俄羅斯光學成像偵察衞星現狀 (上)_風聞

作者|  科羅廖夫

來源|  科羅廖夫的微博

　　1956年1月30日，蘇聯政府通過了關於研製人造衞星及其運載火箭的決議。隨後不久，蘇聯國防部下達了研製成像偵察衞星的命令。蘇聯的首顆偵察衞星宇宙-4衞星於1962年4月26日被送入軌道，比美國的首顆偵察衞星發現者-1衞星(1959年2月28日)晚了3年多。據統計，截至2003年底，蘇聯/俄羅斯已發射成功的成像偵察衞星有824顆之多，遠遠超過世界其它各國所發射的這類衞星的總和。

蘇聯/俄羅斯的成像偵察衞星在俄羅斯文獻中分為“天頂”、“琥珀”和“薔薇輝石”等幾大類別，按西方專家的分類法則分為八代。第五代和第八代屬於數字傳輸型，其餘各代均為膠捲回收型。前三代衞星早已被淘汰；現今使用的是第四代至第八代。第四代膠捲回收型衞星和第五代數字傳輸型衞星是俄羅斯當前成像偵察星隊的主力陣容，其中前者用於執行詳查任務，後者主要用於執行普查任務，也兼而執行詳查任務。第六、七、八代衞星發射數量較少，似乎尚處於試驗階段。    

《衞星應用》2004.03 本文主要介紹俄羅斯成像偵察衞星的現狀。應當指出，蘇聯/俄羅斯成像偵察衞星的命名系統相當複雜。這些衞星對外統一稱為“宇宙XXXX(序號)”，對內則有不同的產品號(如11F695)、設計局名稱(如琥珀-4K2)和國防部名稱(如“鈷”)。各代衞星的不同名稱、任務、類型、地面分辨率、典型壽命和發射數量等，詳見表1。

表一 蘇聯/俄羅斯各代成像偵察衞星概況

一、第四代“唬拍”膠捲回收型詳查衞星

    1974年問世的第四代成像偵察衞星—“琥珀”(Yantar)高分辨率詳查型衞星，包括琥珀-2K、琥珀-4K1和唬拍-4K2三種類型。這些衞星大約每週升軌一次，以克服大氣阻力的影響。它們具有很強的軌道機動能力，因而可快速到達目標區執行詳查任務。衞星攜帶2個小型膠捲回收艙，通過它們可定期或按需將已曝光膠捲送回地面。當衞星飛行結束時，載有相機系統和最後一部分膠捲的球形返回艙亦被回收，相機系統經整修後可供再用；而衞星的主體則要麼在軌道上爆炸，要麼再入大氣層燒燬。    

1、琥珀-2K型    

琥珀-2K是這種衞星的設計局名稱，其國防部名稱為“鳳凰”(Feniks)(圖1)。衞星星體呈圓錐體，總長6.3m，最大和最小直徑分別為2.7m和2.2m，重約6.6t，用太陽能帆板供電。星載主相機代號珍珠-4，鏡頭可伸縮，直徑600mm，焦距約3000~4000mm(摺疊光路)，地面分辨率優於0.5m。標準工作壽命為30天。    

衞星在平時通過定期升軌，保持在近地點約170~180km、遠地點約320~350km的標準軌道上執行詳查任務：在必要時通過機動變軌，可“俯衝”到160km的高度對特定目標成像。    

唬拍-2K衞星於1974年5月進行首次發射，1983年6月進行最後一次發射。總共發射了30顆，其中23顆成功，5顆部分成功，2顆失敗。

圖1 琥珀-2K/鳳凰第四代膠捲回收型衞星

2、琥珀-4K1型    

這種衞星被國防部命名為“辛烷”(Oktan)，其外觀、設計佈局和重量均與琥珀-2K基本相同，但裝有性能更佳的珍珠-18主相機。星上電子系統也經過改進，分辨率提高到0.3m，工作壽命增加到42~45天。在1979年4月至1983年11月的使用期內，總共發射了12顆，全部成功。    

3.琥珀-4K2型    

該型衞星的國防部名稱為“鈷”(Kobalt)，1981年8月開始發射，投入使用後逐漸取代了“鳳凰”和“辛烷”兩種衞星。“鈷”衞星重約6. 7t，最高地面分辨率達0. 2m。其工作壽命起初一般為50多天，後來逐漸延長到65天(1993年，宇宙-2231), 71天(1994年，宇宙-2283), 89天(1996年，宇宙-2331)乃至100多天，2001年5月29日發射的宇宙-2377創造了134天的迄今最高壽命紀錄。    

琥珀-4K2/(“鑽”)膠捲回收型詳查衞星是蘇聯/俄羅斯分辨率最高的偵察衞星，自1981年投入使用至今20多年來，一直是其成像偵察衞星陣容的支柱。據統計，截至2003年底，這種衞星己發射了82顆，其中73顆成功，5顆部分成功，4顆失敗。

二、第五代琥珀-4KS數字成像實時傳輸型衞星

前四代膠捲回收型衞星有兩個共同的缺點:一是衞星在發射時所能攜帶的膠捲數量有限，導致衞星的工作壽命較短;二是衞星所拍攝的圖像只能定期用膠捲艙(最多2個)或待衞星飛行結束時隨返回艙被送回地面，導致情報時效性較差。    

為了克服這些缺點，第五代衞星摒棄了膠捲回收艙而採用光電數字成像技術，其數字圖像數據或者直接被實時下傳給國內地面站，或者經由“急流”系統中的“間歇噴泉”地球靜止軌道通信衞星被近實時下傳給國內地面站。這些圖像在拍攝後約2~3個小時即可被送到俄軍總參謀部情報總局航天情報局之手。    

第五代數字傳輸型衞星長約8.3m，重約6.7t，載有一台CCD數字成像相機，能用可見光和近紅外譜段拍攝圖像，主要用於執行普查任務，也兼而執行詳查任務，故其變軌能力不太強。衞星靠太陽能電池帆板供電，整個星體在軌道上保持垂直取向。    

衞星工作在高約240kmX285km的標準軌道上，通常每20天左右當軌道衰減到一定程度時實施一次短時間的雙衝量軌道機動，以恢復到標準工作軌道。有時，為了執行特定的成像任務，衞星也會臨時機動到非標準的軌道上飛行有限的時間。當整個飛行任務結束時，衞星藉助反推火箭脱軌，在太平洋上空再入大氣層燒燬。    

這代衞星分為原始型和改進型兩種。原始型衞星設計局名稱為琥珀-4KS1(圖2)，國防部名稱為“特麗綸”Terilen, 1982年底開始飛行，1996年底退役。總共發射了15顆，其中12顆成功，1顆部分成功，2顆發射失敗。衞星地面分辨率約2m，最長壽命259天。    

改進型衞星設計局名稱為琥珀-4KS1M，國防部名稱為“涅曼"(Neman)，1986年2月7日開始飛行，至今仍在使用。截至2003年底，已發射9顆，全部成功。衞星地面分辨率約1m，標準工作壽命為1年左右，1993年11月5日發射的宇宙-2267衞星創造了419天的迄今最高壽命紀錄。

圖2 琥珀-4KS1/特麗綸第五代數字傳輸型衞星