“宇宙”-2551衛(wèi)星是一種小型光學(xué)成像偵察衛(wèi)星。

今年10月20日，一顆俄羅斯衛(wèi)星在美國東北部和加拿大東南部上方的大氣層中燒毀。

該衛(wèi)星的俄羅斯編號是宇宙-2551，在今年9月9日送入太空，發(fā)射一個多月就再入大氣層燒毀，引發(fā)了航天界的關(guān)注。

分析認為，“宇宙”-2551衛(wèi)星是俄羅斯“小型高分辨率航天器”項目的產(chǎn)物，具有重量輕、分辨率高的特點，全色模式下的最高分辨率為0.9米。該項目是俄羅斯提高成像偵察能力的重要舉措，但發(fā)射不久后即失效，這也是俄羅斯成像偵察能力掙扎中發(fā)展的一個縮影。

重要的“角色”

1959年2月28日，美國發(fā)射了世界上首顆偵察衛(wèi)星——“發(fā)現(xiàn)者”-1號，3年后，1962年4月26日，蘇聯(lián)的首顆偵察衛(wèi)星“天頂”-1號被送入太空，拉開蘇聯(lián)軍事航天的序幕。“天頂”-1號是一種返回式光學(xué)成像偵察衛(wèi)星，外觀與蘇聯(lián)第一代載人飛船“東方”號相似，重約4.75噸，工作壽命3天，然后帶著膠卷返回地球?！疤祉敗毕盗行l(wèi)星共有4種主要型號，先后發(fā)射了645顆。

此后，蘇聯(lián)研制了“琥珀”系列光學(xué)成像偵察衛(wèi)星。在“琥珀”系列中，既有返回式成像偵察衛(wèi)星，也有傳輸型成像偵察衛(wèi)星，壽命和分辨率都有明顯提高。返回式偵察衛(wèi)星分辨率雖然比較高，但也有自己的缺點，一是攜帶的膠卷供應(yīng)有限，導(dǎo)致衛(wèi)星的壽命有限，第二個是無法及時向地面?zhèn)骰貓D像，只有等膠卷返回地面回收后才能對情報進行判讀，時效性弱。因此，從上世紀70年代起，隨著數(shù)字傳輸型成像偵察衛(wèi)星的發(fā)展，一些軍事航天強國的返回式偵察衛(wèi)星逐步退出歷史舞臺。

“琥珀”系列偵察衛(wèi)星在2015年之前是俄羅斯偵察的主力。

最早發(fā)射數(shù)字傳輸型光學(xué)成像偵察衛(wèi)星的是美國，蘇聯(lián)緊隨其后，在1982年發(fā)射了首顆數(shù)字傳輸型光學(xué)成像偵察衛(wèi)星——“琥珀”-4KS1，可能是技術(shù)成熟度不高，直到蘇聯(lián)解體，仍持續(xù)發(fā)射返回式偵察衛(wèi)星。蘇聯(lián)解體后，經(jīng)濟困難的俄羅斯在1990年代部署過“阿拉克斯”數(shù)字傳輸型光學(xué)成像偵察衛(wèi)星，但由于囊中羞澀，該型衛(wèi)星發(fā)射兩顆后停止部署。從2004年起，俄羅斯基本依靠每年發(fā)射1-2顆“琥珀”-M系列返回式衛(wèi)星維持天基偵察能力，偵察圖像從膠卷返回到交付使用至少需要1個月時間?！扮辍?M最后一次發(fā)射部署是2015年6月5日，現(xiàn)已退役。這在航天大國或強國中都是比較罕見的現(xiàn)象，足見2015年之前俄天基偵察能力發(fā)展的窘迫。

由于數(shù)字傳輸型偵察衛(wèi)星是發(fā)展趨勢，所以即使經(jīng)濟困難，俄羅斯還是在上世紀90年代末期啟動了“角色”數(shù)字傳輸型偵察衛(wèi)星的研制工作。衛(wèi)星由進步中央特種設(shè)計局承擔(dān)，采用“資源”DK1衛(wèi)星平臺，長約7米，質(zhì)量約5噸-7噸，工作在高度約750千米的太陽同步軌道，設(shè)計壽命約7年。該衛(wèi)星采用了與“阿拉克斯”衛(wèi)星類似的光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)的主鏡直徑約為1.5米，焦距27米左右，最高分辨率0.3米，是俄羅斯目前分辨率最高的數(shù)字傳輸型成像衛(wèi)星。

“獵豹”-M測繪衛(wèi)星。

“角色”系列衛(wèi)星共發(fā)射了3顆，但工作狀況并不理想?！敖巧?1衛(wèi)星（編號“宇宙”-2441）2008年入軌，但不久之后就由于空間輻射造成電路故障，整星失效。“角色”-2衛(wèi)星（編號“宇宙”-2486，據(jù)稱衛(wèi)星進行了改進，提高了可靠性）于2013年6月7日發(fā)射入軌，但不久后出現(xiàn)星上存儲器故障，有一半存儲器失效，2014年8月上傳新的軟件修復(fù)存儲缺陷，衛(wèi)星開始重新工作，目前仍在工作。“角色”-3衛(wèi)星（編號“宇宙”-2506）在2015年6月23日發(fā)射升空，至今仍在工作正常?！敖巧毙l(wèi)星由“聯(lián)盟”-2.1b運載火箭發(fā)射，該火箭最大運載能力約7.4噸。

隨著微小衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在一些低軌道小型遙感衛(wèi)星分辨率越來越高，亞米級的衛(wèi)星重量可以做到500千克以下甚至幾十千克，完全可以滿足詳細偵察的要求，而且成本還不高。以美國Planet公司的“天空衛(wèi)星”系列為例，該衛(wèi)星重量約100千克，全色波段最高分辨率可達0.8米，可以用商業(yè)小型火箭“一箭多星”發(fā)射，與那些動輒幾億或者十幾億美元造價的大型偵察衛(wèi)星相比，其成本只要幾百萬美元。

在這種背景下，俄羅斯也加強了微小衛(wèi)星的發(fā)展。此次再入大氣層燒毀的“宇宙”-2551衛(wèi)星就是俄羅斯微小衛(wèi)星發(fā)展的最新成果。該衛(wèi)星是“小型高分辨率航天器”項目的產(chǎn)物，衛(wèi)星由俄機電研究所（VNIIEM）研制，重約250千克，主載荷包括1臺高分成像儀、2臺寬視場成像儀，配備單組元肼推力器，三軸穩(wěn)定，設(shè)計壽命大于5年，可用于高分全色和多光譜成像，具備視頻拍攝和立體成像能力，最高分辨率0.9米，滿足軍用領(lǐng)域大部分詳查的需求。由于該衛(wèi)星并未獲得完全成功，俄羅斯未來應(yīng)該還會繼續(xù)發(fā)射同類型衛(wèi)星，提升偵察能力。

除了“角色”衛(wèi)星，俄羅斯從2015年起還開始部署了名為“獵豹”-M的數(shù)字傳輸型測繪衛(wèi)星，衛(wèi)星運行在太陽同步軌道上，具備全球高時效性軍用地圖測繪能力。在軍事介入敘利亞局勢中，俄羅斯“口徑”、Kh-555、Kh-101等遠程巡航導(dǎo)彈能夠精確打擊目標，就是得益于測繪衛(wèi)星提供的地形信息。“獵豹”-M衛(wèi)星由進步火箭航天中心研制，配備了高分辨率相機，分辨率約1.2米。2015年2月，首顆“獵豹”-M1衛(wèi)星（編號“宇宙”-2503）被送入太空，2016年3月24日成功第二顆“獵豹”衛(wèi)星—— “獵豹”-M2衛(wèi)星成功發(fā)射。第三顆“獵豹”衛(wèi)星原計劃在今年發(fā)射，但目前還未有發(fā)射的消息。

“資源-P衛(wèi)星的遙感信息也可以用于軍用。

在民用遙感衛(wèi)星方面，俄羅斯發(fā)射了多顆“資源”-P遙感衛(wèi)星，該衛(wèi)星據(jù)分析是“角色”衛(wèi)星的民用型號，因此其必要時候也可以支援軍事行動。根據(jù)俄羅斯媒體報道，在軍事介入敘利亞行動中，俄羅斯動用了民用衛(wèi)星，可能就包括“資源”-P遙感衛(wèi)星。2016年，俄羅斯第三顆“資源－P”地球遙感衛(wèi)星重5.92噸，由俄“進步－中央特種設(shè)計局”研制，最高分辨率可達1米左右，這顆“資源－Ｐ”地球遙感衛(wèi)星將補充俄羅斯民用遙感衛(wèi)星群。衛(wèi)星群與地面接收站形成一套整體的觀測系統(tǒng)，顯著提高了遙感設(shè)備的觀測效率。

差強人意的“禿鷹”

成像偵察衛(wèi)星一般包括光學(xué)成像和雷達成像兩種，光學(xué)偵察衛(wèi)星一般配備了可見光相機等光學(xué)偵察設(shè)備，分辨率較高，但受光照、氣象條件等因素的影響，全天候偵察能力不足，而雷達偵察衛(wèi)星通常配備了合成孔徑雷達，基本不受氣象條件的影響，可全天候偵察，而且還可以識別偽裝目標，缺點是分辨率普遍低于光學(xué)偵察衛(wèi)星。這兩種衛(wèi)星可以相互配合，優(yōu)勢互補。因此，不少大國都會發(fā)射兩種類型的成像偵察衛(wèi)星，俄羅斯也不例外，在發(fā)展光學(xué)成像偵察衛(wèi)星同時，也在積極部署雷達偵察衛(wèi)星。

“禿鷹”雷達偵察衛(wèi)星的表現(xiàn)差強人意。

蘇聯(lián)時期曾發(fā)展了用于監(jiān)視水面目標的雷達偵察衛(wèi)星。冷戰(zhàn)結(jié)束后，俄羅斯開始研發(fā)用于對地偵察的雷達成像偵察衛(wèi)星——“禿鷹”（Kondor）。“禿鷹”衛(wèi)星由機械制造科研生產(chǎn)力聯(lián)合體公司研制，重約1.15噸，采用S頻段拋物面天線，具有聚束、條帶、掃描三種合成孔徑雷達（SAR）成像模式，最高分辨率約1米 。

然而，“禿鷹”衛(wèi)星發(fā)展并不順利，故障頻發(fā)?！岸d鷹”-1（編號“宇宙”-2487）在2013年6月發(fā)射，壽命3-5年，但“禿鷹”-1衛(wèi)星雷達在2015年9月出現(xiàn)故障，后停止工作。“禿鷹”-E1是出口型號，南非購買了一顆，衛(wèi)星在2014年12月19日發(fā)射入軌，但后來在軌道上出現(xiàn)異常，經(jīng)檢修才恢復(fù)工作。

結(jié)語

雖然俄羅斯近幾年積極謀求提升天基成像偵察能力，但有多顆衛(wèi)星發(fā)射出現(xiàn)異常，暴露出其新型偵察衛(wèi)星可靠性較低的問題。以出口南非的“禿鷹”-E1衛(wèi)星為例，有分析認為，該衛(wèi)星的異常與俄羅斯為埃及研制的埃及衛(wèi)星-2(EgyptSat-2)失效相關(guān)，后者于2014年4月12日發(fā)生星上計算機故障，導(dǎo)致衛(wèi)星失效。據(jù)分析，俄羅斯衛(wèi)星在軌故障大多由于電子器件可靠性差導(dǎo)致，如果未來不加以解決，成像偵察能力不足仍會持續(xù)困擾空天軍。