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簡氏稱中國遙感9號衛星將為反艦導彈提供數據

(2010-03-24 00:45:56) 下一個
2010年03月24日 11:50 環球時報



“遙感衛星九號”或為軍用 主要進行海上監視

  環球網實習記者關翔報道,據英國《簡氏防務周刊》3月22日報道,雖然中國聲稱3月5日發射的“遙感衛星九號”將主要用於科學實驗等民用領域,但有跡象表明,該衛星的主要任務可能是海上監視。


  長征四號丙運載火箭3月5日從酒泉衛星發射中心發送了“遙感九號監視衛星”。


  報道稱,雖然中國國家媒體報道,“遙感衛星九號”將“主要用於科學試驗、國土資源普查、農作物估產和防災減災等領域” ,這顆衛星或許確實發揮這樣的功能,但有跡象顯示它的主要任務恐怕是軍用海上監視。


  報道還稱,遙感衛星九號由3顆衛星組成,很可能包括一顆主衛星和兩顆小衛星。主衛星高度為 1085×1099km,兩顆小衛星在其附近,三顆衛星的軌道傾角均為63.4度。這種多衛星布局和軌道與報道中美國海軍海洋監視衛星係統(NOSS)所采取的方式類似。這些都是中國衛星具備監視功能的標誌。


  中國將多個衛星緊密布局進行海洋監視,有助於通過電子或者信號傳輸的三角測量來對海上目標進行定位。主衛星很可能還載有光學/多光譜和雷達裝置。


  有消息人士還推測,遙感衛星九號可能構成了一個情報、監視與偵察網絡的一部分,該網絡將包括岸基超視距雷達、被動監視係統、空中預警與控製飛機 和未來遠程無人飛機,以便為預期的反艦艇彈道導彈提供瞄準數據。



  海洋監視衛星分為主動型和被動型,主動型海洋監視衛星攜帶大型雷達對海麵進行掃描,通過接受回波確定目標位置與特征,簡單的說就是一個天基的海洋監視雷達平台。和其他平台的主動雷達一樣,主動型主動型海洋監視衛星定位精度高,可獲得更多的目標信息,但是易受幹擾,最重要的是需要大功率的能源。蘇聯時代曾經發射多顆核動力大功率雷達型海洋監視衛星,編號在宇宙係列衛星裏。1980年墜毀於加拿大的宇宙954衛星,就是一顆核動力雷達型海洋監視衛星;被動型海洋監視衛星通過電子設備截獲目標散發的雷達信號,通過時差法或是基線幹涉相位比較法進行目標定位,和傳統的無源定位設施一樣,被動型海洋監視衛星具有隱蔽性好的優點,但是定位精度要低得多。



我國酒泉衛星發射中心發射遙感衛星九號衛星。



  無源被動定位方法上,美國采用時差定位方法,最佳定位精度4公裏以內,其基本原理是三顆衛星分別形成兩條基線,一條基線上通過測量目標輻射信道到兩顆衛星的時差,得出目標到兩顆衛星的距離差,利用距離差以兩顆衛星為焦點形成一個回轉雙曲麵,通過兩條基線形成的兩個雙曲麵與地球表麵相交,定位兩個交點,再通過其他信息排除一個交點,另一個交點就是目標也就是輻射源的位置。同時代的蘇聯則采用單星基線幹涉定位進行目標定位,最佳定位精度大致在6~10公裏之間,定位發放同樣是時差定位方法,不過單星定位精度較差。蘇聯衛星定位精度差的主要原因是在一顆衛星上進行基線幹涉定位,受衛星尺寸限製基線長度有限,而在一顆衛星上實現多基線定位還受到衛星姿態的限製,要求嚴格控製滾動和俯仰,需要很高的姿態控製水平。



美國海洋監視衛星結構組件

  海洋監視衛星是用於探測、識別、跟蹤、定位和監視全球海麵艦艇和水下潛艇活動的衛星,它能提供艦船之間、艦岸之間的通信,是20世紀70年代發展起來的十分先進的衛星技術。由於它所覆蓋的海域廣闊,探測目標多而且是活動的,所以它的軌道較高,並且多采用多星組網體製,以保證連續監視。海洋監視衛星分為電子型和雷達型兩類,它是軍事預警和偵察衛星發展的一個重要分支。海洋監視衛星問世以來,廣泛用於發現和跟蹤海上軍用艦船,探測海洋各種特性。海浪的高度、海流強度和方向、海麵風速、海水溫度和含鹽量等等數據,都是極為寶貴的軍事情報。蘇聯和美國都先後發射了這種衛星。美國的“海洋1號”衛星能利用其側視雷達全天候地監視海上小型船隻,它還能探測出高度不過10厘米的海浪。


  它是用於監視海上艦隻潛艇活動、偵察艦艇雷達信號和無線電通信的偵察衛星。世界上第一顆海洋監視衛星是蘇聯於1967年12月27日發射的 “宇宙”198號衛星 ,這是一顆試驗衛星。蘇聯的海洋監視衛星自1973年後進入實用階段。




美軍電子型海洋監視衛星組件

  海洋監視衛星的作用在於探測、監視海上艦船和潛艇的活動。它要求能在全天候條件下監測海麵,有效鑒別敵艦隊形、航向和航速,準確確定其位置,能探測水下潛航中的核潛艇,跟蹤低空飛行的巡航導彈,為作戰指揮提供海上目標的動態情報,為武器係統提供超視距目標指示,為本國航船的安全航行提供海麵狀況和海洋特性等重要數據。另外,它還要求能探測海洋的各種特性,例如海浪的高度、海流的強度和方向、海麵風速及海岸的性質等,從而可為國民經濟建設服務。


  一般來說,需進行監視的海洋目標具有以下特點:(1)幾何尺寸較大,對探測的空間分辨率要求不高;(2)通常是金屬結構,輻射、散射特性及對可見光的反照率有明顯特征,特別對無線電波具有較強反射能力,使無線電探測成為對海洋目標進行探測的有效途徑;(3)大都是低速運動目標,不需要采用對高速運動目標進行監視的凝視手段,但是,要求有較高的時間分辨率和較高的定位精度對航速和航向進行測定;(4)時刻在輻射無線電信號,可以采用電子偵察的技術途徑實現對海洋目標的監視。


  一般來說,海洋監視衛星應該具有寬闊的覆蓋範圍,以便於發現稀疏的海洋目標;從武器的性能和實戰的需要考慮,海洋目標的定位精度必須優於5km;由於海洋軍事情報總是動態的,對海洋目標進行跟蹤監視、測量位置、航速和航向,要求海洋目標監視係統時間分辨率至少在2~4h。綜合這些方麵考慮,衛星由於其本身所具有的覆蓋範圍大,定位精度高,重訪時間短,探測手段多的特點,使它成為對海洋目標進行監視的有效途徑。通常,我們把由海洋監視衛星組成的係統,稱為衛星海洋目標監視係統。


正在測試中的美國電子型海洋監視衛星組件

  海洋監視衛星是20世紀70年代發展起來的先進衛星技術。前蘇聯是世界上最早發展海洋監視衛星的國家。世界上第一顆海洋監視衛星是前蘇聯1967年12月27日發射的“宇宙-198”衛星,這是一顆雷達型海洋監視試驗衛星(US-A)。從1974年起,蘇聯開始發射電子偵察型海洋監視衛星(US-P)。這兩類偵察衛星均混編在“宇宙”號衛星係列中。後來,由於帶有熱離子核反應堆的US-A衛星兩次墜入大氣層,前蘇聯不得不停止發射這種衛星,而全力發展采用雙星組網工作方式的US-P衛星。截至1997年底,US-P衛星已發射了46顆,其中24顆屬於基本型,後22顆屬於改進型(US-PM)。美國從1971年12月開始發射“一箭四星”的試驗電子偵察型海洋監視衛星。1976年4月發射正式使用的第一組“白雲”號電子偵察型海洋監視衛星,1977年和1980年又各發射第二、三組。目前,美國正在執行“聯合天基廣域監視係統”(SBWASS-Consolidated)計劃,該計劃由“海軍天基廣域監視係統”(SBWASS-Navy)和“空軍與陸軍天基廣域監視係統”(SB-WASS-Air Army)合並而成,兼顧了空軍的戰略防空和海軍海洋監視的需求。美國在發展“白雲”係列的同時,也開展了代號為“飛弓”的雷達型海洋監視衛星的研製工作,並曾執行了“海軍海洋遙感衛星”(NROSS)計劃,試圖使用一種重量更重、傾角更大的衛星,以同時滿足國防和民用需要。到目前為止,隻有美國和俄羅斯這兩個軍事強國利用海洋監視衛星組成了實用型的衛星海洋目標監視係統。但印度、法國、日本等國家也已經有了海洋監視衛星,其他一些國家也正在積極研製之中。


  世界上典型的衛星海洋目標監視係統是美國的“白雲(White Cloud)”係統。該係統於20世紀60年代末開始建設,到1995年發射了最後一組衛星,共發展了三代“白雲”係列電子型海洋監視衛星。“白雲”係統每個星座均由1顆主衛星和3顆子衛星(SSU)組成。其中,主衛星主要利用各種偵察手段來獲取情報,子衛星則裝有射頻天線,通過射頻天線測定的電子信號到達時間,來計算出精確的信號發射源距離和方位。




美國電子型海洋監視衛星的組件外形

  相對而言,第三代“白雲”係統衛星比前兩代在功能密度和技術性能上有了很大的提高,主要體現在:(1)主衛星用高級“KH-11”衛星和“長曲棍球”成像偵察衛星替換了紅外掃描儀和毫米波輻射儀,使海洋監視衛星成為可對動態目標快速定位、具有可見光、紅外、微波等多種偵察手段的複雜係統;(2)采用了新的設計基線(定位基線長度縮短了約1/2)和經過改進的偵察與數據轉發設備,在衛星上取消了對射電天文台造成幹擾的、工作於1427~1434MHz的轉發器;(3)除攜帶被動射頻傳感器外,還攜帶了電光/紅外成像傳感器。從而使衛星能夠探測到潛艇為冷卻反應堆排放的熱水餘跡,達到跟蹤水下潛艇的目的;(4)衛星係統對海洋目標進行監視的範圍更大,達到每組衛星7000 km2的偵察區域,在一定條件下還可在108 min後監視同一目標。由4組衛星組成的係統能夠對地球上40~60°緯度的任何地區每天監視30次以上。由此可見,在布局結構、偵收設備和數據處理設備等方麵經過改進的“白雲”係統(即第三代),對海洋目標進行監視的動態範圍、實時性和準確性都有了顯著的提高,同時,也很容易滿足前麵提到的時間分辨率要求。


由於美軍“白雲”係統衛星屬於美軍絕密技術,直到現在人們隻能通過一些衛星組件圖來猜測衛星的外形和性能。上圖為美國人猜測的美軍“白雲”係統衛星的大致結構。


  各種設備的改進和增加在帶來係統性能提升的同時,也使得三代“白雲”係統衛星在重量和體積上有了較大的增加。其中,第三代“白雲”係統主衛星重達7000kg,前兩代的主衛星重量僅600 kg;第三代係統的子衛星重量達到了300 kg,遠超過前兩代子衛星的重量45kg。但是,雖然重量和體積增加了,但第三代“白雲”係統衛星的功能密度更高,技術性能更強,使海洋目標監視係統的整體性能也大大增強了。


  海洋目標監視係統的一個重要功能就是對海洋目標進行定位。衛星海洋目標監視係統已采用的定位方式主要有單星多基線定位和三星時差定位。文中所述的“白雲”係統采用的就是三星時差定位方式。需要指出的是,類似“白雲”係統這樣“一主三副”型的海洋目標監視係統主要通過SSU子衛星來實現定位,而主衛星則大多用於其它偵察方式,如成像偵察。因此,三星定位主要是基於電子型衛星的定位方案。這種方案技術簡單,有效載荷技術成熟,信號的分選、脈衝配對容易解決,星座的數據處理可以在地麵進行,隻用較少的衛星即可滿足目標監視時間分辨率的要求,是衛星海洋目標監視係統對目標實施定位監視的一種高效解決方案。其基本原理是:測出2顆衛星收到海麵某信號源的時間差(兩衛星到信號源的距離差),即可獲得以這2顆衛星為焦點的雙曲麵,再用另外2顆衛星又可獲得另一雙曲麵,兩雙曲麵之交線與地麵的交點就是海麵信號源的位置。采用三星時差定位方案,衛星本身的姿態控製精度要求可以降到0.5~0.7°,定位基線也可根據需要拉長,定位精度較高。但是,它對衛星的軌道控製要求很高,同時還必須有嚴格的時間同步係統。因此,要實現三星時差定位,不但要有極高的軌道控製技術,高精度時鍾技術,而且要有星間鏈路。






上圖為美國人猜測的美軍“白雲”係統衛星的大致結構。




美國航空母艦以其強大的打擊能力和快速的機動能力,對某國沿海軍事和經濟目標構成了極大的威脅。由於某國海洋監視能力都不足以有效定位海岸線幾百公裏外航母編隊的位置,麵對航母編隊基本處於被動挨打的境地。所以某國的反航母作戰,必須先解決探測定位航母的問題。隻有提高海洋監視能力,建立一個完善的天基海洋監視係統,才能有效監控美國航空母艦的動向。



  打擊海上目標示意圖

  目前,各國衛星監視偵察係統的實時監視性能仍然不很理想,戰時環境下還要通過海洋監測衛星和陸基超視距雷達以及遠程偵察機等聯合進行目標精確定位。從上圖可以看到,首先通過海洋監視衛星獲得初步信息,通過中繼衛星將其轉交給超視距雷達進行全天候監測,在進行打擊前再通過監視衛星或是偵察機為反航母作戰獲取目標精確信息。如果某國能夠建立了一個完善的海洋監視係統,能及時可靠地對航母編隊進行監視,相當於抵消了航母戰鬥群的機動優勢。沒有機動優勢的航空母艦作戰群在和陸基戰鬥機的直接對抗中效率很低,這實際上化解了航母戰鬥群的巨大威脅。



 有消息人士還推測,遙感衛星九號可能構成了一個情報、監視與偵察網絡的一部分,該網絡將包括岸基超視距雷達、被動監視係統、空中預警與控製飛機 和未來遠程無人飛機,以便為預期的反艦艇彈道導彈提供瞄準數據。
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