12月29日凌晨，世界上分辨率最高的靜止軌道光學(xué)成像衛(wèi)星“高分四號(hào)”從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，這枚衛(wèi)星將進(jìn)入距地面36000公里的地面靜止軌道。
中國(guó)成功發(fā)射“高分四號(hào)”衛(wèi)星
“高 分四號(hào)”衛(wèi)星在我國(guó)媒體上受到集中報(bào)道，中央電視臺(tái)也發(fā)布新聞稱這是世界上眼力最好的靜止軌道衛(wèi)星。不過(guò)，衛(wèi)星研制者說(shuō)了一句這個(gè)衛(wèi)星的可見(jiàn)光波段分辨率 為50米，“相當(dāng)于從3.6萬(wàn)公里外看見(jiàn)大油輪”，引起國(guó)內(nèi)網(wǎng)友的普遍猜測(cè)，認(rèn)為該衛(wèi)星是用于搜索海上的航空母艦，為我國(guó)東風(fēng)-21和26彈道導(dǎo)彈提供目標(biāo)指示的神兵利器。
值 得注意的是，“高分四號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射得到了相對(duì)詳細(xì)的報(bào)道，這與主要肩負(fù)軍事用途的部分“實(shí)踐”、“環(huán)境”系列衛(wèi)星發(fā)射時(shí)總是只有那句著名的“這次發(fā)射的 XX衛(wèi)星，主要用于科學(xué)試驗(yàn)、國(guó)土資源普查、農(nóng)作物估產(chǎn)及防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域。這是長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第XXX次飛行”的新聞稿完全不同。
這說(shuō)明“高分四號(hào)”的性質(zhì)，與真正的軍事衛(wèi)星并不相同。
“高分四號(hào)”能找航母嗎？
回 顧海戰(zhàn)歷史，尋找海上敵方艦隊(duì)一直是最大的難題。留意從甲午海戰(zhàn)到日德蘭海戰(zhàn)時(shí)代關(guān)于海戰(zhàn)的文學(xué)作品，我們總是能看到“瞭望哨發(fā)現(xiàn)了海天線上敵艦的煙跡” 的描寫(xiě)。這就是當(dāng)時(shí)海軍搜索敵方艦隊(duì)的主要手段——將艦隊(duì)開(kāi)出去，在海上利用目視搜索敵方艦隊(duì)，找到敵人艦隊(duì)就與之交戰(zhàn)。實(shí)力強(qiáng)大的海軍，往往還會(huì)把艦隊(duì) 分成多個(gè)分隊(duì)，以在更廣闊的海域內(nèi)尋找敵人。
我國(guó)海洋監(jiān)視衛(wèi)星的部署方式與美國(guó)接近，采用光學(xué)和雷達(dá)衛(wèi)星編組方式組成星座，圖為我國(guó)逆合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星不同階段的設(shè)想圖，下方采用的是俄制雷達(dá)，最終服役的是上圖中國(guó)產(chǎn)新型雷達(dá)
美國(guó)稱中國(guó)在襄樊地區(qū)部署的大型天波雷達(dá)能夠覆蓋太平洋廣闊范圍內(nèi)的海區(qū)，可將搜索范圍縮小到100公里左右方圓范圍
到了二戰(zhàn)時(shí)代，飛機(jī)成為搜索敵艦的主要手段。日本人常常把自己的失敗歸結(jié)為一艘巡洋艦上原本應(yīng)該放飛的水上偵察機(jī)未能按時(shí)起飛，而美國(guó)電影《中途島海戰(zhàn)》中，美軍的勝利則是由一群代號(hào)“草莓”的水上偵察機(jī)呈扇形展開(kāi)隊(duì)形，搜索日軍預(yù)定出現(xiàn)的海域開(kāi)始的。
通過(guò)肉眼目視，或者說(shuō)可見(jiàn)光波段搜索敵方艦隊(duì)這一最為傳統(tǒng)的技術(shù)既然已經(jīng)用了那么多年，很多讀者想當(dāng)然地認(rèn)為現(xiàn)代海軍也可以用這樣的辦法。只不過(guò)是把搜索的“眼睛”搬上天，放到宇宙中去。
觀察者網(wǎng)的評(píng)論區(qū)里，讀者們最常見(jiàn)的說(shuō)法就是：“衛(wèi)星一照，你的航母還往那藏？”
然而事情并非那么簡(jiǎn)單。不相信的話，讀者們可以自己打開(kāi)谷歌地球，試試找找海上的船——不要去搜索網(wǎng)上公布的“谷歌地球中航母的經(jīng)緯度坐標(biāo)”，自己找找哦。因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)中，用可見(jiàn)光衛(wèi)星照片搜索航母就是這樣的過(guò)程。
當(dāng)然，通過(guò)軟件算法，可以加快搜索的過(guò)程。但是想想你們聽(tīng)說(shuō)過(guò)的識(shí)圖軟件的笑話吧，比如把加菲貓圖片當(dāng)做黃圖……
俄羅斯用望遠(yuǎn)鏡拍攝的美國(guó)“長(zhǎng)曲棍球”5雷達(dá)監(jiān)視衛(wèi)星照片，美國(guó)目前使用這種衛(wèi)星和“鎖眼”光學(xué)偵察衛(wèi)星和新型ELINT電子偵察衛(wèi)星組合成三星星座執(zhí)行海洋監(jiān)視任務(wù)
“長(zhǎng)曲棍球5”衛(wèi)星外形推測(cè)圖
在不同的光照、不同的角度、不同的高度等等因素的影響下，軟件是很難完成識(shí)別航母的過(guò)程的。筆者翻閱相關(guān)論文，現(xiàn)在用可見(jiàn)光搜索海上艦船的方法大概就是把海區(qū)劃分成很多方格，讓計(jì)算機(jī)尋找其中可能有船——隨便什么船——的格子，然后由人來(lái)判讀照片。
考慮到現(xiàn)實(shí)中海上航運(yùn)的情況，在浩如煙海的照片中識(shí)別出航母并不容易。
具 體到“高分四號(hào)”，雖然這枚衛(wèi)星位于靜止軌道上，從公開(kāi)的衛(wèi)星成像覆蓋范圍來(lái)看，它能夠覆蓋東至新西蘭，西到馬達(dá)加斯加，南到南極，北到勘察加半島的廣闊 海域。但注意，它每次拍攝成像范圍是一個(gè)“相當(dāng)于河南省面積”的區(qū)域。如果用來(lái)在大范圍內(nèi)實(shí)施搜索，恐怕用上千人去執(zhí)行判讀照片的任務(wù)也不夠。
用可見(jiàn)光成像方法去搜索海上機(jī)動(dòng)目標(biāo)，即使可行，由于耗時(shí)耗力而困難很大，必須縮小搜索范圍，才能讓衛(wèi)星有效找到海上目標(biāo)。
大 范圍的普查可以使用電子情報(bào)搜集衛(wèi)星或者地面設(shè)施，它們通過(guò)接收航母編隊(duì)航行時(shí)必不可少的無(wú)線電信號(hào)，來(lái)大致確定艦隊(duì)的位置。此外，還可以利用天波雷達(dá)， 美國(guó)蘭德公司《中美軍力積分卡》報(bào)告書(shū)中提到，中國(guó)在襄樊部署的大型天波雷達(dá)系統(tǒng)被認(rèn)為在3300公里距離上定位精度可達(dá)36-178千米。
根據(jù)上述手段獲得目標(biāo)大致位置，接下來(lái)才是衛(wèi)星發(fā)揮作用的時(shí)候，根據(jù)目標(biāo)大致信息，衛(wèi)星將可以集中搜索目標(biāo)附近位置。
在某些特定情況下，航母會(huì)留下非常明顯的尾跡，分辨率不高的光學(xué)衛(wèi)星也可看見(jiàn)，圖為尼米茲號(hào)航母在某次航行中被拍攝到的尾跡
利用這種手段，可以大大減小衛(wèi)星“過(guò)頂”航母的間隔。
美 國(guó)蘭德公司的報(bào)告中給出的評(píng)估數(shù)字是：以2010年的水平，如果沒(méi)有天波雷達(dá)提供目標(biāo)指示，中國(guó)光學(xué)衛(wèi)星過(guò)頂美國(guó)航母的重訪時(shí)間為13.8天；如果有指 示，則縮短為8個(gè)小時(shí)。如果結(jié)合光學(xué)和星載合成孔徑雷達(dá)，重訪時(shí)間縮短為4小時(shí)。到了2017年，隨著中國(guó)衛(wèi)星數(shù)量的增加，在沒(méi)有目標(biāo)指示的情況下，對(duì)美 國(guó)航母的過(guò)頂時(shí)間為2.9天；有目標(biāo)指示，則可以達(dá)到2.6小時(shí)一次。
當(dāng)然，上述數(shù)字并不準(zhǔn)確，對(duì)于光學(xué)衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，目標(biāo)所在海區(qū)是否有云是一個(gè)重要的影響因素，在云層覆蓋25%面積的情況下，2010年中國(guó)光學(xué)衛(wèi)星對(duì)美國(guó)航母的過(guò)頂時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)到8小時(shí)，增加一倍。
判讀衛(wèi)星照片是一個(gè)很困難的工作，電腦基本無(wú)法完成，圖為伊朗的“道具航母”，這樣的目標(biāo)出現(xiàn)在衛(wèi)星照片上，除了經(jīng)驗(yàn)豐富的照片判讀員，電腦軟件是無(wú)法識(shí)別其真假的
找到海上的大型目標(biāo)是一回事，識(shí)別則是另一回事。為了避免把昂貴的彈道導(dǎo)彈浪費(fèi)在偽裝成航母的其他船舶身上，必須對(duì)被搜索到的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。
這就涉及到分辨率的問(wèn)題了。“高分四號(hào)”的分辨率為50米，一個(gè)像素點(diǎn)的大小相當(dāng)于20米，用這樣的精度去看航母，只能看到有物體在海面上，而無(wú)法真正將其識(shí)別出來(lái)。
比較之下，蘭德報(bào)告中認(rèn)為中國(guó)發(fā)射多枚“遙感”系列衛(wèi)星具備10米或更高的分辨率，這才能真正看清航母的外形細(xì)節(jié)，將其識(shí)別出來(lái)。
“高分四號(hào)”的分辨率似乎不具備找到航母的潛力。那么它是不是真的就和“東風(fēng)”無(wú)緣了呢？
也不盡然。
事實(shí)上，美國(guó)人的報(bào)告中葉提到“中國(guó)同樣擁有多種‘非軍事’衛(wèi)星，由不同的政府機(jī)構(gòu)管理。但在危機(jī)時(shí)刻，這些衛(wèi)星都有可能被解放軍接管。然而，不清楚這些衛(wèi)星將可能扮演什么角色。”
如 果硬要說(shuō)高分四號(hào)對(duì)“打航母”任務(wù)可能有用，那筆者也只能設(shè)想一種可能。那就是在用天基雷達(dá)、光學(xué)、雷達(dá)衛(wèi)星找到，并識(shí)別出航母后，利用“高分四號(hào)”的凝 視鏡頭和與地面的直接高速通訊能力，對(duì)航母編隊(duì)進(jìn)行持續(xù)的跟蹤。這個(gè)任務(wù)對(duì)于停留在靜止軌道上的“高分四號(hào)”來(lái)說(shuō)倒是可行。
在爆發(fā)實(shí)際沖突的前提下，這種跟蹤似乎沒(méi)有太大必要。在這種情況下，盡快將東風(fēng)導(dǎo)彈射向目標(biāo)頭上，讓它們?cè)谥鲃?dòng)雷達(dá)引導(dǎo)頭指示下向目標(biāo)砸去才是最有效的作戰(zhàn)方式。
但 考慮到中美或許會(huì)出現(xiàn)危機(jī)對(duì)峙的情況，那么這種跟蹤就顯得很有必要。可以避免美軍利用我方衛(wèi)星過(guò)頂間隔玩花樣——歷史上美國(guó)航母就有多種戰(zhàn)術(shù)擺脫追蹤自己 的蘇聯(lián)海軍“跟蹤群”，例如在無(wú)線電靜默中讓航母趁夜高速狂奔，而在原地留下一艘補(bǔ)給艦，大開(kāi)各種無(wú)線電設(shè)備，假裝自己是航母——這樣的戰(zhàn)術(shù)也曾屢屢得 手。
此外“高分四號(hào)”還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是作為同步軌道衛(wèi)星，目前美國(guó)還沒(méi)有公開(kāi)的能打擊同步軌道衛(wèi)星的導(dǎo)彈——美國(guó)國(guó)防部聲稱中國(guó)曾經(jīng)試 驗(yàn)過(guò)能夠直接攻擊同步軌道衛(wèi)星的導(dǎo)彈——所以它的安全性也要高一些。不過(guò)就算美國(guó)真的沒(méi)有對(duì)同步軌道反衛(wèi)星導(dǎo)彈，要研制出來(lái)，應(yīng)該也不會(huì)太困難。所以“高 分四號(hào)”更多還是一個(gè)在“冷戰(zhàn)”前提下能夠發(fā)揮作用的平臺(tái)，在戰(zhàn)時(shí)，肯定會(huì)成為對(duì)方必欲除之而后快的目標(biāo)。
當(dāng)然并不是說(shuō)有了“高分四號(hào)”，我們就可以隨時(shí)保持對(duì)航母的高精度跟蹤。和所有歷史上新出現(xiàn)的技術(shù)一樣，“高分四號(hào)”的這種跟蹤能力存在缺陷，略顯勉強(qiáng)，美國(guó)海軍也一定會(huì)找新的辦法來(lái)進(jìn)行對(duì)抗——說(shuō)到底，進(jìn)行對(duì)抗的不是武器自身，而是人。
“高分四號(hào)”和誰(shuí)像？
既然肯定了高分四號(hào)并非專門(mén)針對(duì)打航母任務(wù)量身定制，那么我們就換個(gè)思路，看看這顆衛(wèi)星的軌道和外形，和美國(guó)的什么衛(wèi)星比較像呢？
一看之下，第一個(gè)映入腦海的自然是美國(guó)80年代發(fā)射、服役至今、即將被更先進(jìn)的衛(wèi)星取代的DSP導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星。
DSP衛(wèi)星在軌想象畫(huà)，左下角的輻射傳感器指向地球
高分4號(hào)的各項(xiàng)參數(shù)都比DSP要高得多
這 種衛(wèi)星被稱為“對(duì)著地面看的哈勃望遠(yuǎn)鏡”，其中目前還在服役的DSP衛(wèi)星重近3噸，星前部裝有一個(gè)大型“望遠(yuǎn)鏡”，長(zhǎng)3.7米。它也是在靜止軌道上運(yùn)行的 成像衛(wèi)星，主要是運(yùn)用紅外成像技術(shù)觀測(cè)地面情況。衛(wèi)星上裝有兩個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器，用來(lái)與地面站進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，能夠高速向地面?zhèn)鬏斉臄z的高分辨率圖像。
相比之下，“高分四號(hào)”比DSP衛(wèi)星重量增加近1倍，達(dá)到近5噸，光學(xué)、紅外共用的鏡頭直徑達(dá)到508毫米，圖像分辨率光學(xué)50米，紅外400米。
中國(guó)實(shí)踐-11號(hào)系列衛(wèi)星是一種類似美國(guó)STSS衛(wèi)星的低軌道紅外導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星
美國(guó)STSS衛(wèi)星作戰(zhàn)示意圖，這種衛(wèi)星主要用來(lái)監(jiān)視中近程彈道導(dǎo)彈
事實(shí)上DSP衛(wèi)星的成像分辨率遠(yuǎn)比不上高分四號(hào)，但它依然能夠有效對(duì)地面的火箭、導(dǎo)彈發(fā)射和森林大火、飛機(jī)墜毀等作出反應(yīng)，這是因?yàn)榧t外成像系統(tǒng)對(duì)于強(qiáng)烈紅外信號(hào)具有高度敏感的特點(diǎn)，很容易分辨出來(lái)。
目 前海外猜測(cè)中國(guó)用于導(dǎo)彈預(yù)警的衛(wèi)星是部署在低軌道上的“實(shí)踐”系列多顆衛(wèi)星。它們的任務(wù)可能接近于美國(guó)新型的STSS衛(wèi)星，主要用來(lái)探測(cè)中短程導(dǎo)彈。美國(guó) STSS衛(wèi)星采用了新一代的紅外成像技術(shù)，可以追蹤火箭關(guān)機(jī)后的導(dǎo)彈目標(biāo)。美國(guó)計(jì)劃部署24枚此類衛(wèi)星，確保升空的導(dǎo)彈可以被4枚衛(wèi)星同時(shí)觀測(cè)，這樣就可 以從不同角度分析來(lái)襲目標(biāo)性質(zhì)，甚至據(jù)稱可以分辨出實(shí)際彈頭和用于偽裝的誘餌。
在“高分4號(hào)”技術(shù)基礎(chǔ)上，中國(guó)將可以部署類似美國(guó)SBIRS GEO衛(wèi)星的先進(jìn)高軌道導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，真正實(shí)現(xiàn)對(duì)洲際導(dǎo)彈來(lái)襲預(yù)警能力
而美國(guó)新一代的高軌道預(yù)警衛(wèi)星SBIRS GEO也是被部署在靜地軌道上的預(yù)警衛(wèi)星，主要用來(lái)探測(cè)上升段的中遠(yuǎn)程和洲際導(dǎo)彈，重量2.8噸左右，它裝有探測(cè)短波和中波兩個(gè)紅外傳感器，在靈敏度、精度等方面有很大提高。
“高分四號(hào)”是不是中國(guó)的天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星呢？
顯然也不是。別忘了， 這顆衛(wèi)星并非屬于解放軍裝備，這就決定了它不可能像預(yù)警衛(wèi)星一樣“兢兢業(yè)業(yè)”，每秒鐘拍攝6副圖像，等待著或許永遠(yuǎn)不會(huì)到來(lái)的導(dǎo)彈攻擊。
“高分四號(hào)”的主要任務(wù)仍是為民用用途提供各種高分辨率的衛(wèi)星圖像，這不是在做預(yù)警衛(wèi)星之余順便能完成的任務(wù)。
那么，如何解釋“高分四號(hào)”的這些特性呢？
考慮到“高分四號(hào)”是我國(guó)第一枚使用SATS-5000平臺(tái)的衛(wèi)星，上面安裝的成像系統(tǒng)也是全新研制的等等因素，我們可以推斷，這枚衛(wèi)星是為這些新技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證的一顆衛(wèi)星，同時(shí)，“高分四號(hào)”也確實(shí)主要承擔(dān)民間用途，真正執(zhí)行發(fā)射時(shí)相關(guān)報(bào)道中提到的那些任務(wù)。
不要小看衛(wèi)星的民用用途，“高分四號(hào)”可以長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)視地面一塊特定區(qū)域，這種特性在很多領(lǐng)域都會(huì)有不可替代的作用。
從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，真正值得軍迷們期待的，顯然并非“高分四號(hào)”本身，而是在這枚衛(wèi)星驗(yàn)證之后，中國(guó)下一步會(huì)發(fā)展什么樣的新衛(wèi)星，真正成為捍衛(wèi)國(guó)家安全的新基石。
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