核心提示： 日前，有媒體報道稱，美國國防部正在研究地球靜止軌道光學偵察衛星，該衛星運行在3.6萬公里高的地球同步軌道，可對地球40%的面積進行持續偵察。由于地球靜止軌道光學偵察衛星擁有超強的持續偵察能力，因此有“間諜衛星之王”的稱號。目前，光學成像偵察衛星作為許多國家重要的天基信息獲取系統，一直是各主要航天大國重點發展的裝備。
現役光學偵察衛星為了保證分辨率，大多都運行在地球低軌道或是太陽同步軌道上。而“間諜衛星之王”的面世將顛覆現有光學成像偵查衛星的態勢，理論上三顆地球靜止軌道光學偵察衛星即可完成對全球的實時覆蓋。圖為靜止軌道光學偵察衛星采用的衍射光學薄膜技術示意圖。 站得高 看得廣 靜止軌道光學偵察衛星優勢大 目前，世界各國現役的光學偵查衛星的運行軌道高度一般集中在幾百公里至一千公里左右。有些光學偵察衛星為了獲得更大的偵察視場，覆蓋更廣的范圍，運行軌道會高于1000公里。例如，美國的“8x”混合成像偵察衛星，其運行軌道高度為2000公里。還有聲名遠揚的美國kh-12“鎖眼”偵察衛星，該衛星全色分辨率可達0.1～0.15米，運行在近地點398 公里，遠地點869公里的太陽同步軌道上。 光學成像偵察衛星因在低軌道運行，從而獲得了較高的分辨率，但從另一方面來講，低軌道的特性也使得常規光學成像偵察衛星具有周期長、覆蓋范圍小等缺點。以kh-12為例，其繞地球軌道運行一圈的時間為90.56分鐘，加上地球公轉和自轉的因素，kh-12每天飛行至某一特定地區上空只有1～2次機會。因此，只要根據衛星的運行周期計算出過頂時間，采取相應的措施就可以逃避kh-12衛星的偵察。 隨著武器裝備技術和戰場環境的演變，各航天大國對戰場持續偵察和監視的需求延伸到天基偵察平臺，開始尋求具備持續偵察和監視能力的光學偵察衛星。雖然通過光學偵察衛星組網是實現持續偵察能力的一個途徑，但這種方法存在耗資大等缺陷。 俗話說，站得高，看得遠，現在站得高不僅要看得遠，還要看得廣。由于提高衛星軌道可使衛星在偵察目標上空駐留更長的時間，因此如果將衛星軌道提升至地球靜止軌道，偵察衛星就可實現對目標的長時間監視和偵察。且人造地球衛星靜止軌道只有一條，軌道傾角為零，只要在軌道上均勻分布3顆衛星，理論上就可以基本覆蓋全球。 重量大 口徑寬 靜止軌道光學偵察衛星研制難點多 地球靜止軌道光學偵察衛星的高時效性和持續監視偵察能力，已成為當前光學偵察衛星的一個重要發展方向。目前，部署靜止軌道光學偵察衛星的難點主要集中在光學系統。根據相關資料，如果將全色分辨率為0.1米的低軌道光學偵察衛星調到靜止軌道，其理論分辨率將會降到18米左右。但即便是這種分辨率，衛星仍可以發現橋梁、公路等大型地面目標。 擴大光學系統口徑是提高分辨率的重要途徑，相對于低軌道光學偵查衛星，要得到同等分辨率，如果采用增大光學系統口徑的方法，靜止地球軌道光學偵查衛星的口徑需要比低軌道光學偵查衛星的口徑大將近100倍。這不僅在物鏡光學加工制造上有極大的難度，而且衛星龐大的體積和重量也會使目前的火箭讓其無法發射到太空。 因此，為了適應未來靜止軌道光學偵察衛星高分辨率偵察的需求，就需要在光學技術上有所創新突破，在目前火箭最大靜止軌道運載能力的前提下，研制出符合戰術需求的光學偵察衛星系統。 現在靜止軌道光學偵察技術主要有可展開光學技術、稀疏孔徑成像技術等。目前，美國研制的衍射光學薄膜技術就是一種可展開光學技術。衛星入軌后展開直徑為20米的衍射光學薄膜，衛星的凝視視場超過一千萬平方公里，分辨率可達2.5米。根據美國國防先進研究項目局的計劃，美國將分階段預研衍射光學薄膜技術，到2015年左右發射口徑為20米的原型驗證系統，力爭在2020年前后發射首顆衛星。 實時監控 全球覆蓋 航天偵察技術的一次革命 一旦高分辨率靜止軌道光學成像技術達到實用化，人類將實現對地全時段持續監視目標的能力，這絕對是航天偵察領域的一次革命。因為靜止軌道光學偵察衛星的成像幅寬要遠遠高于低軌道光學偵察衛星，加上其通常采用的“凝視”技術，因此可同時觀測全視場內發生的現象，這意味著其具備對運動目標的實時監視能力，極大提高了衛星使用方的戰場實時監視和偵察能力。 此外，天基戰場實時監視和偵察能力的提升，也有助于強化使用方對時間敏感目標的打擊能力?，F代戰爭對打擊時間敏感目標的要求越來越迫切，對時間敏感目標的打擊已經成為奪取戰爭勝利的一個有效手段。以打擊航母為例，靜止軌道光學偵察衛星利用其獨特的戰場實時監視和偵察能力，可實時監視移動中的航母，再結合海洋監視衛星和超視距雷達，就可以及時可靠地對航母編隊進行監視，為反航母作戰提供精確的實時信息。 雖然靜止軌道光學偵察衛星技術還處于發展之中，但其廣闊的運用前景已經引起了各航天大國的高度重視。目前，美國、法國、俄羅斯等航天大國都正在積極發展靜止軌道光學偵察衛星技術。（春水/文 郭牧/制圖） |
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