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同步轨道侦察卫星分辨率或达10米 可识别外军航母
送交者: 一剑破天 2020年01月19日10:16:11 于 [军事天地] 发送悄悄话

  天基光学侦查一直属于军事情报的高端领域,全球能独立发展并建设的国家屈指可数,属于极少数人的高端俱乐部。

  我国很早就进入了这一俱乐部,但过去很长一段时间以来,由光学元器件制作水平问题,我国光学侦查(无论是可见光还是红外光)系统都属于仅解决有无问题,其技术水平较美国、俄罗斯甚至欧洲都要落后。

  直到近10年以来,随着我国光学器件和电子元器件的突破式发展,我国相关技术迅速拉近了与国外的差距。尤其近年以来,我国相关技术呈现井喷式进度,部分领域已经出现了赶超的态势,隐约已有与美国并驾齐驱的势头。

  笔者试图从公开报道信息来呈现我国天基光学侦查系统的最新进展及发展水平。根据《科技日报》报道,我国军用光学侦查卫星主要有尖兵可见光系列侦察卫星和前哨系列红外预警卫星两大类。

  尖兵一号返回式卫星

  可见光侦查卫星部分

  大口径高分辨率对地光学侦查一直是军事侦查领域的核心侦查手段,我国在该领域的技术水平已经接近世界领先。

  2018年,航天科技集团一院原副院长梁小虹在一档节目中表示,近年来我国对地观测技术突飞猛进,对地观测卫星高度从200到3.6万公里,观测精度从10米到5米、3米、1米、0.5米,如今更是精确到0.1米。0.1米分辨率,意味着中国已经拥有了媲美美国在役最先进和最强大的KH-12卫星的遥感卫星!

  锁眼12光学卫星,分辨率0.1米

  在商业观测卫星领域这一趋势更为明显:目前世界上最先进的民用商业卫星——美国WorldView-3的最高分辨率为0.31米,而我国“高景”系列商业遥感卫星的最高分辨率为0.5米级,我国另一款商用遥感卫星”吉林一号“(长光一号)分辨率也为0.5米级,整体上,我国商业遥感卫星基本赶上世界一流水平,下一步也将发射0.3米级的商业卫星,赶上世界第先进水平。

  高景一号商业卫星

  不像印度侦查卫星,可以舶来品组装,我国光学卫星产品必须依靠自身力量进行研发和生产,在光学侦查的核心元器件大口径非球面碳化硅反射镜的研制方面,我国一直坚持独立自主。

  去年8月,长春光机所更是攻克了全球最大4米口径碳化硅反射镜,远远超越锁眼卫星使用的2.4米口径镜片。这一产品一旦实现在轨应用将使我国对地遥感观测能力再上一个更大台阶。

  4米口径非球面碳化硅反射镜

  目前,世界各国现役的光学侦查卫星的运行轨道高度一般集中在几百公里至一千公里左右。有些光学侦察卫星为了获得更大的侦察视场,覆盖更广的范围,运行轨道会高于1000公里。例如,美国的“8X”混合成像侦察卫星,其运行轨道高度为2000公里。还有声名远扬的美国KH-12“锁眼”侦察卫星,该卫星全色分辨率可达0.1~0.15米,运行在近地点398 公里,远地点869公里的太阳同步轨道上。

  以KH-12为例,其绕地球轨道运行一圈的时间为90.56分钟,加上地球公转和自转的因素,KH-12每天飞行至某一特定地区上空只有1~2次机会。因此,只要根据卫星的运行周期计算出过顶时间,采取相应的措施就可以逃避KH-12卫星的侦察。

  为了解决这一问题,我国在全球范围内率先研究并发展出高轨道的地球同步轨道光学侦查卫星——高分四号。

  高分四号同步轨道卫星

  2015年12月29日发射的高分4号,其可见光相机的空间分辨率为50米,红外相机为400米,单帧幅宽400×400千米,平时用于国土资源普查和防灾救灾,战时可用于搜索、跟踪敌国航母打击群,为反舰弹道导弹攻击提供目标指引。

  据外媒报道,我国当前正在研制第二代同步轨道侦察卫星,采用直径2-3米的光学镜头,分辨率要求为10米以内,可准确识别外军航母。从高分4号和第3代卫星的进度判断,二代卫星很可能在2020年前后发射升空。

  红外侦查预警卫星部分

  红外侦查卫星作为火灾侦测和导弹预警,也在军事和民用领域发挥了重要作用。我军红外侦查卫星被称为前哨系列。

  最近一条新闻引起了全球军事爱好者的关注:俄罗斯总统普京在“瓦尔代”国际辩论俱乐部发言时,正式承认帮助中国打造弹道导弹攻击预警系统。

  我们知道,目前全球范围内仅美俄两国建立了较为成熟的弹道弹道预警系统。概括来说,弹道导弹预警系统理论上应包含三个部分:1)路基远程预警雷达;2)天基红外预警卫星;3)连接预警系统的通讯、数据分析、指挥等软件系统。

  美国弹道导弹预警系统

  从2009开始,我国相继成功发射了多颗“前哨”系列天基红外预警卫星,至2018年,初步建成了能够覆盖全球主要地区的太空导弹预警网络,再加上在本土部署的多部陆基远程相控阵预警雷达,我国已经拥有了比较完整的导弹预警硬件支撑体系。

  因此,本次俄罗斯协助我国打造预警系统大概率上应是协助我们建立相关软件系统。这也从侧面表明:我国天基红外预警卫星的发展已趋于成熟,搭建国家级导弹防御预警系统已经水到渠成。

  红外预警卫星地面控制画面

  除了本次普京的发言以外,以下其他几项报道也可以从侧面反映我国红外侦查卫星的发展。

  比如,2016年一则报道国防科大安玮教授的新闻,其研究课题是“空间目标热辐射计算研究”。这也表明,我国红外预警卫星发展进入到非常后期的阶段,接近实用化。

  空间目标热辐射研究课题

  另一则消息也印证也这一点:2018年1月,中国电科11所技术团队成功研制出短波和中波单片2.7K x 2.7K红外焦平面探测器,并进行了成像演示。该探测器的成功研制,标志着我国在三代超大面阵红外探测器研制方面取得了重大突破,填补了国内单片2K x 2K以上阵列规模红外探测器空白,代表了国内最高和世界一流水平。

  图为用2.7K x 2.7K红外焦平面探测器拍摄的红外图像

  根据官方的描述,我国2017年发射了最新一代“天基红外系统导弹预警卫星”。这一卫星2006年开始研究,当初在中国包括世界还是冷门,懂行的专家很少。2013年中国开始系统立项,2014年正式开展工作,2016年突破,2017年发射卫星,经一年验证后,2018年宣布成功!

  基于上述事实,我们可以基本判断:我国天基红外预警系统建设已经进入尾声,其技术水平应接近当前世界一流水平,后续随着新一代卫星的开发,我国基本已走上了红外预警卫星开发的快车道。


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