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中國擬造300顆超低軌衛星 如何「堵死美國星鏈衛星」?

博客文章

中國擬造300顆超低軌衛星 如何「堵死美國星鏈衛星」?
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中國擬造300顆超低軌衛星 如何「堵死美國星鏈衛星」?

2023年07月23日 16:14 最後更新:16:40

近期,中國航天科工集團在商業航天大會上宣佈,計劃到2030年完成一個300顆衛星的超低軌通遙一體化星座,提供可見光、SAR、高光譜、紅外多元服務體系,形成全球15分鐘響應能力。西方媒體認為,中國正在建造的這個超低軌衛星星座,將對美軍形成巨大的情報和信息戰優勢,特別是其運行規模要低於美軍的星鏈衛星,在空間作戰可以專門「堵死」星鏈衛星。

超低軌通遙一體星座示意圖。

超低軌通遙一體星座示意圖。

那麼,這款衛星星座到底厲害在哪裡?

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超低軌通遙一體星座示意圖。

超低軌通遙一體星座示意圖。

低於300公里的軌道,衛星也可以運行,但會面臨一些問題。

低於300公里的軌道,衛星也可以運行,但會面臨一些問題。

鎖眼衛星因為軌道低,獲得了較高的分辨率。

鎖眼衛星因為軌道低,獲得了較高的分辨率。

國產4米級鏡面,這種大型部件生產成本高、時間長。

國產4米級鏡面,這種大型部件生產成本高、時間長。

美國衛星拍到的卡爾文森號航母。

美國衛星拍到的卡爾文森號航母。

公眾號「空天力量」認為,這個星座的名字,也就是「超低軌」和「通遙一體化」,還有兩層意思值得解讀。解讀清晰後,人們就會發現,它和美國的星鏈是完全不同的兩種事物,但是對中國未來戰略和國民日常生活,有著深遠的影響,與我們每一個人都息息相關。

首先要說說什麼叫「超低軌」。傳統上,通信衛星一般部署在35800公里的地球靜止軌道上,導航衛星部署在2萬公里的中圓軌道上,而遙感衛星部署在800公里左右高度的低軌道上。通信衛星的軌道選擇,是為了確保單顆衛星對某個區域的24小時持續性覆蓋。遙感衛星卻要考慮兩個問題,那就是「距離」和「壽命」。攝影界有句話,「拍得不夠好就是離得不夠近」,對遙感衛星也是一樣的。但是距離地球越近,大氣越稠密、阻力越大,衛星壽命會大幅縮減,昂貴的衛星用不了多久就會因燃料耗盡而退役。一般來說800公里左右,才是民用遙感衛星的一個黃金高度。

低於300公里的軌道,衛星也可以運行,但會面臨一些問題。

低於300公里的軌道,衛星也可以運行,但會面臨一些問題。

但是800公里高度,也就意味著距離較遠,鏡頭可能看不仔細。所以軍用偵察衛星有時候會犧牲壽命,來設法提高分辨率。比如美國的鎖眼衛星往往工作在300公里以下,這比800公里近了約3倍,意味著衛星鏡頭的實際放大效果可以提升約3倍。

甚至有航天愛好者曾經觀測到,它下降到120公里的高度,只為一張清晰的偵察圖像,可以想象,這張衛星照片將比一般照片的分辨率提升8倍左右,看到更多的細節。當然,鎖眼衛星也不會拍完照片就墜毀了,它的龐大星體內攜帶了強勁的發動機和大量燃料,可以在超低軌拍攝完成後,通過強力變軌回到接近300公里的高度。也正因如此,這種衛星近20噸的重量里,大部分其實都是燃料。

鎖眼衛星因為軌道低,獲得了較高的分辨率。

鎖眼衛星因為軌道低,獲得了較高的分辨率。

相比之下,作為通信衛星的星鏈,對超低軌基本上沒有需求。它部署在550公里的高度,對寬帶網絡接入已經足夠了。降低到300公里雖然能進一步提高通信速率,但是會嚴重縮短衛星壽命,得不償失。而馬斯克在星鏈基礎上研制的導彈預警實驗衛星,它更多地是通過紅外信號特徵,來監視大氣層內的高超音速目標,對分辨率的要求與遙感衛星不在同一個範疇內。

現在回過頭來討論遙感。近些年來,小衛星技術蓬勃發展,遙感衛星的價格越來越低。連商業企業都可以找到足夠的錢,去建立一個覆蓋全球的遙感星座了。而國際市場對衛星圖像分辨率的要求越來越高。要想提高分辨率,有兩個辦法,一個是採用長焦鏡頭,另個一就是降低衛星高度。

國產4米級鏡面,這種大型部件生產成本高、時間長。

國產4米級鏡面,這種大型部件生產成本高、時間長。

衛星使用的長焦鏡頭與相機上用的原理一樣,自然是價格不菲,越大越貴。如果能在超低軌道上部署足夠多的衛星,就可以用較便宜的鏡頭實現高分辨率與24小時持續觀察的雙重目標。所以,超低軌的選擇是服務於遙感的。但是降低衛星高度就會面臨空氣阻力變大的問題,有什麼辦法可以兩全其美嗎?

這個辦法,就是研制低阻力衛星。在以往,衛星設計師們對氣動外形是不考慮的,畢竟宇宙和真空差別不大。但這並不意味著「衛星減阻」沒有文章可以做。2017年,日本發射了所謂的超低軌技術試驗衛星「燕子」,正常運行軌道設定在180公里到268公里的範圍內,最低曾經達到167.4公里,是公開衛星中的最低世界紀錄,並且運行了7天時間。

「燕子」不但採用了類似于飛機的外形,還用離子推力器、化學推力器來抵抗空氣阻力造成的影響。驗證了超低軌衛星的理念。

氣動外形優化、離子和化學推力器,對中國航天來說都不是無法克服的難題。所以,航天科工決心研制300顆衛星組成的超低軌星座,不存在技術問題。

至於「通遙一體化」,目前航天科工沒有做詳細的解釋。公眾號「空天力量」推測,這裡的通信有兩個可能的理念。第一是為地面用戶提供通信服務,第二是具備星間鏈路,讓衛星能彼此通聯。

第一種可能性並不大。各個國家、包括中國,都對衛星通信服務有嚴格的管理政策,拿到頻率資源和牌照的難度極大。企業即使具備相關技術,沒有牌照也無法開展業務。

而星間鏈路的意義很大,採用這種技術之後,一顆衛星拍攝到的圖像,可以不經過地面中轉,在星座內部就傳遍全球。比如說,一顆超低軌衛星在諾福克軍港拍攝到福特號滿載F-35C準備出航,那麼幾秒之內,圖像數據就能繞過半個地球、傳到中國大陸的運營中心。綜合考慮衛星數量和訪問間隔,300顆衛星完全可以保證15分鐘重訪週期,近實時監視世界上任何一個角落。

超低軌衛星的分辨率高、實時性好,如果與人工智能的目標識別相結合,那麼對我們來說,地球表面就再也沒有秘密了。任何一支軍隊哪怕是動用一輛吉普車,我們也能及時知曉。

美國衛星拍到的卡爾文森號航母。

美國衛星拍到的卡爾文森號航母。

既然超低軌星座有如此重要的作用,那麼安全性如何保證呢?會不會因為軌道低,更容易遭受打擊?其實大可放心,即使國外有些人不喜歡這樣的大規模星座,也沒有什麼辦法。如果動用武力摧毀,這些衛星就會被打成漂浮在太空的碎片,像移動的水雷陣一樣威脅所有人。如果動用電子干擾,那就要把干擾站遍布全球。如果動用X-37B空天飛機去抓捕,飛行一次的成本,比補網發射要貴上好幾倍。如果用可重復使用火箭來發射,補網成本就更低了。

當然中國航天科工部署這樣的星座,是為了踐行和平利用太空的理念,把遙感圖像主要服務於農業、漁業、環保、能源等領域。高分辨率的實時監測,對這些領域的工作,尤其是災害監測和應對,有著重大的作用。但是,如果有些國家咄咄逼人,那這些超低軌衛星的鏡頭,一樣可以在必要時對準任何敢來挑釁的敵人。




止戈堂

** 博客文章文責自負,不代表本公司立場 **

中國與巴基斯坦聯合研制的「梟龍」戰鬥機再次斬獲出口大單。據報道,在周三阿塞拜疆總統伊利哈姆·阿利耶夫親自來了到蓋達爾·阿利耶夫國際機場,登上了JF-17C(Block-III)「梟龍」戰鬥機。

這架戰機原本是前來參加在該國舉辦的第五屆阿塞拜疆國際國防工業展覽會的,在會後這架戰機就直接被交付給阿塞拜疆空軍了,因此這也是該國正式接收的第一架「梟龍」戰鬥機。

「梟龍」是阿塞拜疆當前最先進的戰鬥機。阿塞拜疆總統伊利哈姆·阿利耶夫、防長扎基爾·哈桑諾夫和巴基斯坦航空綜合體主席哈基姆·拉扎出席了儀式。

阿利耶夫不但聽取了它的戰術特點、操作方式、關鍵性能等介紹,而且還戴上飛行頭盔親自登上一架戰鬥機進行體驗,足以證明對這種先進戰鬥機的認同。

阿塞拜疆國防部表示,這些現代化輕型全天候多用途戰鬥機已經「列裝阿塞拜疆空軍武器庫」。此前相關報道透露,巴基斯坦與阿塞拜疆達成總價值16億美元的「梟龍」Block3 戰鬥機引進協議,其中包括了戰鬥機、相關訓練和武器彈藥。

儘管兩國都沒有透露具體採購數量,但可以對比此前網傳的伊拉克引進「梟龍」Block3的合同——12架「梟龍」Block3戰鬥機連同備件、彈藥和相關的訓練服務,一共11億美元。伊拉克還可能再採購6架「梟龍」,總金額達到18億美元。也就是說,如果阿塞拜疆與伊拉克對於「梟龍」戰鬥機的要求差別不太大的話,那麼阿塞拜疆實際採購的數量大概在16-18架左右——考慮到各國採購戰鬥機時,通常在配套的武器、零部件性能和數量方面存在差別,因此實際單價會有所差異,因此這種估算可能也不太准。

但根據巴基斯坦媒體的報道,這是巴基斯坦歷史上最大的軍售訂單。巴基斯坦可能也沒有想到,當初推動「梟龍」項目只是想找中國幫忙研制一種能夠替代殲-7的輕型戰鬥機,最終不但獲得了一種具備先進超視距作戰能力的第4代戰鬥機,而且還能從武器出口中大賺一筆,實在證明了與中國合作是雙贏的局面。

對於「梟龍」Block3的基本性能,中國網友們都已經非常熟悉了——它配備有先進的有源相控陣雷達,可以引導發射霹靂-10格鬥導彈和霹靂-15中遠程主動雷達制導空對空導彈,這樣的組合是國際軍貿市場上能買到的最先進空戰武器之一;同時該機也具備發射多種中國研制的精確制導炸彈以及反艦導彈的能力,是執行對地/反艦作戰的空中多面手。雖然作為一款輕型戰鬥機,「梟龍」Block3的航程只有1200公里,但它具備空中加油能力,因此執行相對較遠的長途奔襲也不是沒有可能。

由於近年阿塞拜疆與亞美尼亞爆發的激烈衝突,兩國都在加緊引進先進武器。對於阿塞拜疆而言,當前空軍主力仍是十多架蘇聯時代的米格-29A戰鬥機,很難應對亞美尼亞獲得的4架俄制蘇-30SM重型戰鬥機。但尷尬的是,阿塞拜疆空軍想要推進現代化,實際可以選擇的對象有限——俄羅斯已經是亞美尼亞的武器供應方,而且俄烏衝突爆發後,俄羅斯自顧不暇,基本沒有餘力再對外出口先進戰鬥機;西方戰鬥機不但價格昂貴,而且附加的政治條款限制多,也基本不在阿塞拜疆的考慮範圍內;只有巴基斯坦和中國聯合研制的「梟龍」戰鬥機不但性能足夠先進,而且由巴基斯坦出面與阿塞拜疆簽署採購協議,還可以減少某些國家對於「中國借軍售擴大影響力」的政治壓力。

阿塞拜疆採購的「梟龍」Block3大概率會搭配先進的霹靂-15中遠程空對空導彈,借助先進的有源相控陣雷達,它們很有可能在視距外空戰領域領先於亞美尼亞的蘇-30SM。再加上數量優勢,奪取戰場制空權恐怕並不是難事。

而另一方面,「梟龍」戰鬥機雖然整體採用中國標準,但在後勤維護方面多少與蘇聯/俄羅斯體系存在相關性,這對於習慣了蘇聯時代戰鬥機的阿塞拜疆空軍而言非常有利。畢竟對於這些小國來說,重新建立一整套獨立的後勤維護體系,實在是過於昂貴的選擇。

內地軍事博主「空天力量」分析稱,阿塞拜疆正式引進「梟龍」戰鬥機,不但代表著這種中巴聯合研制的戰鬥機再次在國際軍貿市場上獲得利潤豐厚的大筆合同,同時也為「梟龍」戰鬥機進一步爭取急需更新冷戰時代戰鬥機的中小國家訂單而樹立了良好的榜樣。想要一款具備超視距作戰能力的先進戰鬥機嗎?不用考慮政治限制苛刻的美國二手F-16,也不用選擇交貨遲緩、價格超貴的歐洲戰鬥機,巴基斯坦的「梟龍」戰鬥機就能滿足這些國家的需求,而且配套的武器和系統升級,還有中國提供保證,那還猶豫什麼呢?

當然,至於隨之而來的「中國影響力增加」,一切都是順理成章了。

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