2023 年國外軍用對地觀測衛星發展綜述

劉韜（北京空間科技信息研究所）

2023 年，軍用對地觀測衛星領域呈現快速發展態勢。在大國競爭背景下，美國在積極利用商業遙感衛星的同時，著手優化軍用偵察監視衛星體系，并計劃大幅增加軍用衛星數量，力圖在對抗環境下，確保偵察監視衛星體系能力的發揮，并提升支持戰術應用能力。俄羅斯發射新一代光學偵察衛星，縮小與美歐能力差距，且在俄烏沖突背景下，發射頻次也進一步增加。歐洲推進偵察監視衛星更新換代，例如德國已完成下一代雷達成像偵察衛星星座的部署。日本在“安保三文件”指導下，計劃完善偵察監視衛星體系，并提升在軌規模。朝鮮、韓國競相發射首顆軍用偵察衛星，拉開朝鮮半島軍事航天競賽序幕。

1 美國

優化偵察衛星體系架構

美國現有偵察衛星體系由光學成像偵察、雷達成像偵察和電子偵察衛星組成，其中，成像偵察衛星以大衛星為主，部署在低軌；電子偵察衛星也以大衛星為主，部署在高軌和低軌。未來，美國國家偵察局（NRO）將采取大、小衛星搭配、不同軌道部署、衛星部署規模大幅擴大等發展思路，提升偵察衛星體系彈性。同時，國家偵察局還重視發展靈活、機動的進入空間能力。

大幅度增加在軌衛星規模。2023 年10 月10日，美國國家偵察局副局長克里斯托弗·波瓦克（Christopher Povak）在米切爾航空航天研究所舉辦的演講中表示，該局正在按計劃大幅增加其收集情報所依賴的偵察衛星數量。該局設定的目標是在未來10年內將其運行的衛星數量翻兩番。為了實現衛星數量翻兩番的目標，國家偵察局正在縮短航天器生產周期?，F在每年生產多顆衛星，而過去要用6～8 年的時間來制造1 顆衛星。此外，國家偵察局還研發用于實驗的小型衛星，以快速評估新技術，測試新概念。這種“探路者”戰略已經縮短了部署未來作戰系統的時間。

在重視商業衛星能力的同時，也重視發展軍用偵察衛星。盡管商業衛星迅猛發展，但國家偵察局仍然重視發展軍用偵察衛星。國家偵察局越來越依賴商業成像衛星，但同時也在擴充自己的太空資產，部分原因是為了應對競爭對手日益增長的能力。波瓦克表示：“中國和俄羅斯正在開發專門用于干擾或摧毀美國相關系統的地基和天基武器。這些武器包括地基導彈、電子干擾器和網絡攻擊。為應對與中、俄的競爭，新系統將通過避免單點故障，填補地面、網絡領域和軌道上的薄弱環節，提高系統生存能力?！?/p>

發展靈活、機動的進入空間能力。國家偵察局正在關注美國天軍（USSF）響應式太空計劃，這意味著該局未來可以利用多個發射供應商和發射場設施，部署多類別衛星，從傳統的大衛星，到利用商業衛星平臺建造的較小衛星，一旦衛星準備就緒，就能快速發射。

大力發展天基動目標指示技術

過去偵察衛星系統主要執行戰略偵察任務，例如：對核設施進行核查，掌握冷戰期間蘇聯洲際導彈的真實數目等。在大國競爭背景下，掌握導彈發射車等高價值動目標的指示信息，從而支持遠程精確打擊已成為重要發展需求。在需求牽引下，美國將地面動目標指示（GMTI）作為天基動目標指示的重要途徑之一，以掌握地面、海上動目標的速度、方向、坐標等信息。

2023 年，天軍和國家偵察局通過“遠程殺傷鏈”秘密項目推進GMTI 雷達系統發展。部署方案包括專用衛星或載荷，采用雷達技術手段。該項目目標是提供陸海時敏目標跟蹤目指信息，填補E-8 聯合監視目標攻擊雷達系統（JSTARS）飛機退役后產生的能力空白。

部署試驗型軍用氣象衛星

目前，美國只有2 顆超期服役的“國防氣象衛星計劃”（DMSP）軍用氣象衛星在軌運行，重訪能力不足以滿足軍事任務需求。然而，氣象環境監測衛星系統對于作戰十分重要，DMSP 衛星攜帶的遙感器用于測量大氣中的云層、降水、溫度和濕度等參數，第557 氣象聯隊（原空軍氣象局）等多個組織使用該系統數據生成航空任務規劃、船舶航線、導彈測試和其他軍事行動所需的環境分析和預測模型。

美國正在面臨軍用氣象衛星斷檔風險，卻仍未明確接替DMSP 衛星的后續方案，圍繞這一問題，軍方和工業界開展了研討。2023 年11 月，米切爾研究所發布了一份報告，指出美國國防部（DoD）軍用氣象衛星發展緩慢。隨著“國防氣象衛星計劃”衛星壽命到達末期，多個不完善的替換計劃導致了美國軍用氣象衛星發展滯后。由于該衛星系統已經超期服役，美軍正在采用美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）、歐洲氣象衛星組織（Eumetsat）、日本氣象廳和其他合作伙伴提供的數據來增強氣象監測能力。但這只是一種臨時方案，無法滿足軍方對覆蓋范圍和時效需求。盡管天軍正在實施“光電紅外氣象系統”（EWS）項目，于2023 年1 月3 日發射了1 顆光電紅外氣象系統快速重訪光學云成像儀（EWS RROCI）立方體衛星，主要用于技術試驗，并計劃于2025 年發射1顆EWS 小型試驗衛星，但這些項目的進展速度不夠快。若要滿足重訪需求，必須發展12 顆EWS 衛星，目前天軍仍沒有采購該系統的長期計劃。太空系統司令部氣象系統采辦負責人約瑟夫·馬瓜多格（Joseph Maguadog）表示，當前的主要問題是如何將DMSP衛星系統所提供的多種功能分解到多個較小的衛星中，未來將持續研究，以確定取代該系統的最合適解決方案。

擴展商業光學衛星情報獲取能力

2023 年12 月5 日，美國國家偵察局宣布已選定5 家公司為其提供新興的光電成像能力，包括空客防務與航天公司（ADS）、反照率空間公司（Albedo Space）、水衛星公司（Hydrosat）、繆子空間公司（Muon Space）和銳龍空間公司（Turion Space）。以往，美國國家偵察局在商業光學衛星數據采購方面，以采購可見光成像衛星數據為主，如麥克薩公司（MAXAR）、行星公司（Planet）的衛星數據。2023 年，該局開始評估熱紅外、空間態勢感知、用于氣象監測的光電紅外數據的商業能力。這意味著，美國正在核驗新興商業技術途徑，擴展數據來源，也將推動新型商業光學衛星的發展。

2 俄羅斯

光學偵察衛星開始換代

2023 年11 月26 日，俄羅斯利用聯盟-2.1b（Soyuz-2.1b）運載火箭從普列謝茲克航天發射場成功發射拉茲丹-1（Razdan-1）光學成像偵察衛星，該衛星編號Cosmos 2572?！袄澋ぁ毙l星將接替俄羅斯“角色”（Persona）光學成像偵察衛星執行天基偵察任務。這也是繼2015 年最后一顆“角色”偵察衛星發射后，俄羅斯再次發射大型軍用光學成像偵察衛星。Razdan-1 衛星質量約7t，衛星設計壽命為7 年。進步國家航天火箭科研生產中心（TsSKBProgress）負責研制衛星平臺，克拉斯諾戈爾斯克茲韋列夫工廠（PAO KMZ）負責研制空間相機。據悉，“拉茲丹”衛星空間相機口徑為2.35m，其口徑與美國鎖眼-11（KH-11）衛星的2.4m 口徑大致相當，比上一代“角色”衛星的1.5m 口徑大，因此推測其空間分辨率基本達到鎖眼-11 的0.15m 分辨率?！袄澋ぁ毙l星比“角色”衛星數據傳輸速率更快，且信息加密傳輸。

“拉茲丹”衛星的主推進系統使用的是赫魯尼切夫國家航天研究與生產中心（KSRPSC）開發的液體燃料發動機。衛星還攜帶電推進系統，該系統將用于軌道微調，并有可能提高星載光學系統的地面分辨率。這很可能意味著“拉茲丹”衛星的近地點至少會定期下降到需要電推進系統來抵消大氣阻力的高度。例如，日本在2017-2019 年對超低軌試驗衛星“燕”（Tsubame）進行了測試，該衛星在下降到167km的軌道高度時，使用了以氙為燃料的離子推進器來對抗空氣阻力。因此推測，“拉茲丹”衛星可以下降到比標稱300km 更低的軌道，從而進一步提升分辨率。

補網發射光學、雷達和電子偵察衛星

俄羅斯分別于2023 年3 月29 日和12 月27 日發射了“實驗型小衛星”（EMKA）小型軍用光學成像偵察衛星，該星質量約150kg 的衛星在發展中受到了美國天空衛星（SkySat）系列商業對地觀測衛星的啟發，EMKA 衛星空間分辨率為0.9m。12月21 日，發射獵豹-M-5（Bars-M-5）軍用光學測繪衛星。

2023 年5 月26 日，俄羅斯發射了禿鷹-FKA-1（Kondor-FKA-1）衛星（圖1），該星是軍用雷達成像偵察衛星，作為禿鷹-E 的替代系統，這是俄羅斯當前唯一一顆在軌的雷達衛星，將負責為俄羅斯軍方提供全天時、全天候的雷達偵察情報，還可應用于測繪制圖、自然資源勘探與管理、近陸地海域及大陸架區域海洋學研究、生態研究，以及突發狀況下提供信息保障等。俄羅斯還計劃發射1 顆Kondor-FKA 衛星，并計劃于2025 年開始發射后續升級型號Kondor-FKA-M 衛星。衛星具有聚束、精成像、標準三種成像模式，聚束模式下分辨率1～2m。據悉，Kondor-FKA-1 衛星平均每天過頂烏克蘭兩次，能夠以1m 的分辨率獲取雷達圖像，觀察敵方部隊的集結、裝備的轉移或新的防御設施的建造。

圖1 Kondor-FKA-1 衛星外形示意圖

2023 年10 月27 日，俄羅斯發射蓮花-S1-7（Lotos-S1-7）衛星，該星是俄羅斯發展的第三代電子偵察衛星，接替上一代的“處女地”（Tselina）衛星，用于偵收電子設施電磁輻射信號，獲取情報信息。截至2023 年底共發射了8 顆“蓮花”衛星，其將與新一代海洋監視衛星介子-NKS（Pion-NKS）共同組成“蔓藤”（Liana）電子偵察衛星綜合系統。Pion-NKS 繼續沿用蓮花-S 的干涉儀測向定位方式，而且增配了雙側掃描雷達,通過電子偵察與合成孔徑雷達相結合,提升了星上的信號處理能力和反靜默能力。

3 歐洲

德國完成新一代軍用雷達成像偵察衛星的部署

2023 年12 月24 日，德國利用獵鷹-9（Falcon-9）運載火箭從美國加利福尼亞州范登堡空軍基地成功發射了薩拉-2（SARah-2）和薩拉-3 兩顆軍用雷達成像偵察衛星?！八_拉”是德國發展的下一代軍用雷達成像偵察衛星系統，作為德國軍方的戰略偵察資源，取代“合成孔徑雷達-放大鏡”（SAR-Lupe）系統（空間分辨率為1m），空間分辨率提升到0.35～0.4m。薩拉-1 衛星質量2.2t，充分借鑒陸地合成孔徑雷達-X（TerraSAR-X）和陸地合成孔徑雷達-數字高程模型-X（TanDEM-X）雙星的研制經驗，采用相控陣天線，負責向地表發射雷達信號，已于2022 年發射。另外2 顆為被動衛星（即薩拉-2/3），質量均為1.8t，采用拋物面反射器天線，用于接收回波雷達信號。

北約籌劃建立虛擬星座以支持軍事行動

2023 年2 月，來自北約的16 個成員國，以及芬蘭、瑞典共同簽署了“聯盟太空持續監視”（APSS）計劃意向書（LOI）。該計劃一旦正式實施，北約總部將更快更及時地使用天基系統收集的數據。APSS計劃目前的參與者包括：比利時、加拿大、法國、意大利、盧森堡、荷蘭、挪威、波蘭、西班牙、英國、美國、芬蘭，以及瑞典等國。APSS 計劃最終將建立一個由國家和商業空間資產組成的虛擬星座，統稱為“天鷹座”（Aquila）。其成員國可以選擇用天基傳感器和衛星來支持這一倡議，沒有衛星的國家可以貢獻數據收集和分析能力，或者只是出資幫助北約購買商業衛星數據。例如，盧森堡已同意出資1650 萬歐元啟動APSS 計劃，資助創建一個專家團隊來開展該項目。

4 日本

2023 年1 月26 日，日本發射情報采集衛星-雷達-7（IGS-Radar-7）衛星，IGS 衛星在軌數量達到8 顆。值得一提的是，2022 年12 月，日本政府在內閣會議上通過了《國家安全保障戰略》《國家防衛戰略》和《防衛力整備計劃》三份綱領性指導文件（統稱“安保三文件”）?！鞍脖Ｈ募痹谥鲝埌l展“反擊能力”的表述下決定擁有“對敵基地攻擊能力”，這一戰略思想勢必影響日本后續偵察監視衛星的發展。據報道，2028 年后，日本計劃常態化運行10 顆在軌IGS 衛星，提升偵察監視能力，并著手發展電子偵察衛星。日本還提出發展偵察小衛星星座，提升對敵基地的重訪能力。

5 朝鮮、韓國

2023 年11 月21 日，朝鮮國家宇宙開發局（NADA）利用千里馬-1（Chollima-1）火箭將萬里鏡-1-03 衛星（Manligyeong-1-03）發射入軌。這是朝鮮經歷兩次發射失敗后，成功發射的本國第一顆軍用光學成像偵察衛星?！叭f里鏡”光學成像偵察衛星質量約300kg，分辨率估計為1m。之前，01 星于2023 年5 月31 日發射時因火箭二級故障失敗。02 星于2023 年8 月24 日發射時因火箭三級故障失敗。萬里鏡-1-03 衛星運行在近地點493km、遠地點512km、傾角97.43°的軌道。

2023 年12 月1 日，韓國利用美國太空探索技術公司（SpaceX）的獵鷹-9 運載火箭在美國加利福尼亞州范登堡空軍基地，發射了425 項目光電紅外衛星-1（425 Project EO/IR Sat-1）。該衛星是韓國首顆軍用偵察衛星，質量800kg，分辨率為0.3m。該衛星由韓國國防發展局（ADD）負責運行。在425項目下，韓國還將發射4 顆SAR 衛星，可以透視云層并具備夜視能力。425 項目全部5 顆衛星對朝鮮具有2 小時重訪能力。425 項目總費用為9.3 億美元。

總體來看，朝鮮、韓國發射軍用偵察衛星已拉開東亞地區軍事航天競賽的序幕。

6 以色列

2023 年3 月28 日，以色列用“沙維特”（Shavit）火箭發射了“地平線”（Ofeq）系列偵察衛星中的最新一顆——Ofeq-13 雷達成像偵察衛星。繼2020 年7 月發射Ofeq-16 光學偵察衛星之后，Ofeq-13 是以色列近3 年來發射的第1 顆軍用偵察衛星。Ofeq-13衛星質量約350kg，采用了新的成像模式，可以在短時間內完成不同目標區域的快速切換進而實現多點成像，空間分辨率約0.5m。以色列繼續發展小型軍用偵察衛星的思路沒有發生變化。

7 新加坡

2023 年7 月30 日，“國防科技-合成孔徑雷達”（DS-SAR）偵察衛星搭乘印度“極軌衛星運載火箭”（PSLV）成功發射。DS-SAR 衛星是新加坡國防部下屬國防科技局（DSTA）以及新加坡新科工程公司（ST Engineering）發展的首顆軍民兩用高分辨率雷達偵察衛星，用于海洋安全監視和漏油檢測等。同時，DS-SAR 衛星圖像也將提高新科工程公司的商業服務能力。DS-SAR 衛星由以色列航空航天工業公司（IAI）研制。DS-SAR 衛星能夠提供全天候的晝夜覆蓋，并且能夠在全極化成像模式下以1m 分辨率進行成像。DS-SAR 衛星質量362kg，運行于傾角5°、高度約527km 的低地球軌道。

8 結束語

美國構建軍、情、民、商、盟衛星組成的混合太空架構，推動太空架構從難以防御轉變為更強健、更具彈性的架構。同時，在法國、德國、意大利、西班牙、比利時等國近年已逐步完善“多國天基成像系統”（MUSIS）、共享偵察衛星數據的背景下，北約又提出發展“天鷹座”，某種程度上說，是美國在促進遙感產業回流的大背景下，試圖依托美商業遙感衛星技術占據領先地位優勢，從而可向盟國出售其商業衛星數據，促進美國遙感產業發展。在俄烏沖突背景下，俄羅斯加速發射偵察衛星，2023 年度達到4 顆，同時進行更新換代，提升偵察監視能力。亞洲非傳統航天國家越來越重視軍事航天能力建設。朝鮮、韓國、新加坡發射本國第1 顆軍用偵察衛星，其中韓國能力最強，光學分辨率達到0.3m，日本軍事戰略強調從自衛向反擊發展，將進一步補足偵察監視衛星體系?？傮w來看，亞洲各國已將軍事偵察衛星視為地區政治、軍事博弈的重要手段。