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卫星新拍摄地球的方法和各位想象的大不相同吗?

2022 年 4 月 18 日,Google 开始开放所有俄罗斯军事和战略设施的卫星图像。俄罗斯的战略要地,包括各种洲际弹道导弹发射井、指挥所、秘密试验场等,可以以0.5米/像素

左右的分辨率查看

相信这个消息一定震惊了所有人。每个人都可以像卫星图像目标确定分析师一样下载和判断俄罗斯军事目标。这可能是历史上的一个时间节点。俄罗斯似乎被剥夺了。有人看到内裤颠倒了,但这个消息很快就被否认了。据俄罗斯塔斯社18日报道,谷歌发言人表示,谷歌并未为了披露俄罗斯军事和战略位置而改变其地图服务。计划。

不过,有朋友分析说,这些都是商业卫星图,就算真的公开,也不会有太大的伤害!卫星到底是怎么拍地球的,俄罗斯能不能干涉卫星照片?

卫星观测地球有多少种方式?

有了相机,你可以拍摄地球,对吧?事实上,卫星拍摄地球的新方法和你想象的很不一样。不要以为早期只有胶卷相机。事实上,自太空摄影以来,人们已经采取了两条路径:

电影之路:地球的第一张照片拍摄于 1946 年。您没看错。 1946 年 10 月 24 日,美国在新墨西哥州的白沙导弹基地发射了一枚配备 V2 火箭的 Devry 35 毫米导弹。相机被送到了“太空”。在 V2 火箭弹道的顶部(约 104 公里,刚好越过卡门线,它已经在太空中),这台相机拍下了美国西部的照片。

美国西南部和海拔 104 公里处拍摄的云层。

“数字化”之路:Luna 3)卫星的第一张月球背面照片是使用光电阴极技术“数字化”拍摄的,将光信号转换为模拟电信号并还原图像地面,这是早期电视拍摄的原则,但显然很模糊。

Luna 3 和它的第一张月球背面照片

因此,后来的侦察卫星要么被制成可返回卫星,要么在拍摄后定期返回地球,回收胶卷胶囊成为一项非常重要的任务。卫星拍摄的大部分地面照片都是黑白的。原因很简单,在镜头极限分辨率的一定条件下,尽量提高底片的分辨率才能看到更多细节。

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中国第一颗可返回卫星

黑白片的分辨率远高于彩色片,因为黑白片的像素级是显影粒子,而彩色三色片需要三点混色才能显示颜色一个像素,所以黑白胶卷的分辨率一直是Spike color,即使是现在!

这是1972年5月29日美国间谍卫星拍摄的北京大学

地球卫星图像的手段是什么?

你现在带来的“相机”不再是光电管和胶卷,而是你最喜欢的手机拍照功能所用的CCD。原理是一样的,只是卫星的分辨率比手机高几个数量级。 ,而且观测波段比你想象的要宽(从红外到紫外照相侦察卫星的主要缺点是,比如有些传感器在400-2500纳米范围内有330个光谱通道),而且不仅来自可见光波段,还有红外,如除了紫外线和电磁波,还有多波段合成等方法。以下是对各频段功能的简要了解:

可见光波段

这是最常见的拍摄乐队,所见即所得,我们更习惯每天看风景的模式!波长范围从 400nm 到 780nm,但即使是可见光波段也分为全色和多光谱。这里需要说明的是,全色是指传感器在整个全色波段(500nm到750nm左右的单波段)内获得的黑白图像。

1960 年代的香港九龙半岛

多光谱是通过传感器采集地物辐射中的多个单波段获得的包含多个波段光谱信息的图像。将 RGB 颜色分配给每个不同的波段将获得彩色图像。

两者的分辨率差异很大。比如我国“吉林一号”商用遥感卫星全色分辨率为0.72米,而多光谱分辨率只能达到2.88米,相差4倍!

红外波段

红外线波段是肉眼看不见的。在大约 780nm 的波段,高于绝对零的目标会发出热辐射。因此,许多目标将暴露在红外波段。红外波段最常用于天气预报。白天可以观察到,但晚上会失明,而红外波段全天24小时开放。用于观测冷暖气团、东西太平洋水温差(判断拉尼娜现象的重要依据)、台风气旋的形成等。

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请注意拍摄时间为4月19日03:19

当然,对于军事目标的集聚,比如飞机、坦克和大型导弹运载火箭的调动等,这些目标的发动机在红外波段都有很强的辐射,所以即使调动在夜里,他们依旧逃不过红外观测卫星的侦察。还有监测洲际导弹尾焰的早期红外预警卫星。这个红外波段的辐射很强,几万公里外都能看到。

当然,红外波段观测也可以用于森林火灾监测,比在原始森林中设立观测站更有效、更快捷。温度和干旱。

紫外波段和高精度偏振等观测有什么用?

例如,大气微量气体差分吸收光谱仪可以获取从紫外到可见光的高光谱信息,检测大气中的二氧化氮等污染气体。多角度偏振成像仪和高精度偏振成像可以监测全球大气细颗粒物污染(PM 2.5/PM10)情况。

合成孔径雷达 (SAR) 观测

卫星上还有一种“极端”的对地观测方式,就是合成孔径雷达。这种观察方式不仅可以“全年开放”,而且具有一定的穿透能力,也就是说可以看到建筑物内部的一些情况,在浅浅的地下也可以看到。

它利用带有天线的飞机或卫星在天空中移动,一边飞行一边发射电磁波脉冲,在接收到这些信号时记录回波的幅度和相位,然后对这些信号进行处理,模拟出一个超巨大尺寸的信号天线发射的相当于“合成”了一个大尺寸的雷达天线,这就是所谓的“合成孔径雷达”的由来。

这些回波信号经过极其复杂的处理变成了地面图像照相侦察卫星的主要缺点是,看起来有点像黑白地面成像照片,但实际上它们与地面成像完全不同,与实际光学成像存在一定的位移图像,这些都是信号反射的问题,烟雾云基本上不能阻挡合成孔径雷达成像。

尼日利亚拉各斯的 SAR 图像

例如,中国商业SAR遥感卫星数据服务商天一研究院的“海丝一号”C波段SAR遥感卫星照片,最大分辨率为1米。简单来说就是可以24小时对地面进行成像,分辨率可以达到1米,这只是商业卫星的分辨率。

Haise-1 夜间拍摄船

早在 1978 年 6 月 27 日,美国宇航局喷气推进实验室 (JPL) 就发射了世界上第一颗携带 SAR 的海洋卫星 Seasat-A。经过近半个世纪的发展,现在技术到底有多远?

国家侦察局 (NRO) 发布了这张洛克希德马丁公司制造的曲棍球卫星的照片

例如,1988年发射的长曲棍球侦察卫星是美国著名的合成孔径雷达成像侦察卫星。具有全天候、全天侦察能力。重量14.5吨,空间分辨率0.3~1.0米,是1980年代后期的技术水平。

卫星“相机”镜头

与分辨率直接相关的,就是这些“相机”的镜头,光学的朋友们可以自行计算。例如,如果你想在200公里的距离看到一个长度为1米的目标,它的分辨率需要什么角度?其次,可以计算需要多少镜头,公式如下:

光圈与分辨率的关系为:目标尺寸/目标距离=1.22×可见光波长/镜头直径

如果你想在500nm波段分辨200公里外0.1米的物体,你至少需要一个820mm的镜头,大概不到1米。如果是因为研磨技术和结构考虑到制造误差等考虑,这个口径只会更大,所以侦察机的镜头往往大得吓人,重量也非常可观,而卫星的镜头自然是不小,如果轨道更高一些,比如400公里,那么口径就成倍增长了!

Zhemchug-4 镜头:158kg

比如KH-11锁眼侦察卫星,它的重量高达17~19.6吨,而且从外观上看,它直接是军用版的哈勃,你可以想象这个一种卫星,基本上就是一个观测地球的望远镜,或者说哈勃望远镜,可以看到遥远的宇宙,逆向观测地球。

俄罗斯可以干扰卫星成像吗?

要回答这个问题,您必须了解卫星的轨道。每个人都应该知道卫星在顶部。例如,空间站每 92 分钟绕地球一圈,但每天只能越过大致相同区域的顶部一次。 ,如果空间站是侦察卫星,那么只要在上面盖上油布盖住关键目标,就看不到了。

但是有一颗特殊的卫星,比如莫尼亚轨道卫星,远地点约46000km,近地点约800km,偏心率约0.72,轨道周期12h,每天两圈。它可以在一天中大部分时间在目标上空盘旋,只有3颗卫星可以全天24小时盯着指定的高纬度区域。

另一个是眼镜蛇轨道,它是莫尼亚轨道的缩小版。远地点约2.7万公里,6颗卫星组网可实现中高纬度不间断覆盖。

眼镜蛇轨道

所以你大概明白了,只要目标位于高纬度热点,比如整个俄罗斯,就无处可躲,因为卫星在头顶,但蒙亚的轨道在热点上方. 24小时入住有个缺点,就是距离太远!因此,下一步就是对各种卫星的“限制”使用范围进行过滤。

哪个卫星图像“伤害”俄罗斯最大?

光学侦察卫星,如 KH-11,或高分辨率商业卫星,高度约为 200-300 公里,太阳同步轨道是惊人的 600-800 公里。

这些卫星不可能在高轨道上,所以过境时间非常快,不可能24小时盯着热点。即使建立了一个星座,也只能每隔几个小时刷新一次,所以必须有一个间隔,可以计算出来。比如一些绝密飞机的测试可以在这段时间或者晚上完成,以免被拍到。

但红外卫星显然不关心是白天还是黑夜。测试这些载具会产生大量的红外线辐射,因此可能会被发现,但没有可见光波段的形状,没有人能分辨出它是什么。

电磁波段的合成孔径雷达,基本上可以绘制地形图或扫描某个区域。处理周期稍长,但不受天气和昼夜影响。比如 PredaSAR 正在建设它的 48 颗合成孔径卫星星座,估计全世界刷新一次屏幕用不了多久。但是要让SAR卫星看不到很容易,不要让雷达波穿透就可以了。

照相侦察卫星的主要缺点是_防卫星过顶侦察_雷达侦察监视技术缺点

而且莫尼亚轨道的早期红外预警卫星(主要是预警弹道导弹)几乎是无法避免的,而且它们在高空侦察时轨道极高,只有三颗卫星可以满足24小时不间断观测,如何防范它?你只能用潜艇攻击,让对方来不及反应。

会干扰卫星侦察吗?

干扰是没有问题的,比如在重要目标附近设置架空侦察闪光干扰,或者激光致盲卫星,因为侦察卫星本身就是一个娇气的CCD,超大镜头,高分辨率,激光会亮闪烁时向上失明可能造成半永久性和永久性损坏,这意味着价值数亿美元的高分侦察卫星将被报废,成本最低。

合成孔径雷达会被干扰吗?

当然可以分析SAR回波信号,设置干扰器来欺骗SAR,也就是说可以伪造一个SAR回波,让SAR卫星“认为”有一个目标或没有目标。技术也有,当然还有抗干扰,比如雷达和电子干扰和抗干扰。

当然,终极技术是杀死卫星

首先,我们要确定在近地轨道上对一个国家的领土进行侦察是否合法,因为它不是卡门线以上的空域,即使敌方卫星“突然”射击,这不是秘密拍摄。 ,只能算是合理的窥探。

光学和红外侦察卫星,激光致盲没有问题,但雷达卫星没有效果,所以只剩下一条路,硬杀!比如超强激光武器直接破坏它的太阳能电池或者发射电磁波的天线,功率不需要很大。烧几个洞基本就报废了!

但激光受天气和距离影响较大,光斑经过远距离发散,能量难以集中。另外,摩尼亚轨道卫星在几万公里之外,所以激光确实是遥不可及,但是北半球高轨道的这类卫星,南半球轨道很低,可以攻击!

还有另一种成本相对较高的反卫星导弹攻击。激光攻击也可以食言,比如不承认!不过导弹攻击留下的痕迹比较大,导弹的弹道和攻击后的碎片冲击等等,如果是三大大战,皮都撕不下来,说不定这种攻击真的会发生!