神秘的瞭望一號,到底是幹什麼用的?_風聞
大伊万频道-大伊万频道官方账号-13分钟前
中國新一代航天測量船“瞭望一號”,在網上火了有一段時間了,整個八月份軍迷們都對這艘新船議論紛紛,各種圖片也都上了網,當然,由於眾所周知的因素,咱們不方便多説,但倒是可以管中窺豹——從航天測量船的任務,航天測量船任務所需要的裝艦設備,來看一看“瞭望一號”到底執行的是什麼任務,為什麼會起了這樣一個奇特的“瞭望”的新名字、而不是沿用“遠望”的舊名號。

一、航天測量船,到底是幹嗎的?
航天測量船,顧名思義,是用於對各弧段航天器、臨近空間飛行器等進行遙測遙控的船舶,航天器在發射、在軌運行、再入段,需時刻和地面測控站保持聯繫,以進行在軌狀態掌握,軌道測量,控制指令上傳,遙測信號下傳等工作,但是,由於大地弧度因素,單一地面測控站無法對在軌航天器全航段進行測量,因此需要在全球範圍內設置多個測控站,進行接力測量,而在大西洋,太平洋等寬廣海域,存在着數千千米的陸地空白區,或者由於政治因素無法在某地設立航天測控站,在此情況下,航天測量船就應運而生,在航天測量工作中,主要承擔補盲工作。
因此,從航天測量船承擔的任務來看,主要承擔的往往都是合作型航天器的測控任務,所謂的合作型航天器,就是航天器初始狀態確定,航天器和測量船之間可以建立穩定通訊信道的航天器,在航天器發射入軌時,航天測量船即可通過發射報告,得知航天器的初始軌道位置,速度矢量,航天器和地心間距離等運動參數,根據初始運動參數,建立航天器和測量船之間的窄波束通訊信道,信道建立的方式類似於民航的應答機,在實施測控任務時,利用航天測量船上的統一測控系統向航天器發信,航天器收信後編碼轉發,根據收發時間,天線方位角和仰角等數據,航天測量船即可測得航天器的運動狀態,天地距離和位置了。
航天測量船的核心設備,是安裝在測量船上的多波段統一測控系統,一般一艘航天測量船會同時安裝多種波段的統一測控系統,比如C波段,S波段和X波段測控系統,不同波段的測控系統適合承擔不同類型的測控工作,如近地測控,如中繼通訊,如深空測控,同時,為了協助捕獲和確認航天器狀態,航天測量船還往往會安裝一部光學測量系統,光學測量系統由一套大孔徑的光學跟蹤儀器組成,可以根據報知的軌道參數進行巡天作業,對航天器的在軌狀態在可見光波段進行跟蹤拍照,多波段測控系統協同工作,完成航天測控任務。

所以從典型的航天測量船的外觀特徵來看,在航天測量船的頂端,往往都會安裝有多部大型類似於射電望遠鏡的拋物面天線,這就是用於對航天器進行測量的統一測控系統,一般一部天線負責一個波段,三部天線分別負責C波段,S波段和X波段等,在工作甲板上,往往還會安裝一台類似於天文台穹頂的半圓形結構,其頂部打開之後可以露出裏面的光學測控設備,同時,在航天測量船上還會安裝諸如衞通天線,長波通訊天線等設備,這就是典型航天測量船的特徵。
在明確了航天測量船的外觀特徵後,“瞭望一號”上的諸多設備自然就得到合理的解釋了,位於工作甲板上的三個“大球”,很明顯應當是“瞭望一號”上的三部統一測控系統的天線罩,三個大球可能分別對應了C波段,X波段和S波段系統,位於大球中間的半圓形穹頂,則顯然是“瞭望一號”的光學測控系統,裏面應當安裝有大孔徑光學測控設備,有所不同的是,相比絕大多數航天測量船的統一測控系統使用的拋物面天線,“瞭望一號”的統一測控系統被用保護罩保護在內了,裏面可能使用的是平面相控陣天線,以確保同時跟蹤能力更強。
二、除了航天測量,還能幹什麼?
很顯然,“瞭望一號”能做的不止是對航天器進行測量那麼簡單,畢竟,大家看的清清楚楚,除了位於船體舯部工作甲板上的三個大球,還有一部光學測控系統,瞭望一號真正的大頭在煙囱後面呢,在“瞭望一號”的煙囱後方,安裝有兩部大型雷達天線,在之前的“遠望”系列航天測量船上從來沒有見過。
從這兩部雷達天線的外觀來看,有這樣幾個鮮明的特徵,第一是面積巨大,根據估測,這兩部雷達天線的橫向長度在18米左右,縱向高度在15米左右,陣面孔徑可以達到270平方米,即使去除一部分封裝面積等等,有效孔徑面積可能也不會低於240平方米;第二是雷達陣面呈現出弧形外觀,弧形外觀裏面很顯然安裝有風冷或者液冷設備,意味着這部雷達的發射功率巨大,需要風冷/液冷降温確保雷達正常工作;第三是雷達的高低機、方向機極其粗壯,從這個細節可以看出,這是兩部重量非常大的雷達,很有可能單單天線重量就高達上百噸,因此需要巨大的高低機、方向機驅動,綜上所述,這是兩部功能強大的有源相控陣雷達。
作為對比,目前美國的“霍華德-洛倫岑”號導彈測量船,在艦體後方也安裝有一套代號為CRJ的導彈雷達測量系統,這是一套雙波段雷達,分別由諾-格公司和雷神公司研製,其中S波段雷達用於廣域搜索,X波段雷達用於精密跟蹤,兩部雷達對彈道導彈的探測距離據稱在5000千米以上;再比如同為大型相控陣雷達的美軍AN/TPY-2型陸基X波段相控陣雷達,雷達陣面孔徑在10平米左右,對於彈道導彈類目標卻可以在1200千米左右發現,毫無疑問,安裝在“瞭望一號”上的這兩部大型雷達,對空間目標的探測能力,預計不會亞於“霍華德.洛倫岑”號測量船。

“瞭望一號”航天測量船,為何會安裝這樣兩部功能強大的相控陣雷達呢?這就牽涉到“瞭望一號”的功能升級了,我們前面説,航天測量船承擔的主要任務,是空間合作目標的監測和遙控,也就是使用窄波束對準目標,發射一組編碼,空間飛行器收到編碼後回覆一組編碼,從而建立二者之間的聯繫,但是,還有一些飛行器,如果無法和它建立聯繫,我們和它聯繫,它也不回覆,這怎麼辦呢?這就是另外一種空間飛行器,顧名思義,這就是空間非合作飛行器了,諸如一些太空垃圾,或者發射出去的固體火箭等等,這都是空間非合作飛行器。
空間合作飛行器,我們可以利用類似於應答機的原理跟它聯繫,那非合作飛行器怎麼聯繫呢?這個時候,“瞭望一號”上的兩部大型相控陣雷達就派上用場了,從這兩部雷達的探測能力來看,可以看到近地軌道的目標不成問題,如果是X波段雷達的話,那麼對近地軌道目標進行精密跟蹤也不是太大的問題,這樣的話,即使是非合作型的空間目標,我們無法通過應答的方式對其進行測量測控,還可以直接用相控陣雷達對其進行截獲,使用X波段雷達直接測量其軌道數據,然後還可以配合使用光學設備對其進行跟蹤拍攝,進一步弄清其外形和狀態,因此從這個意義上來講,“瞭望一號”是航天測量船,但是,它和傳統的、主要對合作型空間目標進行測控,只能兼顧使用光學設備監控非合作型空間目標的航天測量船,完全不是一回事,它可以説是一種全能型的、合作型非合作型目標一把抓的航天測量船,堪稱測控多面手。
三、從“遠望”到“瞭望”,意味着什麼?
所以,從一開始大家普遍認為新一代航天測量船應該叫“遠望八號”,現在卻被命名為“瞭望一號”,這就得到合理的解釋了,之前的“遠望”系列航天測量船,只能對合作型空間目標進行測控,且使用的是拋物面天線,測控能力有限,儘管發展了三代航天測量船,但是基本的系統架構沒什麼變化,但到了第四代航天測量船,我們不僅可以看我們自己的人造衞星,我們的航天飛船,我們的深空探測器了,我們更可以去看人家的空間非合作目標,而且一上來就用陣面如此巨大的巨型相控陣雷達去看人家的目標,這相當於是什麼,相當於我們在海上可以“手搭涼棚而望”了,所以從這個意義上,我們的新測量船叫“瞭望”,一點毛病沒有。
除了兩部相控陣雷達加入了進來,其實根據現有的信息,“瞭望一號”航天測量船的新性能還真的不少,首先是完成了全系統的國產化,中國的航天測量船在一些關鍵的系統零部件上長期依賴於進口,一直到遠望七號上,才在C波段統一測控系統的發射機上實現了國產化,而“瞭望一號”根據現有信息顯示,從多波段測控系統的軟硬件上,比如發射機,接收機,服務器,交換機,顯示終端等,全部都實現了百分百國產化,任務系統使用國產“麒麟”操作系統開發任務軟件,做到了自主可控,優化了系統運行效率,更是提升了整個系統的安全性。

而在全船伺服系統上,我們要對航天器的位置和運動要素進行測量,首先就必須明確本船的精確位置,或者説,明確每一個測量點位的精確位置,在之前的遠望系列航天測量船上,我們安裝的都是集中式的慣導平台,統一為各測控點位提供位置信息,但是,一艘航天測量船的長度達到200多米,各測控設備點位之間依然有數十米的誤差,僅僅是這數十米的誤差,照樣會對測控精度產生影響,因此,我們在新一代航天測量船上,使用了分佈式的激光陀螺捷聯慣導系統,同時還增加了船體形變測量系統,每一個測控點位都可以得到最精確的航位數據,甚至還可以結合船體的形變進行誤差修正,從而確保將測控精度提高到前所未有的水平。
總的來説,從“遠望”系列到“瞭望”系列,意味着中國衞星海上測控部又有了一件牧星利器,更是意味着,我們至此對於空間非合作型目標的觀測、跟蹤、監視工作有了全新的手段,可以在海上以機動的方式對此類目標進行觀測和跟蹤了,這在中國衞星和航天器的測控歷史上,是前所未有的大事,也證明了“瞭望一號”對於我們的重要性,讓我們靜靜地等待“瞭望一號”真正加入中國衞星測控隊伍的那一天。