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技术派|俄研制新型反卫星武器,“卫星杀手”重装上阵(下)

澎湃防务特约撰稿 林森
2016-12-26 17:23
来源:澎湃新闻
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重启“红色卫星杀手”

苏联在上世纪60年代就开始研制拦截卫星,因此俄研制共轨式拦截卫星也是情理之中的事情。1963年,苏联开始研制共轨式拦截卫星,1964年苏联成立了国土防空军空间防御部。该计划最终的结果是代号为“背景1”和“背景2”两个相互衔接的计划。

“背景1”计划大概可以分为三个阶段:早期研制阶段、拦截试验阶段和实用试验阶段。1968年10月,苏联发射了宇宙-248靶星,接着又发射了宇宙-249和宇宙-252拦截卫星,卫星分别在绕地球2~3圈后,在500公里高度的轨道上迅速接近宇宙-248靶星时自爆成功。苏联在1978年宣布拦截卫星达到实战水平,到1982年6月,苏联共进行了20次空间武器拦截目标卫星的试验。

苏联的拦截卫星其实就是安装了炸药或无控火箭的“自杀卫星”,卫星重量在3000千克左右,装有主发动机、姿态控制发动机和轨道机动发动机,可在雷达或红外系统的引导下可攻击200~2000千米轨道的卫星(轨道面倾角差±5°~±10°)。进入上世纪80年代,由于快速发射、拦截和制导方式等技术方面的改进,苏联的共轨式拦截卫星技术水平有了很大程度的提升,实战能力进一步增强,苏联也因此成为第一个拥有实战型反卫星武器的国家。

苏联拦截卫星。

2014年8月,美国媒体多次报道俄罗斯宇宙-2504卫星频繁变轨并与微风上面级交会的消息,美国官方也公开表示了对俄罗斯发展反卫星武器的担忧。宇宙-2504在2014年3月31日在从普列谢茨克发射场发射升空,卫星官方代号为宇宙-2504,也被称作14F153。其他3颗卫星是编号为21、22和23的“信使”-M卫星。西方雷达探测到五个目标(可能是4颗卫星和微风-KM上面级)进入1172千米×1506千米,倾角为82.5度的轨道。

众所周知,大部分卫星进入太空之后为了进入预定轨道会进行变轨,进入预定轨道后行卫星一般不会在短期内进行频繁变轨,这是因为变轨需要消耗大量的燃料(改变卫星轨道倾角的变轨)。但也有一些像宇宙-2504那样“不安分”的卫星,入轨后根据任务需要频繁变轨,这些卫星一般都有不可告人的目的。

据悉,宇宙-2504在2015年3~7月至少进行了11次轨道机动,并与发射该星入轨的微风上面级进行了在轨交会。专家认为,宇宙-2504具备较强的机动能力,可以使用激光或小型动能武器破坏航天器,无需使用炸药或弹片摧毁目标,完成任务后可再攻击下一个目标。

普遍观点认为,宇宙-2504很有可能是一颗拦截卫星,用于试验反卫星技术,其只是俄罗斯近年来天基反卫星武器试验的一部分,比宇宙-2504更早发射的宇宙-2499入轨后也开展了一系列机动,有报道称,2015年初,俄罗斯的宇宙-2499卫星已飞掠一颗美国军事卫星并拍摄图像传回地面。

苏联在冷战时期进行了多次拦截卫星的试验。

频繁变轨展现反卫星能力

宇宙-2504频繁变轨展现了俄罗斯在拦截卫星研制方面深厚的技术积累,因为太空中的卫星进行频繁变轨并不是件容易的事情。目前,拦截卫星有两种入轨方式,一种是先发射到待命轨道,接到作战命令后在地面控制下机动至目标轨道,然后接近目标卫星并实施攻击;一种是直接发射到目标轨道,在接到作战命令后接近目标卫星进行攻击。这两种方式都要涉及卫星变轨机动。

在第一种方式中,如果待命轨道与目标轨道在同一轨道面上,变轨还仅涉及到升高或降低轨道高度。根据牛顿力学可知,如果卫星环绕速度改变,卫星受到的向心力会发生变化,卫星轨道的高度就会随之升降,当卫星达到目标轨道高度后,再对卫星速度进行调整。

如果待命轨道与目标轨道不在同一轨道面 甚至不在同一运行高度,这不仅需要卫星不但要升高或降低轨道,还需要卫星启动姿态控制发动机将轨道控制发动机推力指向调节到与待命轨道垂直,并根据目标轨道运行速度和目标轨道运行速度计算出变轨速度增量,启动轨道控制发动机实施变轨机动。

当反拦截卫星进入目标轨道后,又会遇到新的问题。拦截卫星和目标卫星一前一后在轨道上运行,两者运行速度相同,如果不继续实施变轨机动,就会像绅士般“保持距离”,如何让同一轨道上两个卫星进行“亲密接触”,这就涉及到一个大家熟知的概念——交会对接。这种变轨操作对地面的精确测轨能力挑战很大。一旦误差过大,两个卫星就无法实现物理意义上的接触,摧毁或干扰也就无从说起。

结语

2014年8月1日,俄罗斯的空天军正式开始战斗值班,从空天防御兵到空天军,这意味着俄罗斯空天防御体系进入了一个新的阶段,通过整合相关军事力量,增强俄军的空天一体作战能力。随着俄罗斯国力的增强,其将越来越重视反卫星武器的发展,反卫星能力将逐步提高。

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