为什么卫星很容易发现航母?

为什么卫星很容易发现航母?

万年炎帝,我是星,利剑开刃寒光锋芒的银星

任何事情都要相对来说。现代卫星网络并不是无敌的,卫星网络也存在着一定的局限性,但在现代卫星网络的支持下,对海洋舰船目标进行广域长时间监控动向的确是比冷战时期更容易了,这是无可否认的。

在冷战时期,苏联著名的海洋监视与目标指示系统“神话”就是主要由 US-A 主动雷达卫星与 US-P 被动电磁卫星组成。主要说说 US-A 卫星,这款卫星采用 2 个 5 米长度的长条状侧视天线,使用核反应堆供能,工作在高度 220~260km 的近地轨道,其工作高度很低导致寿命较短,只有 50~70 天寿命,一般是战时战前进行发射。

US-A 主动雷达卫星

其“海鸥”X 波段侧视雷达系统于六十年代末期到七十年代早期研发,采用的是早期成像雷达的真实孔径体制,没有合成孔径多普勒锐化此种分辨率提高技术。简单的雷达口径和天线波束估算后可以得到其在 250km 高的轨道上对地分辨率为公里级,只能发现分散的船只,并且没有具体细节识别能力,其抗高海况海杂波与云雨杂波的能力也很差。

“神话”卫星的对海洋监控只能识别分散船只
US-A 卫星对船只目标探测

这意味着 US-A 卫星没有能力对抗使用角反射器或箔条布撒的假目标干扰,无法识别具体船只类型与型号,其全天候作战能力也并不可靠。

在冷战时期七十年代以前,光学成像卫星主要使用胶卷式回收侦查,没有实时性可言。而美国首款使用数字传输系统的光学卫星“锁眼 -11”是在 76 年 12 月升空,苏联首款数字传输卫星“琥珀 4KS1”在 82 年 12 月升空,但受制于数传系统传输速度,其实时性也很差,在数十小时级别,像是上世纪七十年代苏联的第二代航空导引数传系统“蓝宝石”数据链吞吐量仅为 0.36Kb/s,在八十年代米格 31 截击机使用的АПД-158 数传系统和苏 27 战斗机的ТКС-2 数传系统吞吐量达到 1kb/s 级别,这仍然远不足以支持卫星网络的侦查数据高效率回传需要。

苏俄光学侦查卫星

受制于传输速度以及计算机处理性能,早期 SAR 合成孔径雷达卫星的数据也没有什么实时性,像是 1978 年升空的 SAR 卫星开山祖师,美国 Seasat 卫星,其数据处理生成 50 平方公里的图像就需要大型计算机连续工作 40 个小时。但 SAR 合成孔径雷达卫星的出现,标志着卫星网络对地对海探测进入新的时代,使用此种体制的主动雷达卫星和之前的“神话”US-A 卫星完全是两个不一样的概念,其拥有达数十米级别的分辨率以及优秀的抗海杂波气象杂波的能力,具备全天候作战能力与目标识别能力,传统的箔条假目标干扰与角反射器假目标干扰对 SAR 卫星失效。

SAR 卫星发展

1988 年,美国“长曲棍球”SAR 雷达卫星在亚特兰蒂斯号航天飞机运载下升空,此后有 4 颗卫星分别在 1991,1997,2000,2005 年升空,其最大分辨率可达米级,在海湾战争与伊拉克战争中发挥重要作用。

随着计算机性能与雷达通信技术的不断进步,光学卫星与 SAR 卫星开始获得越来越强的实时能力,现有的先进光学与 SAR 卫星数字传输系统与信号处理系统基本能够做到将传输与处理时间压缩在数十分钟级别,例如运行在同步轨道的高分 4 号光学卫星,其使用 50 米级别粗分辨率进行广域成像时最低只需要 16 分钟就可完成图像回传以及处理程序。

高分 4 号卫星
中国 SAR 卫星技术发展历程

SAR 雷达卫星仍然存在着会遭受干扰的弱点,但由于它信号处理会进行两次脉冲压缩,是一种高度相干的系统,所以传统电子战的宽带噪声阻塞,扫频式干扰几乎对其无效,需要电子战系统具备优秀的信号接收分析与干扰波形精准生成能力进行跟频干扰,以及多频多波形生成能力,才具备同时对多个 SAR 卫星进行有效干扰的基本条件。

事实上,美军舰船装备的 SLQ-32V3 此类的干扰机也没有对高仰角目标发射的能力,SLQ-59/62 可能具备此项功能,美军电子战机的干扰天线也没有应对高仰角目标的设计。由于箔条和角反射器这种无源干扰无效,只能使用有源干扰手段,这无疑会暴露干扰源的方位,从而给予观测者推测舰队可能位置的信息。并且,由于计算机,能源,雷达技术的进步,SAR 卫星的体积也越来越小,价格越来越便宜,像是韩国设想的新一代 SAR 卫星,其质量只有 66 公斤,马斯克的猎鹰火箭一次可以投送 64 颗卫星,使用 AESA 天线以及氮化镓功放提供高的平均功率,这使得传统反卫星手段难以生效。

光学卫星不会受到电子干扰,但会受到气象条件限制,并且高性能光学卫星也没法像 SAR 卫星一样做的太便宜廉价,但其数量仍然相当可观,例如长光卫星就宣布要在 145 计划中完成 138 星组网,对全球任意地点实现 10 分钟重访,这意味着倘若天公不作美,或者不能有效摧毁敌方光学卫星,水面舰船根本不可能逃过光学卫星的监控,在和平时期光学卫星配合雷达卫星网络能够对感兴趣的目标进行长期实时监控,而在战时,卫星网络也有着相当不错的抗摧毁能力与实时侦查能力,这比冷战时期七八十年代强出太多了。