卫星侦察术:叹为观止的“第三只眼”

材料对湿度变化不敏感,热膨胀系数极小，增强了仪器的空间稳定性。为优化飞行性能，成像仪使用了新型热调焦系统，省却了复杂的机械装置。

为了提高分辨率，卫星专家在卫星上装载微晶玻璃反射镜。微晶玻璃反射镜是高科技望远镜，最大的直径可达2.7 米，由一个个几何状的特殊玻璃组成，一般用于天文望远镜，内部成蜂窝状结构，为减轻重量，采用了中空的结构。在保护罩和背景灯的照射下，它呈现出迷人的蓝色和黄色光芒。如果望远镜装在卫星上成为太空望远镜，可探索宇宙空间，洞悉星星的出生与死亡、太阳系的形成，以及其它星系的黑洞。

斗鸡眼的凝视

“大鸟”是美国的一种照相侦察卫星。早期的侦察卫星分为大范围的普查侦察卫星和重要目标的详查侦察卫星。美国“大鸟”照相侦察卫星身兼数职，既对地球表面做普查侦察，也对重要目标做详查侦察；既要对目标进行照像，又要对各地的电磁波进行监收。

“大鸟”是专业的间谍卫星，长着三只明察秋毫的“大眼睛”：一只“眼睛”是一架新型胶卷扫描普查照相机，用来进行地面大面积普查照相；一只“眼睛”是一架采用凝视成像技术、分辨力极高的详查照相机，可以进行“特写”拍照，经常用于看清军舰上配置了什么导弹等用途；第三只“眼睛”是红外线眼睛，能分辨0.001度温度的差别，如在黑夜里观察坦克如何潜行。

“大鸟”卫星好像是个“斗鸡眼”，具有“凝视”功能。“斗鸡眼”的凝视成像功能不是一般卫星所能模仿的。凝视成像是采用大量阵列凝视探测器侦察的系统。一般可见光或红外成像系统，大多采用单个或多个线列探测器，并通过机械扫描获取目标的辐射数据。科学家设想：如果大大增加探测器数量，成像系统就变成凝视型系统，探测器阵列就称为凝视探测器。凝视探测器是由大量光敏元件构成的，不需扫描装置就能成像的焦平面阵探测器。

红外探测器将景物红外辐射的空间分布，转换成时间序列信号，获取景像红外图像信息。凝视成像对景物的侦察效率比扫描成像高万倍以上，它无运动部件，可实现高帧速成像，性能高、结构简单、体积轻小、可靠性高。

凝视探测器一般用作目标详查。凝视探测器是凝视系统最基本的元件之一。探测单元数越多，以凝视方式摄取的图像就越逼真。在凝视过程中，每个探测光敏元接收相应景物单元上的辐射，光积分的时间越长，分辨率就越高。卫星凝视成像技术是一种具有高灵敏度和高分辨率的光学成像技术。凝视探测器的“凝视”功能与合成孔径成像雷达的“聚光灯”功能具有某种相同之处。

超视距的斜视

海湾战争爆发前5个月，美国就已经有多颗间谍卫星在海湾上空300至 600千米的空间轨道上运行。1990年7-8月间，当美国发现伊拉克有入侵科威特迹象时，美国国家侦察局开始调整部分卫星轨道和位置。在海湾危机及战争期间，美国国家侦察局向海湾地区变轨、发射侦察卫星达28颗之多。

“锁眼-11号”照相侦察卫星具有“斜视”功能。“斜视”功能不是一般卫星所能模仿的。“锁眼-11号”照相侦察卫星装载了红外相机和侧视雷达。侧视雷达是一种探测卫星两侧地带的合成孔径雷达，具有覆盖面积大、提供信息快的特点，能够斜视地面任意一侧宽达1800千米范围内的任何目标，地面分辨率不足2米，可灵活地执行广域普查监视任务。当卫星不能直接飞越侦察地区上空时，能利用侧视雷达完成侦察任务。卫星可以实时处理成像，向地面传送图像数据，也可以将图像数据信息传送到地面处理成像。

海湾危机爆发后，美国国防部发出指令：“锁眼-11号”照相侦察卫星改变运行轨道，从较低的太空轨道上对海湾地区的每一区域进行详查性的照相侦察。卫星传输回来的图像表明，伊拉克军队在10个小时内占领了科威特全境。

1991年1月17日，以美国为首的多国部队开始了代号为“沙漠风暴”的作战行动。1991年2月24日，在经过38天的大规模空袭之后，多国部队对伊拉克军队发起了地面进攻。2 月28日，双方停止军事行动。海湾战争中，以美国为首的多国部队共击毁和缴获了伊军3847辆坦克、1450辆装甲车、2917门火炮，俘获伊军官兵约 8.6万人。多国部队的损失极其轻微。

由于海湾战争的特殊性，在情报侦察方面，各种侦察卫星发挥了主导作用。2颗“锁眼-11号”卫星利用斜视功能，完全覆盖海湾及地中海地区，每次可提供数百张地面分辨率高达0.15米的可见光图像，红外多光谱扫描仪则实施全天候照相侦察。侧视雷达可拍下云雾遮挡下的目标并实时向地面传输图像。多国部队的飞行员执行任务前，均会仔细观看和分析卫星拍摄的目标照片，保证了空中打击的最佳效果。

毛骨悚然的透视

2003年3月20日，第二次海湾战争“自由伊拉克”行动开始了。为顺利攻克巴格达，美军根据照相侦察卫星拍摄的图片，绘制了大量“数字化巴格达地图”。数字化地图帮助战斗机和武装直升机驾驶员进行一次次效果逼真的模拟攻击演习，大大减少了对这座城市的“陌生感”。

照相侦察卫星装载合成孔径雷达，利用电磁波探测侦察目标，能以标准、宽扫、精扫和试验等多种扫描方式进行全天候侦察。合成孔径雷达是将一台较小尺寸的真实孔径天线用数据处理的方法，合成为一个虚拟的较大的等效天线孔径的雷达，所以称为合成孔径雷达。当星载合成孔径雷达发射电磁波对目标进行照射并接收回波时，就会获得卫星与目标的高速相对运动信息以及目标的距离、距离变化率、方位、高度等数字成像信息。

合成孔径雷达的优点是分辨率高，能够实现全天时、全天候跟踪移动目标，能识别隐蔽、伪装目标和穿透掩盖物。合成孔径雷达得到的高方位分辨力，相当于一个大孔径天线所能提供的方位分辨力。雷达成像突破了经典分辨力的限制，获得极高分辨力，具有很高的优越性，号称“聚光灯”。

照相侦察卫星在各种间谍卫星中最为风光。伊拉克前总统萨达姆在巴格达修建了100多千米长的非常复杂的多层地道网，深达300米的地道通往萨达姆的宫殿和亲戚的住所，甚至学校和医院。据说，一位英国人在萨达姆的地下掩体与他见面时，高速电梯下降了20秒之久。地下掩体内有一条能开汽车的地道，从萨达姆的一个宫殿直通萨达姆国际机场，还有一条逃生的地道通往底格里斯河。这是萨达姆为自己安排的最后逃跑的秘密地道。巴格达城区地道十分神秘复杂。美军为了避免巷战和地道战，“长曲棍球”等卫星仔细探测了这些“地下迷宫”。当美军士兵看见巴格达地道图时惊叹：“哪个间谍搞来那么详细的地图？”

“长曲棍球”成像侦察卫星有透视能力，能探测地下目标。卫星上的合成孔径雷达扫描地面，可透过云层、暗夜、恶劣气候进行全天候探测，还可透过伪装探测地下10～60多米深处隐藏的目标，如隐蔽的飞机库、地下掩体等。不过，地下核设施一般都深藏在离地表几十米甚至上百米的地方，对于这个深度的地下目标，神通广大的“长曲棍球”也是心有余而力不足。

红眼魔力的探视

俄罗斯的“特工”成像侦察卫星重6.6吨，通常运行在近地点1502千米、远地点2739千米、倾角64°的椭圆轨道上，130分钟环绕地球一周。这个“特工”有2～5米的地面分辨力。卫星的红外敏感器用0.4～1.1微米的红外光谱，在8个频段扫描。红外敏感器同时具备扫描型与凝视型两种红外探测器。扫描型探测器对全球扫描普查，发现可疑目标就让凝视型探测器盯着详细观察。凝视型探测器含有几百万个敏感元件，各自负责盯住地球表面的每个地区，它甚至能探测出一根火柴发出的光亮和温度。

卫星上的红外扫描成像系统，进行多次扫描成像。只要航空母舰上有飞机起飞，飞机尾部喷出的猛烈火舌便会被卫星上某一个敏感器感应到，于是立刻就可以预先报警了。卫星能立即敏感精确地计算出飞机的运动轨迹、飞行方向、时间、速度、高度等数据。它还能根据温度和喷射速度分辨出导弹、自然火光和飞机尾部的热辐射，降低虚警率。

照相侦察卫星利用电磁波辐射特性侦察目标，包括目标在可见光、红外及微波范围内的反射特性和辐射特性。它是多光谱空间侦察和微波空间侦察中设置谱段的重要依据。卫星通过多光谱和微波获取目标的波谱特性，区分对象的属性和变化。目标的波谱特性不仅与目标的固有属性，如材料吸收率、反射率、辐射率、温度等有关，还与目标的表面特性、辐射源入射角度等外在因素有关，是多种因素综合作用的结果。

照相侦察卫星运行在低轨道时，每天环绕地球16圈，约90分钟一圈。当进入地球白昼和天气良好的情况下，卫星能进行可见光拍摄；当进入地球夜晚一半时，可见光就无能为力。

科学家利用物体的红外热辐射研制成功的可见光/红外线多光谱扫描仪，简称红外相机。红外相机很灵敏，能发现物体0.01度的温度变化，但红外相机也有一个致命弱点：红外探照灯发出的红外光会被敌人的红外探测器发现。波动式热成像仪比较先进，不发射红外光，不易被对方发现，并具有透过云雾、雨水、树木等障碍物进行侦察的能力。

红外热成像仪应用于照相侦察卫星，能根据各种物体红外线辐射强度，精确观测、分辨人体、动物和火炮以及地下物体等，白天与夜晚都能侦察，实时感知情报，提供战场态势。

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