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太空千里眼对决,美国能在250公里外看清车牌!中国技术如何?

2024-08-06 19 yuneu

运筹帷幄之中,决胜千里之外。

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军事卫星的普及,尤其是高分辨率光学卫星的出现,深刻影响了现代军事的发展。

敌方的一举一动,再微小的动作,都逃不开在太空“千里眼”的监视。

一般来说,10米分辨率的光学遥感卫星,就已经具备很强的军事价值。

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卫星拍摄的美国航母

更不要说,如今的高分辨率卫星,已经能够在250多公里外的太空看清地面上的车牌号。

美国最先进的第五代“锁眼”卫星,最高分辨率达到了惊人的0.1米,逼近设计理论极限。

那么,我国高分辨率卫星又发展到什么地步了?与美国又有多大差距呢?

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“黑科技”美国锁眼卫星

哈勃望远镜可能是最有名的太空光学望远镜了。

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哈勃望远镜

但你知道吗?

哈勃望远镜只是“民用版”。

美军KH-12“锁眼”系列卫星,同样能够观测天体,基本性能比哈勃望远镜更优秀,并且数量远不止一个……

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美国其实有两大航天机构,美国国家航天局(NASA)以及军方的美国国家侦查局(NRO),后者负责设计、发射、管理美国军用侦查卫星。

大名鼎鼎的“锁眼”卫星就归NRO管理。

锁眼卫星并不单独特指某一系列卫星,而是美国光学侦查卫星的总称。

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NRO

最早的KH-1系列于1960年就发射了,此后60多年,美国锁眼大约进行了270次发射,进行了至少5次迭代,发展到如今的KH-12系列

锁眼卫星改变了最初卫星使用胶卷记录影像的方式,而是采用数字成像技术,将侦查拍摄的图像通过信号传给地面。

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地面控制台,能够像看电视一样看到侦查对象的一举一动。

第一代KH-1分辨率只有3到6米,并且设计寿命也只有3到28天;

1962年发射的KH-4的分辨率提高到了2到3米。

也是这一年,锁眼卫星侦查到了古巴正在建造导弹基地,以此为导火索,古巴导弹危机爆发。

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1974年,美国利用第四代的KH-9,为以色列提供埃及军队的情报,帮助以色列在第四次中东战争中战胜了埃及。

1976年,第五代KH-11系列投入使用,分辨率达到了1.5米

1989年,KH-12系列发射,这也是全世界最先进的照相侦查卫星。

最强侦查卫星KH-12

KH-12成像原理与哈勃望远镜类似

并且还装备了红外成像仪,因此能够分辨目标真假,还能够观测导弹发射。

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此外,KH-12系列生存性能得到强化,设计考虑到了防核、防激光防碰撞,还具备机动变轨道能力,总重超过17吨,总费用高达15亿美元

什么概念?

当初哈勃望远镜设计成本不过2亿美元,实际成本12亿。

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但贵有贵的道理。

KH-12的设计寿命也大大增加,从原本的3年提高为8年,分辨率更是达到了惊人的0.1-0.3米

据称,美国锁眼系列最先进型号,大约能在250公里外拍摄地面6厘米大小的目标。

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这已经逼近镜头设计衍射极限,在现有轨道高度、技术条件下,很难再进一步。

美国锁眼系列,毫无疑问是目前最先进的光学成像侦查卫星。

那么,我国高分辨率卫星处于什么水平呢?

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中国“高分”系列

今年6月24日,李德仁、薛其坤院士被授予2023年度国家最高科学技术奖

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其中,李德仁院士就是我国摄影测量与遥感专家。

中国卫星遥感技术到底什么水平?

根据透露,我国高分11号系列分辨率已经达到0.1米,与美国最强的KH-12系列处于同一水平。

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其实早在2018年,英国简氏防务周刊就酸溜溜的报道,中国“高分”系列卫星分辨率与美国“锁眼”相当,两国之间的侦查卫星差距正在缩小。

用卫星拍摄地面其实很容易,但想要拍得清楚却难如登天。

这是因为地球大气层并不是透明的。

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相信大家夏天都看过柏油路上的“热浪”,大气环流、冷热空气、云层都会干扰光线的传播。

如何消除这些外界因素对成像的影响才是关键。

其次,卫星拍得清,就需要更大的镜片。

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但以人类现有手段,研磨大尺寸镜头依旧非常困难。

而侦查卫星往往位于低轨道,因此寿命往往比较短,为了不从轨道掉下来,需要及时补充燃料。

本质上,光学侦查卫星就是超大的望远镜。

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2012年,NRO将两颗备用的锁眼卫星“赠送”给了NASA,其镜头直径与哈勃望远镜一样都是2.4米,视野范围是后者100倍。

从公开资料看,我国“高分”系列卫星,不仅精度高,并且还能捕捉海上移动目标,比如美国航母。

再比如,我国商用的“吉林一号”,包括108颗卫星,能够实现对全球任何角落35次的定期观测。

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而根据网上流传的一段2020年左右的老视频,我国卫星甚至能够实现对战斗机的实时跟踪。

很多网友根据视频中的飞机轮廓,猜测该飞机可能是美国的F-22。

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出于保密等原因,商业遥感卫星的分辨率一般不会低于0.3米。

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如何应对“锁眼”

魔高一尺,道高一丈。

客观来说,美国“锁眼”卫星依旧是世界最先进的侦查卫星系统。

但这并不代表反制手段。

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首先,侦查卫星运行时间相对固定,可以针对其过顶时间进行伪装;

其次,现在的“锁眼”虽然分辨率很高,但依旧“很模糊”。

以0.3分辨率为例,就是一个像素代表0.3米*0.3米的范围,并且成像极易收到外界环境的影响。

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这也就意味着,“锁眼”卫星容易被“欺骗”

关键,“锁眼”卫星生存性较弱。

美国锁眼卫星,分布在距离地面265公里到650公里的地轨道上,容易受到反卫星导弹、激光武器攻击时。

比如1975年,美国一颗卫星在侦查苏联核潜艇船坞时,被苏联地面的激光武器“攻击”,失去控制。

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早在2007年,我国就进行了第一次反卫星实验,成功摧毁了1000公里高度的一颗报废气象卫星。

结语

总的来说,我国光学卫星取得了巨大进步,与美国侦查卫星之间的差距不断缩小。

相信未来我国航天事业将取得更大的成就与突破。

对此,大家有什么看法?欢迎留言讨论……

参考信息源:

[1]中国军网《从泄密照片到神秘卫星——揭秘美国“锁眼”间谍卫星》2019-09-10

[2]澎湃新闻《高分档案——高分一号:开启对地观测新篇章》2014-07-05

[3]新华网《反卫星武器,上天摘星的撒手锏》2019-04-02

但为提升文章可读性,细节可能存在润色,请理智阅读,仅供参考!

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