美軍將應用衛(wèi)星獵潛技術追蹤潛艇

美軍“鎖眼”KH-12偵察衛(wèi)星    

                    
    隨著“從太空偵察海底”的技術越來越成熟，海洋正變得透明，潛艇在海底的行動將難以隱蔽。
    
    為此，美國海軍積極將衛(wèi)星獵潛技術應用到追蹤潛艇上來，其太空反潛衛(wèi)星正和海底聲吶基陣、海面反潛艦艇、空中反潛飛機一起，構成立體反潛網(wǎng)絡。
    
太空衛(wèi)星“看透”大海
    
    偵察潛艇的傳統(tǒng)手段是在海底和海面艦艇上部署聲吶等裝備，搜尋潛艇巡航時發(fā)出的聲波。然而，美國目前正在大力發(fā)展“非聲學探測獵潛”項目，主要著眼于用激光、紅外以及衛(wèi)星技術獵潛。
    
    與傳統(tǒng)的聲吶定位相比，衛(wèi)星反潛有多種可選模式。衛(wèi)星上的激光、紅外探測器和合成孔徑雷達都具備探測潛艇的能力，利用這些先進的探測器，衛(wèi)星可以感知潛艇在水面下造成的“波動”。美軍衛(wèi)星還可以與海底傳感器、固定在海床或漂浮在公海上的探測器，以及其他潛艇、船只和飛機組成完整的網(wǎng)絡，從水下、海面、空中和太空4個層面，對潛艇發(fā)動“立體搜索”。
    
    衛(wèi)星獵潛的主要原理是潛艇在巡航時會造成水流波動，形成尾流，這種尾流擴展到海面上，會形成較大面積的特性波紋。部署在衛(wèi)星上的合成孔徑雷達能夠探測到這種特性波紋。此外，潛艇活動也可能造成海洋溫度的微妙變化，被紅外探測衛(wèi)星捕捉到。
    
    實際上，早在上世紀80年代中期，美國就已發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星獵潛的潛力。1984年，美海軍海洋學者保羅·斯庫利·鮑爾搭乘“挑戰(zhàn)者”號航天飛機上天，成功探測到其他國家潛艇的波紋?！秮喼迺r報》還披露，美國的“挑戰(zhàn)者”號航天飛機也曾執(zhí)行過太空反潛任務。今年5月14日，“亞特蘭蒂斯”號航天飛機進行了最后一次太空飛行，乘員包括美海軍潛艇部隊上尉史蒂芬·鮑恩，美軍有可能借此次機會進一步測試衛(wèi)星獵潛技術。在未來18個月內(nèi)，美軍將發(fā)射多顆偵察和監(jiān)視衛(wèi)星，不排除其中有用于探測潛艇的衛(wèi)星。
    
    美國海軍分析人士諾曼·波爾馬認為，美軍反潛衛(wèi)星網(wǎng)最好是成編隊飛行的多顆小型海事衛(wèi)星，它們可以將多類探測儀從不同的太空位置聚焦到一個可疑點上，探測效果更佳。
    
立體反潛仍存“死角”
    
    按照美軍的規(guī)劃，反潛網(wǎng)絡應該將偵察衛(wèi)星和潛艇、水面艦艇、無人水下艇、海上監(jiān)視飛機和無人機的探潛裝備連接起來，融合為一個龐大的“水下動態(tài)庫”，供反潛部隊使用。目前美軍對高空飛艇反潛非常感興趣，該項目將在菲律賓上空10千米至50千米高度部署雷達飛艇，探測從菲律賓到臺灣海峽的大面積海域。如今，美軍的反潛飛機、反潛艦艇以及海底聲吶基陣等裝備已經(jīng)構成了較完整的立體反潛網(wǎng)絡，加快部署反潛衛(wèi)星意味著美軍反潛網(wǎng)正在進一步完善。
    
    美軍利用衛(wèi)星偵察潛艇的項目早在上世紀90年代就已經(jīng)取得相當成果。當時的紅外衛(wèi)星試驗已經(jīng)可以在太空中偵測到25米深度以下海域中0.006攝氏度的溫度變化。如今技術更加成熟，美軍開始加速推進該項目。當然，衛(wèi)星反潛還面臨一些技術難關。波爾馬承認，盡管衛(wèi)星能夠探測到潛艇形成的尾流，但無法長時間進行跟蹤。為了彌補衛(wèi)星獵潛技術的不足，美海軍正考慮將其他獵潛手段與衛(wèi)星組網(wǎng)，形成一個綜合獵潛系統(tǒng)。在美國發(fā)展衛(wèi)星獵潛的情況下，任何國家的潛艇將在衛(wèi)星的探測下“暴露無遺”。
    
    除美國之外，其他國家也在推動發(fā)展衛(wèi)星獵潛技術。俄羅斯在1991年發(fā)射的Al－maz-1衛(wèi)星就是一種潛艇探測衛(wèi)星，可以觀察到潛艇在水下產(chǎn)生的尾流。今年4月，俄羅斯太空系統(tǒng)公司發(fā)言人博爾德列夫透露，該公司的研究中心已經(jīng)研制出一種新型衛(wèi)星，能夠探測到在深海航行的潛艇。預計該衛(wèi)星將在2011年進入太空。
    
    日本方面也對衛(wèi)星獵潛技術十分有興趣?！秮喼迺r報》注意到，近年來日本發(fā)射了一些先進的遙感觀測衛(wèi)星用于海底偵察。近期日本同美國宇航局合作進行的一個項目也正試圖將偵察衛(wèi)星與海上探測浮標聯(lián)網(wǎng)，具有明顯的反潛意圖。
    
    雖然衛(wèi)星具有居高臨下的優(yōu)勢，但受復雜海況條件及新型常規(guī)潛艇噪聲低等因素影響，衛(wèi)星反潛在實際應用中仍有難度。美國海軍分析人士諾曼·波爾馬稱，在海洋中，潛艇屬于相對較小的目標，但潛艇航行時產(chǎn)生的尾流是持續(xù)的，可長達數(shù)英里，雖然衛(wèi)星可以追蹤到潛艇的尾流，但無法長時間或是全天候地跟蹤，而且還會受到潛艇所處深度、航速和海底情況等諸多因素影響。一名美國海軍聲吶專家也表示，“在我看來，風和潮汐等自然因素很容易掩蓋潛艇的行蹤，即使衛(wèi)星反潛技術具有可行性，但仍會受到限制，并不值得投資?！?
    
    由衛(wèi)星主導的“天基反潛”系統(tǒng)雖然有著廣闊的發(fā)展前景，但相關技術尚不成熟，美軍想用衛(wèi)星跟蹤潛艇的行蹤仍有不小的難度。
    
研制新型偵察衛(wèi)星
    
    如今，美國繼續(xù)完善其衛(wèi)星偵察體系。2009年以來，美國根據(jù)安全形勢需要，繼續(xù)推進衛(wèi)星體系建設，不斷完善衛(wèi)星偵察體系。
    
    一是高軌天基紅外系統(tǒng)取得階段性進展
    
    2009年，美國高軌天基紅外系統(tǒng)項目取得重要進展，即首顆地球靜止軌道衛(wèi)星相繼進行了基線綜合系統(tǒng)試驗和熱真空試驗，以及新版衛(wèi)星飛行控制軟件測試，包括電源、溫控以及姿態(tài)與導航等分系統(tǒng)的控制軟件，即將進行最終的衛(wèi)星性能和系統(tǒng)試驗以交付美國空軍；第二顆地球靜止軌道衛(wèi)星的有效載荷完成了測試和交付。而第二顆大橢圓軌道載荷于2009年7月由美國空軍正式運行。在試運行和效用評估期間，美國空軍將兩個大橢圓軌道載荷數(shù)據(jù)與原有國防支援計劃衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行融合，并傳送到作戰(zhàn)網(wǎng)絡中，從而提供有效的導彈預警和情報數(shù)據(jù)。
    
    二是第三代紅外系統(tǒng)完成傳感器測試
    
    2009年3月，雷聲公司完成了美國第三代紅外系統(tǒng)關鍵傳感器的振動、電磁干擾和熱真空條件測試。這次測試的目的在于確認該傳感器在模擬空間環(huán)境中的性能。作為首個高性能的凝視傳感器，采用了雷聲公司研制的大尺寸焦平面陣列，從而可以實現(xiàn)單個望遠鏡對整個半球的紅外監(jiān)視。該傳感器的主要技術優(yōu)勢是結合了國防支援計劃和高軌天基紅外系統(tǒng)的傳感器。雷聲公司表示將在兩年內(nèi)成研制可在軌運行的傳感器。
    
    三是空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)進入系統(tǒng)驗證階段
    
    去年5月和9月，美國相繼進行了空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)的兩次測試任務發(fā)射，即1顆先進技術風險降低衛(wèi)星和2顆演示衛(wèi)星。先進技術風險降低衛(wèi)星是部署于極軌的小型試驗衛(wèi)星，由美國通用動力公司建造，主要用于原型傳感器技術和星箭集成技術驗證，從而為空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)采用的新技術降低風險。2顆演示衛(wèi)星由美國諾斯羅普·格魯曼公司基于低軌天基紅外系統(tǒng)的飛行驗證項目建造，配置了凝視傳感器和多波段紅外傳感器，分別探測彈道導彈飛行的各個階段。
    
    四是新一代電子偵察衛(wèi)星加強監(jiān)聽能力
    
    2009年1月，美國國家偵察局的編號為USA－202衛(wèi)星搭乘“德爾塔”－4型運載火箭從卡納維拉爾角空軍基地成功發(fā)射并進入地球靜止軌道。這顆衛(wèi)星是美國最新一顆“顧問”電子偵察衛(wèi)星，可以截獲和監(jiān)聽目標地區(qū)如基地組織的通信以及雷達信號。衛(wèi)星數(shù)據(jù)將通過美國國家安全局分發(fā)至其他15個負責情報分析的相關機構與組織。
    
美軍在軌衛(wèi)星
    
    美軍的軍用衛(wèi)星體系由包括偵察衛(wèi)星系統(tǒng)、預警衛(wèi)星系統(tǒng)、軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)、導航定位衛(wèi)星系統(tǒng)等組成，基本上具備了全球偵察監(jiān)視、預警、通信、導航定位和氣象預報的能力。僅偵察衛(wèi)星，美國就在太空中擁有百余顆KH-12“鎖眼”光學偵察衛(wèi)星和“長曲棍球”照相雷達偵察衛(wèi)星。此外，還有一些商業(yè)衛(wèi)星也具有一定的偵查能力，可以作為軍事偵查衛(wèi)星的補充。
    
    重達14噸的KH-12衛(wèi)星說到底就是一個巨大的反射望遠鏡“鏡體”，直徑4米的星體空間完全是為了容納足夠大的宇宙望遠鏡。它可以拍攝800公里下的地面，并可得到分辨率為10-15厘米的圖像，能夠進行夜間偵察。
    
    KH-12衛(wèi)星可進行軌道機動，對重要目標詳查時可降低高度，可由航天飛機在軌道在補充燃料，工作壽命長。自“鎖眼”-12升空至今，它已在美國的全球軍事戰(zhàn)略中發(fā)揮了重要作用。
    
    從目前美國公布的軍事作戰(zhàn)條例來看，KH-12無疑是構成美國數(shù)字化戰(zhàn)爭的急先鋒。不過，KH-12也存在先天不足，它有時也是“睜眼瞎”，是“用麥管看戰(zhàn)場”。其最大的缺點是只能在天晴時提供豐富的信息，而在雨天、霧天或多云時便無能為力了。
    
    比KH-12更高級的是“長曲棍球”雷達衛(wèi)星，它裝備有直徑為15米的拋物線天線，全長為45米的太陽能電池板為雷達供給電源?！伴L曲棍球”衛(wèi)星的圖像分辨率為98厘米，即使在物理條件極其惡劣的情況下，衛(wèi)星的圖像分辨率也能達到1米。雖說它的分辨率沒有KH-12好，但可以免受低空霧氣人造煙霧或掩蔽物的干擾。
    
    “長曲棍球”可透過云層、夜晚、惡劣氣候進行全天候探測，還可透過沙漠等偽裝探測地下10米深處隱藏的目標，如隱蔽的飛機庫、地下掩體等。
    
    除了軍事偵察衛(wèi)星以外，美國還有一些民間商業(yè)照相情報衛(wèi)星。這些民間商業(yè)衛(wèi)星中的“大鳥”衛(wèi)星非常有名。2001年10月發(fā)射的“大鳥”裝備有黑白和彩色兩種類型的CCD照相機，黑白照相機的地面分辨率為61厘米，彩色照相機的分辨率是2.44米。