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中国高分卫星看不见美军洲际导弹 找航母不容易

2015-12-31 15:27:11 点击: 来源: 网络转载 反馈
导读:  
中国成功发射“高分四号”卫星    12月29日凌晨,世界上分辨率最高的静止轨道光学成像卫星“高分四号”从西昌卫星发射中心发射升空,这枚卫星将进入距地面36000公里的

  


中国成功发射“高分四号”卫星  

  12月29日凌晨,世界上分辨率最高的静止轨道光学成像卫星“高分四号”从西昌卫星发射中心发射升空,这枚卫星将进入距地面36000公里的地面静止轨道。

  “高分四号”卫星在我国媒体上受到集中报道,中央电视台也发布新闻称这是世界上眼力最好的静止轨道卫星。不过,卫星研制者说了一句这个卫星的可见光波段分辨率为50米,“相当于从3.6万公里外看见大油轮”,引起国内网友的普遍猜测,认为该卫星是用于搜索海上的航空母舰,为我国东风-21和26弹道导弹提供目标指示的神兵利器。

  值得注意的是,“高分四号”卫星的发射得到了相对详细的报道,这与主要肩负军事用途的部分“实践”、“环境”系列卫星发射时总是只有那句著名的“这次发射的XX卫星,主要用于科学试验、国土资源普查、农作物估产及防灾减灾等领域。这是长征系列运载火箭的第XXX次飞行”的新闻稿完全不同。


  我国海洋监视卫星的部署方式与美国接近,采用光学和雷达卫星编组方式组成星座,图为我国逆合成孔径雷达卫星不同阶段的设想图,下方采用的是俄制雷达,最终服役的是上图中国产新型雷达  这说明“高分四号”的性质,与真正的军事卫星并不相同。

  “高分四号”能找航母吗?

  回顾海战历史,寻找海上敌方舰队一直是最大的难题。留意从甲午海战到日德兰海战时代关于海战的文学作品,我们总是能看到“瞭望哨发现了海天线上敌舰的烟迹”的描写。这就是当时海军搜索敌方舰队的主要手段——将舰队开出去,在海上利用目视搜索敌方舰队,找到敌人舰队就与之交战。实力强大的海军,往往还会把舰队分成多个分队,以在更广阔的海域内寻找敌人。

  到了二战时代,飞机成为搜索敌舰的主要手段。日本人常常把自己的失败归结为一艘巡洋舰上原本应该放飞的水上侦察机未能按时起飞,而美国电影《中途岛海战》中,美军的胜利则是由一群代号“草莓”的水上侦察机呈扇形展开队形,搜索日军预定出现的海域开始的。


  美国称中国在襄樊地区部署的大型天波雷达能够覆盖太平洋广阔范围内的海区,可将搜索范围缩小到100公里左右方圆范围。  通过肉眼目视,或者说可见光波段搜索敌方舰队这一最为传统的技术既然已经用了那么多年,很多读者想当然地认为现代海军也可以用这样的办法。只不过是把搜索的“眼睛”搬上天,放到宇宙中去。

  然而事情并非那么简单。不相信的话,读者们可以自己打开谷歌地球,试试找找海上的船——不要去搜索网上公布的“谷歌地球中航母的经纬度坐标”,自己找找哦。因为在现实中,用可见光卫星照片搜索航母就是这样的过程。

  当然,通过软件算法,可以加快搜索的过程。但是想想你们听说过的识图软件的笑话吧,比如把加菲猫图片当做黄图……

  在不同的光照、不同的角度、不同的高度等等因素的影响下,软件是很难完成识别航母的过程的。笔者翻阅相关论文,现在用可见光搜索海上舰船的方法大概就是把海区划分成很多方格,让计算机寻找其中可能有船——随便什么船——的格子,然后由人来判读照片。


  俄罗斯用望远镜拍摄的美国“长曲棍球”5雷达监视卫星照片,美国目前使用这种卫星和“锁眼”光学侦察卫星和新型ELINT电子侦察卫星组合成三星星座执行海洋监视任务。  考虑到现实中海上航运的情况,在浩如烟海的照片中识别出航母并不容易。

  具体到“高分四号”,虽然这枚卫星位于静止轨道上,从公开的卫星成像覆盖范围来看,它能够覆盖东至新西兰,西到马达加斯加,南到南极,北到勘察加半岛的广阔海域。但注意,它每次拍摄成像范围是一个“相当于河南省面积”的区域。如果用来在大范围内实施搜索,恐怕用上千人去执行判读照片的任务也不够。

  用可见光成像方法去搜索海上机动目标,即使可行,由于耗时耗力而困难很大,必须缩小搜索范围,才能让卫星有效找到海上目标。

  大范围的普查可以使用电子情报搜集卫星或者地面设施,它们通过接收航母编队航行时必不可少的无线电信号,来大致确定舰队的位置。此外,还可以利用天波雷达,美国兰德公司《中美军力积分卡》报告书中提到,中国在襄樊部署的大型天波雷达系统被认为在3300公里距离上定位精度可达36-178千米。


  “长曲棍球5”卫星外形推测图  根据上述手段获得目标大致位置,接下来才是卫星发挥作用的时候,根据目标大致信息,卫星将可以集中搜索目标附近位置。

  利用这种手段,可以大大减小卫星“过顶”航母的间隔。

  美国兰德公司的报告中给出的评估数字是:以2010年的水平,如果没有天波雷达提供目标指示,中国光学卫星过顶美国航母的重访时间为13.8天;如果有指示,则缩短为8个小时。如果结合光学和星载合成孔径雷达,重访时间缩短为4小时。到了2017年,随着中国卫星数量的增加,在没有目标指示的情况下,对美国航母的过顶时间为2.9天;有目标指示,则可以达到2.6小时一次。


  在某些特定情况下,航母会留下非常明显的尾迹,分辨率不高的光学卫星也可看见,图为尼米兹号航母在某次航行中被拍摄到的尾迹  当然,上述数字并不准确,对于光学卫星来说,目标所在海区是否有云是一个重要的影响因素,在云层覆盖25%面积的情况下,2010年中国光学卫星对美国航母的过顶时间相应延长到8小时,增加一倍。

  找到海上的大型目标是一回事,识别则是另一回事。为了避免把昂贵的弹道导弹浪费在伪装成航母的其他船舶身上,必须对被搜索到的目标进行识别。

  这就涉及到分辨率的问题了。“高分四号”的分辨率为50米,一个像素点的大小相当于20米,用这样的精度去看航母,只能看到有物体在海面上,而无法真正将其识别出来。

  比较之下,兰德报告中认为中国发射多枚“遥感”系列卫星具备10米或更高的分辨率,这才能真正看清航母的外形细节,将其识别出来。


  判读卫星照片是一个很困难的工作,电脑基本无法完成,图为伊朗的“道具航母”,这样的目标出现在卫星照片上,除了经验丰富的照片判读员,电脑软件是无法识别其真假的。  “高分四号”的分辨率似乎不具备找到航母的潜力。那么它是不是真的就和“东风”无缘了呢?

  也不尽然。

  事实上,美国人的报告中叶提到“中国同样拥有多种‘非军事’卫星,由不同的政府机构管理。但在危机时刻,这些卫星都有可能被解放军接管。然而,不清楚这些卫星将可能扮演什么角色。”

  如果硬要说高分四号对“打航母”任务可能有用,那笔者也只能设想一种可能。那就是在用天基雷达、光学、雷达卫星找到,并识别出航母后,利用“高分四号”的凝视镜头和与地面的直接高速通讯能力,对航母编队进行持续的跟踪。这个任务对于停留在静止轨道上的“高分四号”来说倒是可行。

  在爆发实际冲突的前提下,这种跟踪似乎没有太大必要。在这种情况下,尽快将东风导弹射向目标头上,让它们在主动雷达引导头指示下向目标砸去才是最有效的作战方式。


DSP卫星在轨想象画,左下角的辐射传感器指向地球。

  此外“高分四号”还有一个优势,就是作为同步轨道卫星,目前美国还没有公开的能打击同步轨道卫星的导弹——美国国防部声称中国曾经试验过能够直接攻击同步轨道卫星的导弹——所以它的安全性也要高一些。不过就算美国真的没有对同步轨道反卫星导弹,要研制出来,应该也不会太困难。所以“高分四号”更多还是一个在“冷战”前提下能够发挥作用的平台,在战时,肯定会成为对方必欲除之而后快的目标。

  当然并不是说有了“高分四号”,我们就可以随时保持对航母的高精度跟踪。和所有历史上新出现的技术一样,“高分四号”的这种跟踪能力存在缺陷,略显勉强,美国海军也一定会找新的办法来进行对抗——说到底,进行对抗的不是武器自身,而是人。


  中国实践-11号系列卫星是一种类似美国STSS卫星的低轨道红外导弹预警卫星。  “高分四号”和谁像?

  既然肯定了高分四号并非专门针对打航母任务量身定制,那么我们就换个思路,看看这颗卫星的轨道和外形,和美国的什么卫星比较像呢?

  一看之下,第一个映入脑海的自然是美国80年代发射、服役至今、即将被更先进的卫星取代的DSP导弹预警卫星。

  这种卫星被称为“对着地面看的哈勃望远镜”,其中目前还在服役的DSP卫星重近3吨,星前部装有一个大型“望远镜”,长3.7米。它也是在静止轨道上运行的成像卫星,主要是运用红外成像技术观测地面情况。卫星上装有两个数据转发器,用来与地面站进行联络,能够高速向地面传输拍摄的高分辨率图像。

  相比之下,“高分四号”比DSP卫星重量增加近1倍,达到近5吨,光学、红外共用的镜头直径达到508毫米,图像分辨率光学50米,红外400米。

  事实上DSP卫星的成像分辨率远比不上高分四号,但它依然能够有效对地面的火箭、导弹发射和森林大火、飞机坠毁等作出反应,这是因为红外成像系统对于强烈红外信号具有高度敏感的特点,很容易分辨出来。


  美国STSS卫星作战示意图,这种卫星主要用来监视中近程弹道导弹  目前海外猜测中国用于导弹预警的卫星是部署在低轨道上的“实践”系列多颗卫星。它们的任务可能接近于美国新型的STSS卫星,主要用来探测中短程导弹。美国STSS卫星采用了新一代的红外成像技术,可以追踪火箭关机后的导弹目标。美国计划部署24枚此类卫星,确保升空的导弹可以被4枚卫星同时观测,这样就可以从不同角度分析来袭目标性质,甚至据称可以分辨出实际弹头和用于伪装的诱饵。

  而美国新一代的高轨道预警卫星SBIRS GEO也是被部署在静地轨道上的预警卫星,主要用来探测上升段的中远程和洲际导弹,重量2.8吨左右,它装有探测短波和中波两个红外传感器,在灵敏度、精度等方面有很大提高。

  “高分四号”是不是中国的天基导弹预警卫星呢?

  显然也不是。别忘了, 这颗卫星并非属于解放军装备,这就决定了它不可能像预警卫星一样“兢兢业业”,每秒钟拍摄6副图像,等待着或许永远不会到来的导弹攻击。

  “高分四号”的主要任务仍是为民用用途提供各种高分辨率的卫星图像,这不是在做预警卫星之余顺便能完成的任务。


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