來(lái)源：高端裝備發(fā)展研究中心 公眾號(hào)

高分辨率

資料來(lái)源：市場(chǎng)調(diào)研

美國(guó)、歐洲、日本、印度等世界各主要國(guó)家和地區(qū)為搶占技術(shù)、市場(chǎng)制高點(diǎn)，都大力發(fā)展高分辨率對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星并取得了顯著成果。

1）美國(guó)WorldView系列衛(wèi)星

WorldView系列衛(wèi)星是美國(guó)數(shù)字地球公司（Gigital Globe，已被加拿大Maxar Technologies公司收購(gòu)）為響應(yīng)全球最大的商業(yè)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)用戶—美國(guó)政府通過(guò)NGA（當(dāng)時(shí)名為國(guó)家圖像測(cè)繪局）提出的“下一代觀測(cè)”（NEXTVIEW）計(jì)劃而推出的下一代商業(yè)成像衛(wèi)星系統(tǒng)。

目前WorldView系列衛(wèi)星已發(fā)射四顆衛(wèi)星，WorldView-1于2007年9月18日發(fā)射成功，WorldView-2于2009年10月8日發(fā)射成功，WorldView-3于2014年8月13日發(fā)射成功。WorldView-4衛(wèi)星（前身為GEOEYE-2衛(wèi)星，2013年GeoEye與Gigital Globe合并后改名）于2016年11月搭乘美國(guó)擎天神5號(hào)運(yùn)載火箭發(fā)射升空，在617公里的預(yù)期軌道高度運(yùn)行，目前因控制力矩陀螺（CMG）故障導(dǎo)致無(wú)法收集圖像而報(bào)廢。

WorldView系列衛(wèi)星具體性能參數(shù)如下表所示：

WorldView系列衛(wèi)星具體性能參數(shù)

資料來(lái)源：市場(chǎng)調(diào)研

WorldView系列衛(wèi)星分辨率對(duì)比如下圖所示，其中最新的WorldView-4是目前全球領(lǐng)先的超光譜、高分辨率商業(yè)衛(wèi)星。同WorldView-3一樣，WorldView-4能夠捕獲全色分辨率31厘米和多光譜分辨率1.24米的衛(wèi)星影像。此外，WorldView-4可以比WorldView-3更快地從一個(gè)目標(biāo)移動(dòng)到另一個(gè)目標(biāo)，并且能夠存儲(chǔ)更多數(shù)據(jù)。WorldView-4衛(wèi)星的成功發(fā)射再一次大幅提高了DigitalGlobe星座群的整體數(shù)據(jù)采集能力，讓DigitalGlobe可以對(duì)地球上任意位置的平均拍攝頻率達(dá)到每天4.5次，且GSD小于1米。

WorldView系列衛(wèi)星分辨率對(duì)比圖

2）美國(guó)KH鎖眼系列衛(wèi)星

美國(guó)KeyHole“鎖眼”系列衛(wèi)星是美國(guó)軍用偵察衛(wèi)星，其中最新型KH-12衛(wèi)星是世界空間分辨率最高的衛(wèi)星，達(dá)到0.1m。KH鎖眼系列衛(wèi)星已發(fā)展了6代，目前主要服役的，是KH-11“迦南”和KH-12“迷蒙”。這兩型衛(wèi)星都由美國(guó)國(guó)家偵查局所（NRO）掌控，其第五十八區(qū)衛(wèi)星控制中心負(fù)責(zé)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈獲得這些衛(wèi)星傳輸回來(lái)的圖像數(shù)據(jù)。

KH-11和KH-12，代表著是兩個(gè)不同的等級(jí)，為了保密的緣故，NRO從來(lái)都沒(méi)有公開(kāi)過(guò)自己有多少顆間諜衛(wèi)星，但是可以確定的是，這些衛(wèi)星可以完整的檢測(cè)到地球表面的每一寸土地。

KH-11衛(wèi)星擁有多重的感知能力，第一重是照相能力。KH-11衛(wèi)星的主鏡面與哈勃望遠(yuǎn)鏡的主鏡面幾乎一致，前期的衛(wèi)星鏡片約為2.4米直徑，后期的越來(lái)越大，最后的鏡片型號(hào)約為3米直徑左右，更大的鏡片意味著更好的圖像采集能力。

哈勃望遠(yuǎn)鏡的示意圖，但其基本上和KH-11衛(wèi)星一樣

第二重能力則是紅外觀察能力，KH-11可以輕松地觀測(cè)一切發(fā)出熱量的物體，包括啟動(dòng)的車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)、工廠的煙囪等一系列的熱源。這使得常規(guī)的光學(xué)遮蔽幾乎毫無(wú)意義。另一方面，這種靈敏的能力可以其輕松的發(fā)現(xiàn)的各種導(dǎo)彈升空的跡象，尤其是彈道導(dǎo)彈，可以最快的美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御局提供信息。

KH-11系列衛(wèi)星可能運(yùn)行軌道如下圖所示，KH-11間諜衛(wèi)星一般是繞行經(jīng)過(guò)極地的太陽(yáng)同步軌道，之所以要這么做，是為了其在拍攝物體的時(shí)候，太陽(yáng)光角度基本一致，這樣就可以通過(guò)目標(biāo)的影子長(zhǎng)度來(lái)判斷目標(biāo)的高度。

可能的KH-11系列衛(wèi)星運(yùn)行軌道

之后的KH-12衛(wèi)星“朦朧”（misty）與KH-11互補(bǔ)使用，KH-12的結(jié)構(gòu)與KH-11基本相似，但是懸浮在同步軌道上。位于同步軌道的衛(wèi)星可以長(zhǎng)時(shí)間的觀察某一個(gè)定點(diǎn)目標(biāo)，這幾乎可以為美國(guó)情報(bào)部門(mén)提供“直播式”的數(shù)據(jù)。

KH-12衛(wèi)星

KH-12衛(wèi)星重達(dá)15噸，價(jià)值10多億美元，設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)8年。KH-12衛(wèi)星既可以進(jìn)行大范圍的普查，又可以對(duì)小范圍進(jìn)行詳查；既能在白天進(jìn)行可見(jiàn)光照相，又能在夜晚進(jìn)行紅外照相。星載光學(xué)系統(tǒng)的相機(jī)鏡頭采用當(dāng)今最尖端的自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)，可在計(jì)算機(jī)控制下改變主透鏡表面曲率，能有效補(bǔ)償大氣層造成的影像畸變，衛(wèi)星詳查時(shí)地面分辨率可達(dá)0.1米，這是世界上空間照相偵察迄今所能達(dá)到的最高水平，KH-12衛(wèi)星也因此有“極限攝像平臺(tái)”之稱。

衛(wèi)星上的紅外照相能力可使衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)地面?zhèn)窝b物、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和煙火等熱源，能在光線不足或完全黑暗的條件下拍攝地面目標(biāo)。衛(wèi)星上還裝有電子偵察設(shè)備，在進(jìn)行照相偵察的同時(shí)，還可進(jìn)行電子偵察。KH-12衛(wèi)星具有極強(qiáng)的機(jī)動(dòng)變軌能力，可在需要時(shí)迅速降低軌道，對(duì)熱點(diǎn)或可疑地區(qū)進(jìn)行仔細(xì)偵察。在變軌燃料用完后，可以由航天飛機(jī)在軌加以補(bǔ)充。衛(wèi)星獲取的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由美軍的數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星傳回地面站，可近實(shí)時(shí)地獲取偵察圖像。

最近的一顆KH-12衛(wèi)星在2012年由德?tīng)査蘒V運(yùn)載火箭送入軌道，截至2018年，可以確定的KH-12的衛(wèi)星數(shù)量為三枚，但整個(gè)項(xiàng)目所花費(fèi)的資金折合2018年美國(guó)價(jià)值達(dá)到了123億。這個(gè)價(jià)格與KH-11的后續(xù)型號(hào)價(jià)格基本相似?？梢哉f(shuō)，這些火箭送上天的衛(wèi)星，各個(gè)價(jià)值都相當(dāng)于一艘完整的航空母艦。

3）美國(guó)長(zhǎng)曲棍球雷達(dá)偵查衛(wèi)星

長(zhǎng)曲棍球雷達(dá)偵查衛(wèi)星是美國(guó)為彌補(bǔ)光學(xué)偵察衛(wèi)星不足而研發(fā)的雷達(dá)成像衛(wèi)星，它不受光照條件限制，可以晝夜工作，不間斷地提供地面目標(biāo)圖像。

長(zhǎng)曲棍球系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)于1983年獲得批準(zhǔn)，首星于1988年12月發(fā)射，其分辨率為1m，用于全天候全球偵察；1991年3月用“大力神4”火箭從范登堡發(fā)射場(chǎng)發(fā)射了“長(zhǎng)曲棍球2”SAR衛(wèi)星，1997年10月23日用“大力神4”發(fā)射第三顆。據(jù)稱，前三顆屬于BLOCK 1，衛(wèi)星部署在57°和68°兩個(gè)不同的軌道傾角中，高度約為650 km，但衛(wèi)星偶爾會(huì)機(jī)動(dòng)到不同的高度。從披露的照片來(lái)看，衛(wèi)星體積驚人。

在地面車(chē)間制造的長(zhǎng)曲棍球衛(wèi)星

根據(jù)觀察人士的說(shuō)法，該衛(wèi)星設(shè)計(jì)的顯著特征包括一個(gè)非常大的雷達(dá)天線和太陽(yáng)能電池板。據(jù)報(bào)道，太陽(yáng)能電池陣的翼展長(zhǎng)度為42.5米左右，這表明雷達(dá)的可用功率可能在10到20千瓦的范圍，比民用SAR雷達(dá)的功率高出10倍。而天線類型，采用了前述第三種SAR天線形態(tài)——網(wǎng)狀拋物面天線，這種天線解決了剛性拋物面不便折疊、收藏的問(wèn)題，一般要求網(wǎng)孔的直徑小于幾十分之一波長(zhǎng)，如果工作在C波段，要求網(wǎng)孔大小在毫米量級(jí)，結(jié)合相控陣饋源，電掃能力更強(qiáng)。

美國(guó)著名的航空航天研究員Charles P. Vick繪制的長(zhǎng)曲棍球1～3號(hào)的猜測(cè)圖

2000年、2005年美國(guó)發(fā)射了“長(zhǎng)曲棍球”系列的第4和第5顆衛(wèi)星，據(jù)稱分辨率達(dá)到了0.3m。從Charles P. Vick畫(huà)的猜測(cè)圖來(lái)看，采用了兩幅SAR天線，雙側(cè)視，一次成像的范圍更大，供電的太陽(yáng)能帆板面積也明顯增加。

不過(guò)也有分析稱，長(zhǎng)曲棍球偵查衛(wèi)星采用了平板聚焦反射面天線，也稱平板拋物型天線（FLAPS，F(xiàn)lat Parabolic Surface）,配合微帶貼片相控陣饋源工作。長(zhǎng)曲棍球偵查衛(wèi)星的繼任者被稱為未來(lái)圖像架構(gòu)（Future Imagery Architecture，F(xiàn)IA)。

長(zhǎng)曲棍球4～5號(hào)的猜測(cè)圖

4）俄羅斯資源系列衛(wèi)星

資源-DK衛(wèi)星是俄羅斯第一顆能夠提供大約一米分辨率圖像的民用衛(wèi)星。衛(wèi)星于2006年發(fā)射，運(yùn)行10年，于2016年2月停止服務(wù)。目前，資源計(jì)劃已經(jīng)更新至資源-P系列，資源-P星座是資源-DK衛(wèi)星的后繼計(jì)劃。

資源-DK衛(wèi)星

資源-P1衛(wèi)星于2013年6月發(fā)射成果，資源-P1搭載了OAO Krasnogorsky Zavod開(kāi)發(fā)的Geoton-L1望遠(yuǎn)鏡，并為其配備了一個(gè)名為Sangur-1U的圖像存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。Sangur-1U能將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后處理、壓縮并將此數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫l(wèi)星的無(wú)線電系統(tǒng)，用于下行鏈路到地面站。Geoton-L可在475公里的高度捕獲分辨率高達(dá)一米的全色圖像。可以以2到3米的分辨率產(chǎn)生光譜圖像。該衛(wèi)星還攜帶高光譜成像有效載荷，GSA和廣泛的多光譜相機(jī)系統(tǒng)，統(tǒng)稱為KShMSA。

資源-P2衛(wèi)星于2014年12月發(fā)射，它和資源-P1幾乎完全相同，不同在于資源-P2衛(wèi)星搭載了額外載荷—高能粒子探測(cè)器及AIS系統(tǒng)。資源-P2衛(wèi)星于2017年停止工作。

資源-P2衛(wèi)星結(jié)構(gòu)圖

資源-P3衛(wèi)星于2016年3月發(fā)射成功，設(shè)計(jì)壽命為5年，搭載情況和資源-P1衛(wèi)星相似。后續(xù)型號(hào)資源-PM衛(wèi)星計(jì)劃最早于2021年發(fā)射。

轉(zhuǎn)載內(nèi)容不代表本刊立場(chǎng)。如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。