技术派|高分四号真能服务打航母?

谢瑞强/澎湃新闻特约撰稿人

2016-01-05 13:54 来源:澎湃新闻

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12月29日0时04分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射高分四号卫星。 视觉中国 资料
上个月,我国在西昌卫星中心用长征三号乙运载火箭成功将高分四号卫星送入预定轨道。由于高分四号卫星是世界上第一颗送入太空的地球静止轨道遥感卫星,无论是军事网站还是军事论坛,都在显眼位置刊登或讨论高分四号服务于打航母的话题。那么,高分四号真能服务于打航母么?
为何研制地球静止轨道遥感卫星?
高分四号属于光学遥感卫星,在军事领域,光学遥感卫星一般称为光学成像侦察卫星。作为许多国家重要的天基信息获取系统,光学成像侦察卫星一直是各主要航天国家重点发展装备。现役光学侦察卫星为了保证分辨率,大多数都运行在地球低轨道或是太阳同步轨道上,卫星运行轨道高度一般在几百千米至一千千米左右。以大家熟知的美国KH-12“锁眼”侦察卫星为例,该卫星全色分辨率0.1-0.15米,卫星运行在近地点398远地点869千米的太阳同步轨道。
光学成像侦察卫星采用低轨道提供了较高的分辨率,但硬币的另外一面是,这也使得常规低轨道光学成像侦察有了重访周期长、覆盖范围小等缺点。仍以KH-12为例,其运行周期为90.56分钟,这意味着KH-12每天飞行至某一特定地区上空只有1-2次,也就是说,只要根据卫星运行周期计算出过顶时间,采取相应的措施就可能逃避卫星的侦察。
随着武器装备技术和战场环境的发展变化,人们对战场持续侦察和监视的需求不断增长,延伸到空基侦察平台,人们开始寻求具备持续侦察和监视能力的光学侦察卫星。通过光学侦察卫星组网是实现持续侦察和监视能力的一个途径,但由于这种方法存在耗资庞大的缺陷,因此没有获得广泛青睐。
众所周知,提高卫星轨道可使卫星在侦察目标上空驻留更长的时间,如果将轨道提升至地球静止轨道,这种特殊的轨道可使侦察卫星对目标实施长时间持续监视和侦察。
俗话说,站得高,看得远,站得高不仅看得远,还可以看得广。人造卫星地球静止轨道只有一条,轨道倾角为零,是圆形轨道,只要在轨道上均匀分布3颗卫星,光学侦察卫星的视场就可以基本覆盖全球。因此,研制高分四号卫星就是为了让我国获得一种时间分辨率很高的对地遥感卫星,弥补低轨道卫星的上述缺陷。
高分四号尚难满足军事要求
但围绕高分四号服务于打航母的讨论,主要将话题集中到了卫星本身,但忽略了一个非常重要的点,即高分四号卫星的用户。根据公开新闻报道,高分四号卫星是国家高分辨率对地观测系统重大工程中一部分,用户为民政部、中国地震局、国家林业局和中国气象局。高分专项的高分一号和高分二号已经发射,高分三号和高分五号预计2016年发射,其中高分一号和高分二号及高分五号属于低轨道光学遥感卫星,高分三号为雷达遥感卫星。
对地遥感卫星尽管具有浓厚的军民两用色彩,但用户的不同意味着角色定位的不同,除非战时需要,一般情况下,民用卫星主要还是服务于民用领域。需要特别指出的是,高分系列卫星(不包括高分八号和高分九号)的分辨率数据和遥感照片都是向外界公布的,这说明高分四号卫星应该是姓“民”,而不是姓“军”。既然高分四号的用户不是军方,那么,高分四号卫星服务于打航母的说法则有些牵强。
一般情况下,新的科技优先用于军用领域,但高分四号作为全球首颗地球静止轨道遥感卫星却主要服务于民用领域。笔者认为,原因主要在于高分四号卫星的性能无法满足军方要求。
这从官方媒体公布的高分四号卫星数据也能得到某种印证:高分四号卫星重约5吨,在轨寿命8年,其相机采用了面阵凝视成像体质,可见光近红外与中波段红外共用一个口径,可将该近红外普段分辨率为50米,中波红外普段分辨率为400米。50米的分辨率确实可以发现超级游轮大小的海面目标,但这一分辨率还无法满足识别航母的要求。众所周知,打航母首先要解决的问题是发现航母,如果无法将航母和超级游轮进行区分,反航母作战就很难有效展开。
地球同步轨道侦察卫星走向何方?
笔者认为,高分四号卫星是一颗试验性质浓厚的地球静止轨道遥感卫星,其肩负着地球同步轨道遥感卫星相关技术验证和探索的重任。
由于运行在地球静止轨道,高分四号卫星的时间分辨率已经满足要求,未来需要提高的主要是空间分辨率。对于光学侦察卫星而言,提高空间分辨率的直接途径是扩大光学系统的口径,通俗地讲就是增大卫星上相机的口径。如果要得到同等分辨率,采用增大光学系统口径的方法,其口径需要比低轨道卫星物镜口径大将近100倍,不仅在物镜光学加工制造上有极大的难度,而且庞大的卫星体积和重量会让其无法发射到太空。
国内一些科研院所公开发表的论文已经讨论过超重型卫星平台搭载大口径相机,但这对运载火箭的要求非常高,因此,最好的办法是在光学技术上有创新突破,在目前火箭最大静止轨道运载能力前提下研制出符合战术需求的光学系统。现在静止轨道光学侦察技术主要有可展开光学技术、稀疏孔径成像技术、瞳孔成像技术等。
目前美国研制的衍射光学薄膜技术就是一种可展开光学技术,卫星入轨后展开直径为20米的衍射光学薄膜,卫星凝视视场超过一千万平方千米,分辨率高达2.5米。根据美国国防先进研究项目局的计划,其将分阶段预研衍射光学薄膜技术,到2015年左右发射口径20米原型验证系统,力争在2020年前后发射首颗卫星。
总之,静止轨道光学侦察卫星的成像幅宽远远高于低轨道光学侦察卫星,由于其通常采用“凝视”技术,可同时观测全视场内发生的现象,各画幅之间只受积分时间、数据采集速度和下联数据传输能力的限制,这意味着其具备对运动目标的实时监视能力,极大提高使用方的战场实时监视和侦察能力,堪称航天侦察领域的一次革命。
责任编辑:庄晓丹澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 技术派,航母

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