美國軍事偵察衛(wèi)星大掃描

在海灣戰(zhàn)爭和科索沃戰(zhàn)爭中，軍事偵察衛(wèi)星在目標偵察、作戰(zhàn)決策和毀傷評估等方面作出了卓越的貢獻，促使美國越發(fā)加緊發(fā)展新型軍事偵察衛(wèi)星。目前，偵察衛(wèi)星主要有照相偵察、電子偵察、海洋監(jiān)視和導(dǎo)彈預(yù)警四類。照相偵察衛(wèi)星美國的照相衛(wèi)星技術(shù)水平居世界領(lǐng)先地位，它不僅擁有分辨率最高的“鎖眼”一12光學(xué)成像衛(wèi)星，還擁有能全天候、全天時偵察的“長曲棍球”雷達成像衛(wèi)星?！版i眼”一12衛(wèi)星的先進之處在于:其紅外相機采用大型CCD多光譜線陣器件和凝視成像技術(shù)使衛(wèi)星的幾何分辨率達到0.1米，同時具備多光譜成像能力，不僅能夜間工作，而且能辨別地面?zhèn)窝b物及飛機發(fā)動機和大煙囪等熱目標，監(jiān)視地下核爆炸、導(dǎo)彈和航天器的發(fā)射；其主透鏡表面曲率由計算機控制，因而當衛(wèi)星在高軌道上普查或在低軌道上詳查時，能快速靈活地改變鏡頭焦距，從而可在高軌道上獲得寬幅掃描，在低軌道上有高分辨率，還可有效補償因大氣造成的畸變；星上載有潛望鏡式旋轉(zhuǎn)透鏡，使衛(wèi)星在大傾角的條件下也能成像；采取了防核效應(yīng)加固手段和防激光武器攻擊的保護措施，并增裝了防撞探測器；載有14-18噸燃料，且可由航天飛機進行在軌加注，故機動變軌能力強。但“鎖眼”一12衛(wèi)星也有致命的弱點，即受氣象影響大。這個問題在北約空襲南聯(lián)盟時暴露無遺。另外，它是冷戰(zhàn)的產(chǎn)物，主要用于搜集戰(zhàn)略情報，重訪周期長，時效性差，掃描幅寬小，難以支持戰(zhàn)術(shù)行動。這些不足可以通過采用合成孔徑雷達成像技術(shù)的“長曲棍球”衛(wèi)星來彌補。不過它的分辨率較“鎖眼”一12的低，改進型為0.3米，而且觀測不到西伯利亞部分北緯地區(qū)。目前上述兩種衛(wèi)星結(jié)合使用是最佳搭檔。為了爭奪太空優(yōu)勢，美國國家偵察局實施了8乂計劃，研制“增強型成像系統(tǒng)”衛(wèi)星，定型為“鎖眼”一13。該衛(wèi)星運行在2689公里x3132公里、傾角63.40的軌道上，直徑4.4米，重20噸。這種衛(wèi)星載有光學(xué)相機和雷達兩種傳感器，觀測幅寬達150公里，數(shù)據(jù)傳輸率提高8倍，縮短了重訪周期。其分辨率與“鎖眼”一12相當。近年來，美國國防高級研究計劃局和國家偵察局又分別提出“星光”和FIA未來成像體系結(jié)構(gòu)計劃。“星光”系統(tǒng)由8一48顆裝有合成孔徑/動目標指示雷達的低軌衛(wèi)星組成星座。若星座由24顆組成，則能在巧分鐘內(nèi)提供1幅圖像；若把星座擴至36顆，重訪周期可縮短為8分鐘；若擴至48顆，重訪時間則可減到5分鐘。其實，部署8顆這種衛(wèi)星就能具有初始作戰(zhàn)能力，反應(yīng)時間為94分鐘。每顆“星光”都有3種觀測方式，即定點觀測、窄帶掃描和寬帶掃描.它們的分辨率依次為0.3米、1米和3米。該星還能跟蹤其下方的導(dǎo)彈和衛(wèi)星，從而可與下一代高軌道導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星互補。美國的盟國對其很感興趣，因為只需購買3—6顆這種衛(wèi)星就能加盟“星光”系統(tǒng)，可以共享信息。由于它是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上改進的，所以該系統(tǒng)造價較低。FIA計劃擬建造一種更適于在外層空間工作的新一代衛(wèi)星。目標系統(tǒng)是由體積小、重量輕、功能強、數(shù)量多的較小型衛(wèi)星組成星座。該衛(wèi)星系統(tǒng)由可見光/近紅外光學(xué)成像衛(wèi)星和雷達衛(wèi)星兩部分組成，故能在任何氣象條件下穿透云霧拍攝到世界各地區(qū)軍事設(shè)施的高清晰度照片，向戰(zhàn)場指揮官提供近實時的目標圖像。它采用的許多高新技術(shù)比現(xiàn)有衛(wèi)星技術(shù)先進20年，重量和造價均為“鎖眼”一12的一半，而性能卻有很大增強，每天重訪次數(shù)可根據(jù)需要而定。衛(wèi)星將在更高的軌道上運行，因此隱蔽性更強，而且由于衛(wèi)星停留在某個區(qū)域上空的時間將延長1倍（20分鐘），其拍攝照片的數(shù)量也將大大增加（提高8至20倍）。新衛(wèi)星計劃于2005年左右開始發(fā)射。專家推測，今后20年內(nèi)將有24顆衛(wèi)星發(fā)射人軌。但它的費用比“星光”系統(tǒng)的高，并且軍方認為它存在5項不足:無法跟蹤地面活動目標；無法將圖像直接傳給戰(zhàn)場指揮官；無法直接接受來肩這些指揮官的圖像收集指令；無法達到所希望的覆蓋頻率；無法提供制定軍事行動計劃所必需的精確數(shù)字地形高程地圖。目前上述兩種方案的競爭前途未卜。到2000年為止，美國在軌服役的照相偵察衛(wèi)星共有5顆，即2顆“鎖眼”一12,2顆“長曲棍球”，1顆8X。為了更好地發(fā)揮偵察衛(wèi)星的功能，2001年5月19日，美國國家偵察局的一顆1872公斤重的“喬利特”地球同步輕重量技術(shù)實驗衛(wèi)星被送人預(yù)定地球同步轉(zhuǎn)移軌道。它是一個先進的技術(shù)驗證平臺，采用激光通信和特高頻保密傳輸技術(shù)，以試驗用更大帶寬和更高速度傳送諸如偵察衛(wèi)星的圖像。電子偵察衛(wèi)星電子偵察衛(wèi)星主要用于截獲敵方雷達、通信等系統(tǒng)的無線電信號，以探明這些系統(tǒng)的類別、性能參數(shù)、位置和活動情況以及新武器的試驗和裝備情況，進而可進一步揭示敵方軍隊的調(diào)動、部署及戰(zhàn)略意圖。這種衛(wèi)星在多次實戰(zhàn)中發(fā)揮了重要作用:可及時發(fā)覺敵方圖謀不軌的跡象，為決策當局提供了充足的預(yù)警時間；可為打擊重要軍事、政治中心提供支援；能掌握敵方電子裝備布防情況；輔助彈道導(dǎo)彈防御的預(yù)警；評估打擊效果以及第三國介人程度，為戰(zhàn)略決策提供依據(jù)。美國現(xiàn)已發(fā)展了四代電子偵察衛(wèi)星，目前使用的第四代衛(wèi)星主要有：“水星”、“軍號”、“顧問”和“命運之女神”。“水星”是準同步軌道電子偵察衛(wèi)星，主要用于通信偵察。它不僅能偵聽通信信號，還可搜集導(dǎo)彈試驗的遙測遙控信號及雷達信號等非通信電子信號。“軍號”通信偵察衛(wèi)星吸收了當今軍用航天系統(tǒng)中曾用過的最先進的電子、天線和數(shù)傳技術(shù)，使美軍電子偵察能力躍上新臺階，獲得近似連續(xù)信號情報的偵察能力，可在奪取制信息權(quán)方面發(fā)揮較大作用?！邦檰枴币彩怯糜谕ㄐ艂刹斓臏释杰壍佬l(wèi)星，但“顧問”、“軍號”由美國空2和中央情報局聯(lián)合操縱，而“水星”由國家偵察局主管?！懊\之女神”是低軌道電子偵察衛(wèi)星，用于偵察雷達及其它電子設(shè)備的無線電信號。其配置以3顆星為一組，組內(nèi)衛(wèi)星間距離保持約50公里，這樣4組衛(wèi)星便能完成對全球的連續(xù)監(jiān)視。美國現(xiàn)役的電子偵察衛(wèi)星中，還有一顆屬于第三代的“獵戶座”衛(wèi)星，用于24小時不間斷偵收亞洲國家的通信信號，以獲取政治、軍事等信息。其截獲數(shù)據(jù)比照相偵察的圖片具有更高的潛在價值。不過，美國并沒有以此為滿足，目前正在研制功能強大的高軌道大型衛(wèi)星和時間分辨率極高且靈活的低軌小衛(wèi)星星座。美國正在研制的“人侵者”準同步軌道衛(wèi)星是美國IOSA集成化過頂信號偵察體系的組成部分，是根據(jù)天基網(wǎng)的發(fā)展思路和新的設(shè)計理念研制的新一代大型電子偵察衛(wèi)星，目的是提高偵察質(zhì)量，降低系統(tǒng)成本。它具有多軌道能力，可代替目前的同步軌道和大橢圓軌道的衛(wèi)星，并集通信情報和電子情報于一身。另外，美國還計劃研制具有一定隱身性能的“徘徊者”準同步軌道衛(wèi)星和“奧林匹亞”低軌道衛(wèi)星。前者用于偵察并定位戰(zhàn)略目標，后者是實施偵察一體化計劃。隨著電子戰(zhàn)和信息戰(zhàn)的加劇，敵方將采用反衛(wèi)星武器、誘餌、提高機動性等措施來對抗電子偵察衛(wèi)星，因此這種衛(wèi)星的有效性也會受到因采用加密技術(shù)、地下通信網(wǎng)等技術(shù)的限制。海洋監(jiān)視衛(wèi)星探測海洋的各種特性，不僅對民用事業(yè)有重大意義，而且也是重要軍事情報來源之一。然而，海洋占全球表面積約70%，若用船或飛機去監(jiān)測是極其有限的，而用海洋監(jiān)視衛(wèi)星卻是理想的工具。它不僅能探測、跟蹤、定位、識別和監(jiān)視海上艦艇，而且還能探測水—核潛艇、跟蹤和監(jiān)視低空飛行的巡航導(dǎo)彈，為己方艦船的安全航行提供海況及其它有關(guān)數(shù)據(jù)。美國從1976年首次發(fā)射“白云”系列電子型海洋監(jiān)視衛(wèi)星至今，已發(fā)展了三代這種衛(wèi)星。目前使用的是AWOSS“高級白云海洋監(jiān)視衛(wèi)星”。它與原型相比，仍由1顆主衛(wèi)星和3顆子衛(wèi)星組成星座。其3顆子衛(wèi)星利用三角測量原理對目標進行定位，然后把數(shù)據(jù)傳到主衛(wèi)星上處理并向下傳輸?shù)降孛嬲?。其先進之處在于主衛(wèi)星上載有分辨率為1.5米的成像雷達、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、探測核潛艇尾流的紅外掃描儀、探測海況和確定海洋特性的微波輻射計;子衛(wèi)星用接收機增強性能；每組衛(wèi)星的布局結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。因此，該衛(wèi)星系統(tǒng)的偵收、處理和傳輸能力有較大增強，偵收范圍擴大了，每組衛(wèi)星可偵察7000平方公里，但重量也加大了?，F(xiàn)在，美國正在研制可同時滿足海軍和空軍需要的聯(lián)合天基廣域監(jiān)視系統(tǒng)，其第一顆示范星擬于2002年發(fā)射.2004年發(fā)射業(yè)務(wù)星。導(dǎo)彈預(yù)瞥衛(wèi)星導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星是一種用于探測、監(jiān)視和跟蹤敵方彈道導(dǎo)彈而進行早期報警的遙控類衛(wèi)星。在90年代以前，它主要用于對付洲際彈道導(dǎo)彈；海篇戰(zhàn)爭后，探測戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈成為預(yù)警衛(wèi)星的新任務(wù)。美國的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星居世界領(lǐng)先地位，也是其國家導(dǎo)彈防御計劃和戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御計劃的核心之一。美國現(xiàn)役的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星是“國防支援計劃”第3代衛(wèi)星DSP-3。它載有工作在兩個不同紅外波段的紅外望遠鏡和動能碰撞敏感器，監(jiān)視范圍廣，在實戰(zhàn)中起的作用大。但鑒于設(shè)計的初衷是用于戰(zhàn)略導(dǎo)彈的預(yù)警，軌道單一、探測手段單一、數(shù)據(jù)處理手段單一，不適合戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的預(yù)警，因此，美國正在研制新一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星FBIRS天基紅外系統(tǒng)，它可同時探測來襲的戰(zhàn)略導(dǎo)彈和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈。SBIRS天基紅外系統(tǒng)由高軌道和低軌道兩大部分組成。高軌道部分由5顆靜止軌道衛(wèi)星（其中1顆為備份）、2顆大橢圓軌道衛(wèi)星組成。低軌道部分由24顆小衛(wèi)星組成，它們能跟蹤導(dǎo)彈發(fā)射后的全過程，而不只是跟蹤導(dǎo)彈發(fā)射的助推段，這樣可有效地為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)提供精確的瞄準數(shù)據(jù)。為了探測到尾焰紅外輻射更小的戰(zhàn)術(shù)或戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈，并能更早地探測到飛行中的導(dǎo)彈，提供更長的預(yù)警時間，美國空軍正在著手修改天基紅外系統(tǒng)高軌道衛(wèi)星的設(shè)計。其中提高探測靈敏度和瞄準精度是重點，因為這對敵方導(dǎo)彈定位是至關(guān)重要的。美國空軍的天基紅外系統(tǒng)低軌道衛(wèi)星計劃也根據(jù)需求進行了修改，減少了星座中的衛(wèi)星數(shù)量，但探測先進彈道導(dǎo)彈的能力較原計劃的有很大提高，不僅能探測助推飛行中的彈道導(dǎo)彈，提供預(yù)警信息，還能夠?qū)椀缹?dǎo)彈進行全程跟蹤與識別，并可引導(dǎo)攔截彈進行遠程攔截，首顆衛(wèi)星的發(fā)射時間預(yù)定為2006年秋季。展望未來美國航天司令部在其《2020年設(shè)想》中指出，在21世紀軍事航天力量將成為美國正在實施的國家安全與軍事戰(zhàn)略的主要依靠力量。為此，美國航天司令部提出了控制空間、全球交戰(zhàn)、全面力量集成和全球伙伴關(guān)系四種空間作戰(zhàn)概念，這體現(xiàn)了美國航天力量的發(fā)展方向。美軍從科索沃戰(zhàn)爭中認識到偵察衛(wèi)星在目標偵察、作戰(zhàn)決策和戰(zhàn)場打擊評估等方面有重要作用。要想勝任未來的作戰(zhàn)任務(wù)，其偵察衛(wèi)星領(lǐng)域還有許多工作要作，其中包括:采用高分辨率成像光譜儀以識別目標和偽裝；增強地面站處理能力，提高衛(wèi)星偵察的時效性，加強快速反應(yīng)能力；開發(fā)星載數(shù)據(jù)處理能力；建立天地一體化的