战场云雾缭绕,中国卫星一眼就能看穿。
俄乌战争爆发以来,除了战场上的交锋,双方还以各种方式进行诈骗和情报战,让战场充满迷雾,外人很难看清真相.
世界上所有关注这场战争的国家中,只有两个国家对战场形势了如指掌,那就是中国和美国。
美国拥有世界上大多数人都知道的强大的天基侦察系统。比如前段时间发射的“詹姆斯·韦伯”望远镜,只是十几年前美国侦察卫星的技术。
(韦伯望远镜,最先进的太空望远镜之一 一)
但令外媒吃惊的是,一向低调的中国,在天基侦察系统上的成就不亚于美国。
要知道,在中国刚刚完成可返回卫星的时候,美国已经将钥匙孔系列卫星送入太空,而著名的“哈勃”望远镜只是钥匙孔卫星不合格产品的改装。
今天,中国的天基侦察系统可以像美国一样清晰地看到乌克兰战场。如此之快的进展,对于外媒来说是难以想象的。
那么,中国目前的天基侦察系统发展到什么程度了?如何看穿战场上的迷雾?
(由于中国的天基侦察卫星属于高度机密,准确图片很少,本文介绍的卫星大部分没有对应图片)
1
最早的“太空侦察兵”——可返回卫星
中国天基侦察系统的发展起源于1970年代和1980年代的可返回卫星。
在地面与卫星之间的通信网络尚未发展起来的情况下,返回卫星是侦察卫星的主要模式。当时,侦察卫星使用胶卷相机,他们不得不想办法将胶卷送回地面。
美国在这方面首当其冲,发现13号是第一颗实现胶卷从太空返回地面的卫星。
(美国发现者13号卫星是第一颗侦察卫星)
随后的时期,美国和苏联的侦察卫星利用胶卷进行成像,然后想方设法将胶卷送回地面。
这种方法时滞较大,所以为了减少侦察卫星所拍照片的时滞,只能通过提高发射频率来解决问题。
因此,在通信问题解决后,美苏不再使用这种方法进行天基侦察。
在天基侦察系统建立初期,我们也采用了这种比较落后的侦察方式。
(返回卫星是中国天基侦察系统的开端)
我国发射了十几颗可回收卫星。除了一些天基侦察外,它还开展了多方面的科学研究。可以说,每一颗可返回的卫星都被用尽了。
虽然我国的天基侦察卫星起步比美国和苏联慢很多,但经过几十年的发展,中国的天基侦察卫星取得了长足的进步,丝毫不逊色于国外同行。
2
人气之星——“高分”系列卫星
中国最有名的天基侦察卫星,也是大多数人都知道的,是“高分”系列卫星。
“高分”是“高分辨率”的缩写。对于侦察卫星来说,分辨率在很大程度上决定了卫星成像的质量。
2013年,在长征二号火箭的支持下,第一颗“高分”卫星发射升空。经过近十年的发展,“高分”卫星家族已成为庞大的天基侦察系统。
(发射第一颗“高分”卫星的长征二号D运载火箭)
例如,在成像方面,“高分”卫星拥有一颗细节丰富的可见光波段光学卫星,拍摄常见的彩色卫星地图照片。
“高分”卫星还有红外波段光学卫星。与可见光波段的光学卫星相比,红外波段的光学卫星还可以在夜间拍照。
“高分”卫星还有合成孔径雷达卫星,即利用雷达进行成像的卫星。尽管它们的细节比光学卫星少得多,但它们可以穿透云层的障碍物进行成像。
(“高分”卫星)
根据不同的任务需求,“高分”卫星还部署在不同的轨道上,方便对部分目标区域进行拍摄和成像。
例如,一些“高分”卫星部署在倾斜约 98 度的太阳同步轨道上。在这个轨道上的卫星将被“扰动”。
这种现象的原理很复杂,这里就不介绍了。我们只需要知道,这种现象可以使卫星的轨道不断有规律地变化。
这使得卫星可以用很少的推进剂完成环绕地球的完整轨道,从而允许卫星在一段时间内对整个地球表面进行成像。
(98度太阳同步轨道“摄动”效应示意图)
还有一些“高分”卫星部署在近地点只有一两百公里、远地点近千公里的大椭圆轨道上。
一两百公里近地点是为了让卫星尽可能靠近地面,以提高成像的分辨率,也就是让拍摄的照片更清晰。
近1000公里的远地点是为了让卫星维持轨道的时间更长,减少维持轨道所需的推进剂,延长卫星的寿命。
这个轨道上的卫星一般都是针对一些特定的地方,进行高分辨率的成像。
(美国航母是中国海巡系统的重点)
“高分”卫星现已形成完整的对地和海洋观测系统,也是我国海洋侦察系统的重要组成部分。
中国在中国周边海域实现了每10分钟卫星重访的频率,这使得出现在中国周边的美国航母舰队能够被迅速发现。
如此高效的侦察系统是中国反介入/区域拒止系统的重要组成部分,“高分”卫星发挥着关键作用。
3
“星网”——“遥感”系列卫星
国内另一个知名的天基侦察卫星品牌是“遥感”系列卫星。
“遥感”卫星的数量远大于“高分”卫星。例如,去年长征四号火箭十次成功发射,将10组多达30颗“遥感”卫星送入轨道。
(长征四号十战十胜)
“遥感”卫星与“高分”卫星一样,有许多不同类型的卫星。除了合成孔径卫星和红外成像卫星,“遥感”卫星的最大特点是电子侦察卫星。
电子侦察对于大多数关注军事的读者来说可能并不陌生,比如电子侦察机就是电子侦察装备的典型代表。
电子侦察机收集目标发射的电磁信号,然后对这些电磁信号进行分析,以获得相关的重要情报。
例如,通过长期的电子侦察,可以分析出目标的主要通信频率是多少,主要的通信源在哪里(可能有总部等设施)等等。
(美国电子侦察机经常接近我国进行侦察)
这种在平时长期侦察下积累的情报,在战时非常重要。
因此,美国经常派电子侦察机到中国沿海搜集情报,严重损害我国国防安全。
除了驱逐美军的电子侦察机外,还要主动出击,以同样的方式对待他人。
但是我们在中国附近没有像美国那样的基地,也不能在美国附近开电子侦察机来收集电磁信号情报。
(我们也有电子侦察机)
一般电子侦察机的工作距离为数百公里,卫星的高度也为数百公里。也就是说,将电子侦察设备移到卫星上也可以采集信号。
这是一颗电子侦察卫星,我们可以把它理解为在太空飞行的电子侦察机。
前面我们提到,电子侦察是一项需要长期积累信息的工作,而电子侦察卫星在目标侦察范围内停留的时间比电子侦察机短。
这就需要更多的电子侦察卫星组网,从而实现对某个区域的电磁信号的长期采集和分析。
(“遥感”系列卫星高度机密,很难找到准确的卫星图片)
在“遥感”卫星中,有多个系列的电子侦察卫星,以“组”的形式发射。
由于相关信息是严格保密的,我们只能根据一些公开的报道猜测,可能有数百颗电子侦察卫星部署在近地轨道,形成“星网”。
这个“星网”的侦察能力不容小觑。除了传统的电子侦察外,它还可以利用卫星的大覆盖范围,通过探测电磁信号来追踪美国航母的行踪。
4
多面手——“练习”系列卫星
除了“高分”和“遥感”两类对地观测卫星外,中国还有一个神秘的卫星系列,那就是“实践”系列卫星。
“实践”卫星大多是用于验证各种新技术的实验卫星,所以“实践”卫星所采用的技术是国内最先进的技术。
近日,一颗“实践”卫星让外媒大吃一惊。这是刚刚完成同步轨道太空垃圾捕捉实验的“实践21”。
(《练习21》发射升空)
“练习21”在海拔36000公里的同步轨道上太空中使用雷达,通过捕获网捕获了一颗废弃卫星,然后将其转移到废弃轨道上。
除了各种先进的传感器,支撑《练习21》完成这一高难度动作的最重要的一点是《练习21》采用了先进的推进系统,具有相当的ΔV。
ΔV是与航空航天有关的专业术语,中文是速度增量的意思。它表明航天器的推进系统可以为卫星增加多少速度。
在太空中,由于没有空气,航天器的大部分机动实际上必须消耗ΔV(上面提到的“扰动”轨道就是一个特例)。
(太空中的卫星机动会消耗推进剂)
要想使卫星更具机动性,除了合理的轨道规划外,最重要的是想办法增加卫星的ΔV。
“练习 21”使用先进的电力推进发动机。这种发动机虽然推力小,但其比冲(即发动机的效率)比传统化学发动机高10倍。
据说,如果不进行大动作,“练习21”可以在轨运行整整70年,是普通卫星的3倍。
除了高效的电力推进发动机外,“实践21”还配备了化学发动机,用于短期快速机动。
化学发动机推力大,可快速改变卫星轨道,已在《实践20》上得到验证。
(“练习 20”太空演习)
当时,一颗美国卫星在“苏20”附近机动。虽然我还不知道这颗卫星是干什么用的,但肯定没有什么好东西。
发现美星逼近的“苏20”迅速启动化学发动机,几次机动后,美星被抛飞,转移到其他轨道。
“练习20”机动完成后,美国卫星仍在原来的轨道上,未能做出反应。
5
“实践”卫星中的低调“哨兵”
除了我们上面提到的“全能者”,“实践”卫星还有一颗异常低调的卫星,那就是天基红外预警卫星。
这是整个天基侦察系统中最神秘、最昂贵的卫星。
(美国航天飞机正在部署天基红外预警卫星)
如果你是长期关注军事的读者,应该对美国的反导系统有所了解。不管美国是哪种反导系统,开头的第一句话就是:天基红外预警卫星发现目标后……
天基红外预警卫星前期的主要任务是探测洲际弹道导弹发射时的强红外信号,让敌方第一时间知道洲际弹道导弹的发射情况。
后来随着技术的进步,天基红外预警卫星也可以探测到红外信号微弱的中程或近程导弹太空中使用雷达,还可以进行侦察预警。
(导弹发射的尾焰是巨大的红外信号源)
例如,在朝鲜进行的多次弹道导弹试验中,美国天基红外预警卫星收集了大量情报。
现在最先进的天基红外预警卫星可以探测到飞机在飞行中产生的红外信号,并对飞机进行跟踪侦察。
据说美国目前有五颗在太空运行的天基红外预警卫星,其中两颗是最先进的,可以探测飞行中的飞机。
但是,中国的天基红外预警卫星高度保密,不知道有多少颗,也不知道它们的轨道在哪里。
(我只知道中国的红外预警卫星是长征火箭发射的)
从一些公开渠道获得的少量信息可以得知,这颗神秘的预警卫星属于“实践”系列卫星。
并且中国至少有一颗天基红外预警卫星,可以实现对飞机红外信号的最先进水平的探测。
可以说,这种卫星作为中国反导系统中最重要的“哨兵”,与其极高的地位相反,是极其低调的。
正所谓“保密就是胜利”,这是事关国家安全的重器。我们只需要知道,有这么先进的卫星守护着我们的安全。
一个国家的天基侦察系统的发展与该国航天事业的发展息息相关。近年来,我国航天事业发展迅速,各种容量更大的火箭不断服役。
这也使得更先进的侦察卫星得以发射,为中国的国防和安全做出贡献。
有这样一群“侦察兵”不断盯着太空中的恶意外国势力,我们才能在这个不平静的世界过上平静的生活。