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英媒:中国遥感卫星为反航母导弹服务
作者:关翔 环球时报 来源:中华网 更新时间:2010-3-24 【字体:

英媒:中国遥感卫星为反航母导弹服务

    环球网实习记者关翔报道,据英国《简氏防务周刊》3月22日报道,虽然中国声称3月5日发射的“遥感卫星九号”将主要用于科学实验等民用领域,但有迹象表明,该卫星的主要任务可能是海上监视。

    长征四号丙运载火箭3月5日从酒泉卫星发射中心发送了“遥感九号监视卫星”。

    报道称,虽然中国国家媒体报道,“遥感卫星九号”将“主要用于科学试验、国土资源普查、农作物估产和防灾减灾等领域”,这颗卫星或许确实发挥这样的功能,但有迹象显示它的主要任务恐怕是军用海上监视。

    报道还称,遥感卫星九号由3颗卫星组成,很可能包括一颗主卫星和两颗小卫星。主卫星高度为 1085×1099km,两颗小卫星在其附近,三颗卫星的轨道倾角均为63.4度。这种多卫星布局和轨道与报道中美国海军海洋监视卫星系统(NOSS)所采取的方式类似。这些都是中国卫星具备监视功能的标志。

    中国将多个卫星紧密布局进行海洋监视,有助于通过电子或者信号传输的三角测量来对海上目标进行定位。主卫星很可能还载有光学/多光谱和雷达装置。

    有消息人士还推测,遥感卫星九号可能构成了一个情报、监视与侦察网络的一部分,该网络将包括岸基超视距雷达、被动监视系统、空中预警与控制飞机 和未来远程无人飞机,以便为预期的反舰艇弹道导弹提供瞄准数据。

    海洋监视卫星分为主动型和被动型,主动型海洋监视卫星携带大型雷达对海面进行扫描,通过接受回波确定目标位置与特征,简单的说就是一个天基的海洋监视雷达平台。和其他平台的主动雷达一样,主动型主动型海洋监视卫星定位精度高,可获得更多的目标信息,但是易受干扰,最重要的是需要大功率的能源。苏联时代曾经发射多颗核动力大功率雷达型海洋监视卫星,编号在宇宙系列卫星里。1980年坠毁于加拿大的宇宙954卫星,就是一颗核动力雷达型海洋监视卫星;被动型海洋监视卫星通过电子设备截获目标散发的雷达信号,通过时差法或是基线干涉相位比较法进行目标定位,和传统的无源定位设施一样,被动型海洋监视卫星具有隐蔽性好的优点,但是定位精度要低得多。

    无源被动定位方法上,美国采用时差定位方法,最佳定位精度4公里以内,其基本原理是三颗卫星分别形成两条基线,一条基线上通过测量目标辐射信道到两颗卫星的时差,得出目标到两颗卫星的距离差,利用距离差以两颗卫星为焦点形成一个回转双曲面,通过两条基线形成的两个双曲面与地球表面相交,定位两个交点,再通过其他信息排除一个交点,另一个交点就是目标也就是辐射源的位置。同时代的苏联则采用单星基线干涉定位进行目标定位,最佳定位精度大致在6~10公里之间,定位发放同样是时差定位方法,不过单星定位精度较差。苏联卫星定位精度差的主要原因是在一颗卫星上进行基线干涉定位,受卫星尺寸限制基线长度有限,而在一颗卫星上实现多基线定位还受到卫星姿态的限制,要求严格控制滚动和俯仰,需要很高的姿态控制水平。

    海洋监视卫星是用于探测、识别、跟踪、定位和监视全球海面舰艇和水下潜艇活动的卫星,它能提供舰船之间、舰岸之间的通信,是20世纪70年代发展起来的十分先进的卫星技术。由于它所覆盖的海域广阔,探测目标多而且是活动的,所以它的轨道较高,并且多采用多星组网体制,以保证连续监视。海洋监视卫星分为电子型和雷达型两类,它是军事预警和侦察卫星发展的一个重要分支。海洋监视卫星问世以来,广泛用于发现和跟踪海上军用舰船,探测海洋各种特性。海浪的高度、海流强度和方向、海面风速、海水温度和含盐量等等数据,都是极为宝贵的军事情报。苏联和美国都先后发射了这种卫星。美国的“海洋1号”卫星能利用其侧视雷达全天候地监视海上小型船只,它还能探测出高度不过10厘米的海浪。

    它是用于监视海上舰只潜艇活动、侦察舰艇雷达信号和无线电通信的侦察卫星。世界上第一颗海洋监视卫星是苏联于1967年12月27日发射的 “宇宙”198号卫星 ,这是一颗试验卫星。苏联的海洋监视卫星自1973年后进入实用阶段。

    海洋监视卫星的作用在于探测、监视海上舰船和潜艇的活动。它要求能在全天候条件下监测海面,有效鉴别敌舰队形、航向和航速,准确确定其位置,能探测水下潜航中的核潜艇,跟踪低空飞行的巡航导弹,为作战指挥提供海上目标的动态情报,为武器系统提供超视距目标指示,为本国航船的安全航行提供海面状况和海洋特性等重要数据。另外,它还要求能探测海洋的各种特性,例如海浪的高度、海流的强度和方向、海面风速及海岸的性质等,从而可为国民经济建设服务。

    一般来说,需进行监视的海洋目标具有以下特点:(1)几何尺寸较大,对探测的空间分辨率要求不高;(2)通常是金属结构,辐射、散射特性及对可见光的反照率有明显特征,特别对无线电波具有较强反射能力,使无线电探测成为对海洋目标进行探测的有效途径;(3)大都是低速运动目标,不需要采用对高速运动目标进行监视的凝视手段,但是,要求有较高的时间分辨率和较高的定位精度对航速和航向进行测定;(4)时刻在辐射无线电信号,可以采用电子侦察的技术途径实现对海洋目标的监视。

    一般来说,海洋监视卫星应该具有宽阔的覆盖范围,以便于发现稀疏的海洋目标;从武器的性能和实战的需要考虑,海洋目标的定位精度必须优于5km;由于海洋军事情报总是动态的,对海洋目标进行跟踪监视、测量位置、航速和航向,要求海洋目标监视系统时间分辨率至少在2~4h。综合这些方面考虑,卫星由于其本身所具有的覆盖范围大,定位精度高,重访时间短,探测手段多的特点,使它成为对海洋目标进行监视的有效途径。通常,我们把由海洋监视卫星组成的系统,称为卫星海洋目标监视系统。

    海洋监视卫星是20世纪70年代发展起来的先进卫星技术。前苏联是世界上最早发展海洋监视卫星的国家。世界上第一颗海洋监视卫星是前苏联1967年12月27日发射的“宇宙-198”卫星,这是一颗雷达型海洋监视试验卫星(US-A)。从1974年起,苏联开始发射电子侦察型海洋监视卫星(US-P)。这两类侦察卫星均混编在“宇宙”号卫星系列中。后来,由于带有热离子核反应堆的US-A卫星两次坠入大气层,前苏联不得不停止发射这种卫星,而全力发展采用双星组网工作方式的US-P卫星。截至1997年底,US-P卫星已发射了46颗,其中24颗属于基本型,后22颗属于改进型(US-PM)。美国从1971年12月开始发射“一箭四星”的试验电子侦察型海洋监视卫星。1976年4月发射正式使用的第一组“白云”号电子侦察型海洋监视卫星,1977年和1980年又各发射第二、三组。目前,美国正在执行“联合天基广域监视系统”(SBWASS-Consolidated)计划,该计划由“海军天基广域监视系统”(SBWASS-Navy)和“空军与陆军天基广域监视系统”(SB-WASS-Air Army)合并而成,兼顾了空军的战略防空和海军海洋监视的需求。美国在发展“白云”系列的同时,也开展了代号为“飞弓”的雷达型海洋监视卫星的研制工作,并曾执行了“海军海洋遥感卫星”(NROSS)计划,试图使用一种重量更重、倾角更大的卫星,以同时满足国防和民用需要。到目前为止,只有美国和俄罗斯这两个军事强国利用海洋监视卫星组成了实用型的卫星海洋目标监视系统。但印度、法国、日本等国家也已经有了海洋监视卫星,其他一些国家也正在积极研制之中。

    世界上典型的卫星海洋目标监视系统是美国的“白云(White Cloud)”系统。该系统于20世纪60年代末开始建设,到1995年发射了最后一组卫星,共发展了三代“白云”系列电子型海洋监视卫星。“白云”系统每个星座均由1颗主卫星和3颗子卫星(SSU)组成。其中,主卫星主要利用各种侦察手段来获取情报,子卫星则装有射频天线,通过射频天线测定的电子信号到达时间,来计算出精确的信号发射源距离和方位。

    相对而言,第三代“白云”系统卫星比前两代在功能密度和技术性能上有了很大的提高,主要体现在:(1)主卫星用高级“KH-11”卫星和“长曲棍球”成像侦察卫星替换了红外扫描仪和毫米波辐射仪,使海洋监视卫星成为可对动态目标快速定位、具有可见光、红外、微波等多种侦察手段的复杂系统;(2)采用了新的设计基线(定位基线长度缩短了约1/2)和经过改进的侦察与数据转发设备,在卫星上取消了对射电天文台造成干扰的、工作于1427~1434MHz的转发器;(3)除携带被动射频传感器外,还携带了电光/红外成像传感器。从而使卫星能够探测到潜艇为冷却反应堆排放的热水余迹,达到跟踪水下潜艇的目的;(4)卫星系统对海洋目标进行监视的范围更大,达到每组卫星7000 km2的侦察区域,在一定条件下还可在108 min后监视同一目标。由4组卫星组成的系统能够对地球上40~60°纬度的任何地区每天监视30次以上。由此可见,在布局结构、侦收设备和数据处理设备等方面经过改进的“白云”系统(即第三代),对海洋目标进行监视的动态范围、实时性和准确性都有了显著的提高,同时,也很容易满足前面提到的时间分辨率要求。

    由于美军“白云”系统卫星属于美军绝密技术,直到现在人们只能通过一些卫星组件图来猜测卫星的外形和性能。上图为美国人猜测的美军“白云”系统卫星的大致结构。

    各种设备的改进和增加在带来系统性能提升的同时,也使得三代“白云”系统卫星在重量和体积上有了较大的增加。其中,第三代“白云”系统主卫星重达7000kg,前两代的主卫星重量仅600 kg;第三代系统的子卫星重量达到了300 kg,远超过前两代子卫星的重量45kg。但是,虽然重量和体积增加了,但第三代“白云”系统卫星的功能密度更高,技术性能更强,使海洋目标监视系统的整体性能也大大增强了。

    海洋目标监视系统的一个重要功能就是对海洋目标进行定位。卫星海洋目标监视系统已采用的定位方式主要有单星多基线定位和三星时差定位。文中所述的“白云”系统采用的就是三星时差定位方式。需要指出的是,类似“白云”系统这样“一主三副”型的海洋目标监视系统主要通过SSU子卫星来实现定位,而主卫星则大多用于其它侦察方式,如成像侦察。因此,三星定位主要是基于电子型卫星的定位方案。这种方案技术简单,有效载荷技术成熟,信号的分选、脉冲配对容易解决,星座的数据处理可以在地面进行,只用较少的卫星即可满足目标监视时间分辨率的要求,是卫星海洋目标监视系统对目标实施定位监视的一种高效解决方案。其基本原理是:测出2颗卫星收到海面某信号源的时间差(两卫星到信号源的距离差),即可获得以这2颗卫星为焦点的双曲面,再用另外2颗卫星又可获得另一双曲面,两双曲面之交线与地面的交点就是海面信号源的位置。采用三星时差定位方案,卫星本身的姿态控制精度要求可以降到0.5~0.7°,定位基线也可根据需要拉长,定位精度较高。但是,它对卫星的轨道控制要求很高,同时还必须有严格的时间同步系统。因此,要实现三星时差定位,不但要有极高的轨道控制技术,高精度时钟技术,而且要有星间链路。

文章录入:军闻    责任编辑:《环球展望》 
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