蔓藤”電子偵察衛星綜合系統，可幫助俄羅斯海軍對敵方艦只進行定位和目標瞄準。

▲ 俄羅斯蓮花-S 電子偵察衛星

▲ “櫻桃”電子偵察衛星在軌運行期間受到空間碎片的撞擊示意圖

歐洲：初試牛刀 不可小覷

進入21 世紀后，歐洲也開始發展電子偵察衛星。2004 年12 月18 日，歐洲阿里安-5 火箭把4 顆“蜂群”電子偵察衛星演示系統送入軌道。由4 顆微型衛星組成的“蜂群”演示系統由法國國防采辦局研制，任務是監測來自地面的各種電磁信號，并驗證相關技術以及在大范圍內實施空間計劃的可行性，為未來天基電子情報計劃建立基礎。這些衛星在升空兩個月后開始工作，其壽命期為5 年。

其實，英國和法國很早就曾發射過“櫻桃”和“克萊門汀”小型電子偵察衛星，但它們均屬于試驗型，無法投入實戰應用。21 世紀初，在“櫻桃”和“克萊門汀”衛星的基礎上，法國軍事電子中心、法國泰雷茲公司和英國阿斯特留姆公司開展了一個“蜂群”小型電子偵察衛星星座的研究。這個只需3000 萬歐元的低成本項目基于兩個部分：

一是空間部分，包括4 顆飛行高度為680 千米、每顆重120 千克的小衛星，采用“馬里德”系列衛星平臺，呈六面體。其中3 顆在軌編隊飛行，構成邊長10 千米的三角形，第4 顆為在軌備份星。有效載荷以三角構型利用時差定位原理確定戰場上無線電發射機的位置，形成電子戰地圖，主要用于通信信號偵察。它們組成星座后也相當于組成了一個可以偵察方圓6000 平方千米的巨型虛擬天線。該衛星星座可對給定地區上空提供10 分鐘偵收時間，發現新出現的通信信號，初步確定信號格式以供其他系統深入分析。而之前發射的“櫻桃”和“克萊門汀”電子偵察衛星則只能探測，不能定位。

▲ 法國“群蜂”電子偵察衛星在軌飛行示意圖

▲ 組裝“群蜂”小型電子偵察衛星

每顆“蜂群”衛星的下方裝有1個聯氨罐、4 個小型助推器和所有的定位裝置（磁力計、太陽能傳感器等）；上方分布有加密的電子偵察衛星天線、接收器和數據存儲單元。其能量由太陽電池板和鋰電池提供。

“蜂群”衛星并不是為監聽特定地域而設計的，因為它們移動很快。“蜂群”衛星只能在一個發射器上聚焦10分鐘，然而它們能夠發現任何新出現的通信活動，從而可以預警可能的軍事活動。

二是地面部分，主要分布在兩個地區，第一部分位于法國南部的圖盧茲，在這里可以修正軌道、監視衛星運行狀況；第二部分是位于距法國西北部雷恩不遠的法國軍事電子中心，在這里技術人員可規劃衛星的有效載荷。當衛星在軌后，衛星可將收集到的數據傳回地面，由法國軍事電子中心對這些數據進行分析和存儲之后再提供給用戶。

2015 年3 月17 日，法國國防采購局已與法國空客公司簽訂了一份價值4.87 億美元的合同，為其建造3 顆“谷神”衛星，衛星具備最新的太空信號情報偵察能力。3 顆衛星在軌位置距離較近，將通過組網協同來實現對地面信號的檢測、定位。

目前，電子偵察衛星正向多功能、長壽命、實時性強和適應范圍廣等方向發展，其定位精度、方式、目標、體制、信號處理等能力均非常強；信號處理實現了數字化；已從最初單純地偵察防空雷達信號擴展到能夠偵察幾乎所有射頻信號；偵察數據傳輸方式日趨多樣化，有望成為一種非核威懾手段。未來，還將進一步增強星上電子偵察設備的信號處理能力與處理速度，提高抗干擾能力、變軌能力及抗摧毀能力。