王碩 徐進(jìn) （中國空間技術(shù)研究院）

俄羅斯對地觀測衛(wèi)星最新發(fā)展

王碩 徐進(jìn) （中國空間技術(shù)研究院）

2016年3月13日和24日，俄羅斯分別成功發(fā)射了資源－P3（Resurs－P3）和獵豹－M2（Bar－M2）2顆高分辨率光學(xué)對地觀測衛(wèi)星，這是俄羅斯實(shí)施《2013－2020年俄羅斯航天活動國家規(guī)劃》、《2030年前及未來俄羅斯航天活動發(fā)展戰(zhàn)略（草案）》等戰(zhàn)略以來，天基對地觀測能力的進(jìn)一步增強(qiáng)，表明俄羅斯對地觀測能力正處于能力恢復(fù)和提升期，顯露出俄羅斯恢復(fù)航天大國實(shí)力的決心。目前，俄羅斯在軌對地觀測衛(wèi)星數(shù)量已增至16顆，其中高分辨率衛(wèi)星數(shù)量增至9顆。然而，資源－P3衛(wèi)星入軌即發(fā)生單側(cè)太陽電池翼未充分展開等問題。同時，俄羅斯近幾年發(fā)射事故和在軌故障時有發(fā)生，說明其對地觀測衛(wèi)星發(fā)展并不順利。

1 俄羅斯近年對地觀測衛(wèi)星發(fā)展戰(zhàn)略

2 0 1 2年3月6日，俄羅斯聯(lián)邦航天局（Roskosmos，現(xiàn)已更名為俄羅斯航天國家集團(tuán)）一致通過了《2030年前及未來俄羅斯航天活動發(fā)展戰(zhàn)略（草案）》。4月28日，俄羅斯聯(lián)邦政府審議并原則通過了該草案，并正式頒布了俄羅斯未來國家航天新戰(zhàn)略。新戰(zhàn)略對2030年前及未來俄羅斯航天發(fā)展的宏偉藍(lán)圖進(jìn)行了規(guī)劃，闡釋了俄羅斯制定航天活動的原則、目標(biāo)、預(yù)期成果、實(shí)施階段和途徑，為未來20年的俄羅斯航天發(fā)展指明了方向。2012年12月出臺的《2013－2020年俄羅斯航天活動國家規(guī)劃》是俄羅斯最重要的航天發(fā)展戰(zhàn)略之一，出臺該規(guī)劃的目的是為了滿足俄羅斯對航天活動成果的需求，樹立良好的國際形象，保持俄羅斯航天技術(shù)領(lǐng)先地位，鞏固俄羅斯聯(lián)邦在全球航天領(lǐng)域的競爭力。2012年發(fā)布的這2項(xiàng)未來航天發(fā)展戰(zhàn)略均涉及對地觀測內(nèi)容，其后發(fā)布的戰(zhàn)略也多涉及到俄羅斯對地觀測體系建設(shè)和能力完善的內(nèi)容。

恢復(fù)、鞏固、突破三步走，促對地觀測衛(wèi)星上臺階

《2030年前及未來俄羅斯航天活動發(fā)展戰(zhàn)略（草案）》對俄羅斯在航天領(lǐng)域未來遠(yuǎn)期的發(fā)展目標(biāo)、發(fā)展方向等進(jìn)行了規(guī)劃：2015年恢復(fù)能力；2020年鞏固能力；2030年實(shí)現(xiàn)突破；2030年后要保持突破并繼續(xù)發(fā)展。2030發(fā)展戰(zhàn)略中多處涉及到俄羅斯對地觀測能力的建設(shè)規(guī)劃：在“未來遠(yuǎn)期航天活動的原則”章節(jié)中明確提出，“俄羅斯將鼓勵創(chuàng)新型定向企業(yè)持續(xù)發(fā)展對地遙感設(shè)備的商業(yè)制造能力”；在“2030年及未來俄羅斯航天發(fā)展戰(zhàn)略的優(yōu)先方向”章節(jié)中提出，“為滿足社會經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、國防與國家安全的需求，要發(fā)展對地觀測技術(shù)和服務(wù)”；在“突破性的工藝技術(shù)”章節(jié)中明確指出，要在“光學(xué)和雷達(dá)對地觀測領(lǐng)域”獲得技術(shù)突破。

《2013－2020年俄羅斯航天活動國家規(guī)劃》中明確提出，“在地球遙感和氣象觀測方面”，俄羅斯計(jì)劃將實(shí)現(xiàn)“在軌航天器增至24個，通過部署全新的空間系統(tǒng)來進(jìn)行測繪、自然環(huán)境監(jiān)測以及緊急情況實(shí)時監(jiān)測，以確保合理的農(nóng)業(yè)、水利管理和其他活動，并對北極地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測”。

重視民商用對地觀測衛(wèi)星及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

俄羅斯在《2030年及未來俄羅斯航天活動發(fā)展戰(zhàn)略（草案）》中明確提出，將鼓勵創(chuàng)新型定向企業(yè)持續(xù)發(fā)展對地遙感設(shè)備的商業(yè)制造能力；還特別在2014年修改了航天活動規(guī)劃，制定了推進(jìn)國內(nèi)航天產(chǎn)業(yè)搶占國際市場份額的明確目標(biāo)。在民用航天項(xiàng)目增加投資，以及將航天機(jī)構(gòu)俄羅斯聯(lián)邦航天局轉(zhuǎn)變成一家商業(yè)化的公司。當(dāng)前的工作重點(diǎn)調(diào)整為“安加拉”（Angara）運(yùn)載火箭系列、通信衛(wèi)星和對地觀測衛(wèi)星的發(fā)展。

2 俄羅斯對地觀測衛(wèi)星體系及系統(tǒng)能力

俄羅斯目前形成了包含地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星及低地球軌道（LEO）衛(wèi)星，兼顧軍、民、商，涵蓋光學(xué)與雷達(dá)成像/探測手段的對地觀測衛(wèi)星體系。

在軍用衛(wèi)星方面，形成了涵蓋光學(xué)與雷達(dá)成像的天基偵察體系，其返回式衛(wèi)星全色分辨率達(dá)到0.2m，傳輸型光學(xué)成像偵察衛(wèi)星全色分辨率約達(dá)到0.3m，雷達(dá)衛(wèi)星分辨率達(dá)到1m。

在民用衛(wèi)星方面，俄羅斯形成了GEO和LEO衛(wèi)星組成的對地觀測體系。氣象衛(wèi)星方面，具備光學(xué)、微波探測能力，但在軌衛(wèi)星數(shù)量較少，使俄羅斯在氣象觀測方面還非常依賴他國的氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)；在資源與環(huán)境衛(wèi)星方面，目前主要以光學(xué)為主，形成資源－P系列與“老人星”（Kanopus）系列組成的詳查與普查相結(jié)合的對地觀測體系，全色分辨率最高達(dá)1m、多光譜分辨率3m、高光譜成像分辨率30m。

在商用衛(wèi)星方面，俄羅斯處于發(fā)展起步階段，目前主要以發(fā)展小微衛(wèi)星為途徑，并處于在軌驗(yàn)證或預(yù)研階段。俄羅斯尚無如美國數(shù)字地球公司（DigitalGlobe）、歐洲空客防務(wù)與航天公司（ADS）、印度安特克斯公司（Antrix）等大型商業(yè)對地觀測衛(wèi)星運(yùn)營商，剛成立的人造衛(wèi)星公司（SPUTNIX）、達(dá)斡利亞宇航公司（Dauria Aerospace）等運(yùn)營商也無法與美國天空盒子成像公司（Skybox Imaging）、行星實(shí)驗(yàn)室公司（Planetlab）等微小衛(wèi)星商業(yè)運(yùn)營商匹敵。為了彌補(bǔ)商業(yè)衛(wèi)星的不足，俄羅斯民用資源－DK、P和老人星－V衛(wèi)星圖像也參與商業(yè)銷售。

俄羅斯對地觀測衛(wèi)星體系組成與在軌衛(wèi)星數(shù)量統(tǒng)計(jì)（截至2016年3月底）

軍用衛(wèi)星處于能力恢復(fù)期

俄羅斯近2年來高度重視成像偵察衛(wèi)星體系的構(gòu)建，體系中增加了軍用光學(xué)測繪衛(wèi)星和高分辨率合成孔徑雷達(dá)（SAR）成像偵察衛(wèi)星；發(fā)射了多顆高水平衛(wèi)星，在一定程度上恢復(fù)了在軌偵察監(jiān)視能力。目前，在軌衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到5顆，與美國在數(shù)量上的差距逐步縮小。其中，光學(xué)成像偵察衛(wèi)星2顆，光學(xué)測繪衛(wèi)星2顆，雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星1顆。

（1）光學(xué)成像偵察衛(wèi)星

在光學(xué)成像偵察衛(wèi)星方面，形成以“角色”（Persona）傳輸型高分辨率衛(wèi)星為主、琥珀－4K2M （Yantar－4K2M）返回型衛(wèi)星為輔的光學(xué)成像偵察衛(wèi)星體系?！敖巧笔抢^“薔薇輝石”（Orlets）系列和“阿爾康”（Arkon）系列傳輸型光學(xué)成像偵察衛(wèi)星之后，俄羅斯研制的新一代傳輸型成像偵察衛(wèi)星?！敖巧笔嵌砹_斯現(xiàn)役成像偵察衛(wèi)星的主力型號。

俄羅斯分別于2008年7月27日、2013年6月7日和2015年6月23日發(fā)射了“角色”衛(wèi)星。該衛(wèi)星的主承包商為俄羅斯進(jìn)步國家航天火箭科研生產(chǎn)中心（TsSKB-Progress，前俄羅斯進(jìn)步中央設(shè)計(jì)局），有效載荷由列寧格勒光學(xué)機(jī)械聯(lián)合體（LOMO）、俄羅斯瓦維洛夫國家光學(xué)研究所（Vavilov State Optical Institute）和光學(xué)科研生產(chǎn)聯(lián)合體（NPO Opteks）研制，俄羅斯航天部隊(duì)負(fù)責(zé)衛(wèi)星的發(fā)射和運(yùn)行管理。

“角色”衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)采用三鏡消像散的科爾斯（Korsch）型望遠(yuǎn)鏡，光學(xué)口徑1.5m，焦距20m，f/13.3。相機(jī)焦平面單元由光學(xué)科研生產(chǎn)聯(lián)合體研制，采用俄羅斯電子光導(dǎo)科研生產(chǎn)聯(lián)合公司（ELAR）研制的ELCT1080v1U型CCD器件，像元尺寸9μm?！敖巧毙l(wèi)星星下點(diǎn)全色分辨率0.3m，是俄羅斯目前分辨率最高的傳輸型成像衛(wèi)星。

近年，俄羅斯在一定程度上還依靠返回式衛(wèi)星進(jìn)行成像偵察任務(wù)，琥珀－4K2M是近10年發(fā)展的返回式光學(xué)成像偵察衛(wèi)星的最新型號，首發(fā)于2004年9 月25日，后約以每年1顆的頻率進(jìn)行發(fā)射，目前已發(fā)射了10顆，末次發(fā)射是2015年6月5日。該系列衛(wèi)星分辨率高達(dá)0.2m，在軌壽命約100天。

（2）光學(xué)測繪衛(wèi)星

在軍用光學(xué)測繪衛(wèi)星方面，俄羅斯彌補(bǔ)了長期以來無軍用傳輸型光學(xué)測繪衛(wèi)星的空白。2015年2月27日，俄羅斯成功發(fā)射了獵豹－M1衛(wèi)星，2016年3月又成功發(fā)射了獵豹－M2衛(wèi)星。獵豹－M衛(wèi)星放棄了“琥珀”衛(wèi)星平臺，采用了模塊化結(jié)構(gòu)，相機(jī)分辨率1.1～1.35m，幅寬60km，有7個工作譜段。衛(wèi)星還攜帶了激光測高系統(tǒng)，能夠針對很多地區(qū)難以獲取地面控制點(diǎn)的情況，進(jìn)一步提高了測量精度。這些衛(wèi)星將使俄羅斯具備全球高時效性軍用地圖測繪能力，為其軍事斗爭提供關(guān)鍵支撐。

（3）雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星

在雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星方面，俄羅斯填補(bǔ)了20余年無雷達(dá)成像衛(wèi)星可用的嚴(yán)重短板，分別于2013年6月27日和2014年12月19日發(fā)射了新型SAR衛(wèi)星—禿鷹－1（編號COSMOS－2487）以及禿鷹－E1（編號COSMOS－2503）雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星。該系列衛(wèi)星質(zhì)量約1150kg，采用S頻段拋物面天線，具有聚束、條帶和掃描3種成像模式，可實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星兩側(cè)成像，入射角為20°～55°，視場范圍為每側(cè)500km。聚束模式分辨率1m，幅寬10～20km；條帶模式分辨率1～3m，幅寬10～15km；掃描SAR模式分辨率5～30m，幅寬20～150km，并具備一定的立體觀測和干涉測量能力。

“禿鷹”衛(wèi)星

“禿鷹”與上代鉆石－1（Almaz－1）衛(wèi)星相比，在技術(shù)指標(biāo)上有極大提升，鉆石－1也攜帶S頻段SAR，分辨率僅為10～15m，幅寬30～45km。

民用衛(wèi)星初步形成規(guī)模

近年來，俄羅斯重視民用衛(wèi)星的發(fā)展，將民用遙感衛(wèi)星作為近20年俄羅斯航天發(fā)展戰(zhàn)略中的重要領(lǐng)域。

在氣象衛(wèi)星方面，俄羅斯發(fā)展有“流星”系列極軌衛(wèi)星和電子－L地球靜止軌道衛(wèi)星?，F(xiàn)役流星－M衛(wèi)星是第五代極軌衛(wèi)星，總體性能與美國“諾阿”（NOAA）系列衛(wèi)星相當(dāng)，搭載有分辨率為50m/100m的3通道多光譜相機(jī)、分辨率為500m/1km的X頻段側(cè)視雷達(dá)，以及分辨率為35km的超光譜紅外光譜儀。俄羅斯目前沒有專用的海洋衛(wèi)星在軌運(yùn)行，主要采取氣象衛(wèi)星搭載海洋環(huán)境探測載荷的發(fā)展方式。流星－M衛(wèi)星裝載有MTVZA-GY微波輻射計(jì)，用來探測陸地和海洋表面、大氣的含水量、全球大氣溫度和濕度的垂直分布。該微波輻射計(jì)的觀測頻率為10.6～183GHz，有29個探測通道，掃描方式為圓錐掃描。電子－L衛(wèi)星是第二代GEO衛(wèi)星，性能與歐洲“第二代氣象衛(wèi)星”（MSG）相當(dāng)：3個可見光通道的分辨率為1km、7個紅外通道的分辨率為1～4km。

在資源與環(huán)境衛(wèi)星方面，目前有4顆“資源”系列高分辨率光學(xué)成像衛(wèi)星在軌。最新發(fā)射的一顆為資源－P3，該衛(wèi)星設(shè)計(jì)與資源－P1、P2相同。

資源－P3運(yùn)行于高約470km、傾角97.276°的太陽同步軌道（SSO），重訪周期為3天，設(shè)計(jì)壽命5年，發(fā)射質(zhì)量約5920kg，由俄羅斯進(jìn)步國家航天火箭科研生產(chǎn)中心基于資源－DK平臺建造。資源－P3具有在45s內(nèi)側(cè)擺45°的能力，無地面控制點(diǎn)圖像定位精度為10～15m。

“禿鷹”衛(wèi)星成像模式（左圖為聚束模式，右圖為條帶模式）

資源－P3的有效載荷包括Geoton－2相機(jī)、寬覆蓋多光譜載荷（WCME）和高光譜載荷（HSE）。Geoton－2相機(jī)為全色/多光譜高分辨率相機(jī)，采用折射成像，全色分辨率1m、多光譜分辨率4m，幅寬38km。WCME載荷包括高分辨率（HR）-寬覆蓋多光譜和中分辨率（AR）-寬覆蓋多光譜2臺相機(jī)。其中，HR-寬覆蓋多光譜相機(jī)全色分辨率11.9m，5通道多光譜分辨率23.8m，幅寬97.2km；AR-寬覆蓋多光譜相機(jī)全色分辨率59.4m，5通道多光譜分辨率118.8m，幅寬441.6km。2臺相機(jī)同步工作，共同完成多光譜成像任務(wù)。HSE載荷共有216個通道，光譜分辨率5～10nm，空間分辨率25～30m，幅寬30km。此外，資源－P還具有1：10000比例尺測繪能力。

資源－P3衛(wèi)星拍攝的圖片

老人星－V－1是民用地球資源衛(wèi)星，首發(fā)星于2012年7月22日發(fā)射，為俄羅斯航天局（RSA，現(xiàn)更名為俄羅斯航天國家集團(tuán)）、俄羅斯聯(lián)邦水文氣象和環(huán)境監(jiān)測局（Roshydromet/Planeta）和俄羅斯緊急事務(wù)管理局（EMERCOM）提供災(zāi)害監(jiān)測能力，同時還為俄羅斯聯(lián)邦自然資源和生態(tài)部、俄羅斯科學(xué)院等其他用戶提供服務(wù)。老人星－V－1衛(wèi)星運(yùn)行在高約500km、傾角97.5°的太陽同步圓軌道。該衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量473kg，有效載荷質(zhì)量108kg，設(shè)計(jì)壽命5～7年。衛(wèi)星在俯仰和滾動方向具有±40°的側(cè)擺能力。老人星－V－1衛(wèi)星有效載荷為全色成像系統(tǒng)（PSS）、多光譜成像系統(tǒng)（MSS）和多光譜掃描儀（MSU－200）。PSS全色分辨率2.1m，幅寬23.5km；MSS提供4個譜段的多光譜圖像，空間分辨率10.5m，幅寬20.2km；MSU－200主要提供陸地和海面以及冰層覆蓋的圖像，空間分辨率為25m，幅寬250km。

商用衛(wèi)星處于發(fā)展初期

俄羅斯的商用衛(wèi)星處于發(fā)展初期，相關(guān)衛(wèi)星處于在軌技術(shù)演示驗(yàn)證或預(yù)研階段。

2011年，俄羅斯成立了航天技術(shù)初創(chuàng)公司—人造衛(wèi)星公司，該公司主要從事小微衛(wèi)星及其應(yīng)用系統(tǒng)的研制，其首顆商業(yè)衛(wèi)星于2014年6月19日成功發(fā)射。該衛(wèi)星名為“平板衛(wèi)星”，質(zhì)量為26.2kg，設(shè)計(jì)壽命1年，造價約為100萬美元，衛(wèi)星用于地球遙感監(jiān)測，分辨率約為15m。發(fā)展該衛(wèi)星的目的主要是對小微衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行演示驗(yàn)證，人造衛(wèi)星公司計(jì)劃在2020年前建成1m分辨率業(yè)務(wù)型小型衛(wèi)星星座。

2014年5月12日，俄羅斯達(dá)斡利亞宇航公司與西班牙依萊克諾德莫斯公司（Elecnor Deimos）宣布將聯(lián)合建立名為“德莫斯-英仙座”（Deimos Perseus）的由9顆衛(wèi)星組成的對地觀測衛(wèi)星星座，為農(nóng)業(yè)、森林和商業(yè)運(yùn)營監(jiān)測等應(yīng)用提供多光譜對地觀測圖像。

“德莫斯-英仙座”包括8顆英仙座－O衛(wèi)星和1顆德莫斯－1（Deimos－1）衛(wèi)星，該星座將以大約每天1次的重訪頻率對地球進(jìn)行多光譜成像。達(dá)斡利亞宇航公司已于2013年10月獲得了I2BF全球投資公司2000萬美元的投資，用于構(gòu)建其“德莫斯-英仙座”。德莫斯－1衛(wèi)星已于2009年成功發(fā)射，該衛(wèi)星由依萊克諾德莫斯公司與薩瑞衛(wèi)星技術(shù)公司（SSTL）基于后者的微小衛(wèi)星－1（MicroSat－1）模塊化小衛(wèi)星平臺聯(lián)合研制，分辨率22m，具有綠色、紅色和近紅外3個譜段。而8顆英仙座－O衛(wèi)星將搭載與德莫斯－1衛(wèi)星相似的相機(jī)，2個系列的衛(wèi)星具有相同的分辨率和光譜范圍。

為了使用戶便于使用“德莫斯-英仙座”衛(wèi)星星座的產(chǎn)品，達(dá)斡利亞宇航公司的子公司—云對地觀測公司（CloudEO）將提供云服務(wù)，方便用戶獲取對地觀測數(shù)據(jù)。應(yīng)用開發(fā)者、地理空間數(shù)據(jù)用戶和服務(wù)提供者可以利用云服務(wù)存儲和獲取衛(wèi)星圖像。

目前，達(dá)斡利亞宇航公司和依萊克諾德莫斯公司已于2014年6月19日發(fā)射了2顆攜帶船只“自動識別系統(tǒng)”（AIS）的英仙座－M海事監(jiān)視衛(wèi)星。英仙座－M和O均由康能普視系統(tǒng)公司（Canopus Systems）研制，該公司位于美國山景城，是達(dá)斡利亞宇航公司的子公司。此外，達(dá)斡利亞宇航公司于2014年7月8日發(fā)射了名為DX－1的通信技術(shù)試驗(yàn)微衛(wèi)星?？梢?，俄羅斯達(dá)斡利亞宇航公司在小微衛(wèi)星領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的技術(shù)成果，未來成功發(fā)射英仙座－O衛(wèi)星星座的可能性很高，將帶動俄羅斯商業(yè)對地觀測能力的發(fā)展。

3 俄羅斯對地觀測衛(wèi)星發(fā)展面臨的問題

近年，俄羅斯對地觀測衛(wèi)星發(fā)射事故時有發(fā)生、衛(wèi)星在軌故障頻發(fā)。同時，在對地觀測衛(wèi)星體系完整性上，與美、歐還存在較大差距。

發(fā)射事故時有發(fā)生，衛(wèi)星在軌故障頻發(fā)

近年，俄羅斯對地觀測衛(wèi)星多次遭遇發(fā)射失敗或在軌工作異常。綜合來看，俄羅斯軍用成像偵察衛(wèi)星和民用對地觀測衛(wèi)星在軌故障大多由于產(chǎn)品質(zhì)量低和電子器件可靠性差所致。

2 0 1 1年2月1日，“隆聲”/“微風(fēng)”（ROCKOT/Briz）上面級火箭將軍用測地衛(wèi)星—測地-IK－2（GEO-IK－2）送入錯誤軌道，隨后太陽敏感器又發(fā)生故障，進(jìn)而失去控制，所有挽回措施也全部失敗，2011年6月，俄羅斯宣布衛(wèi)星丟失。

2015年12月5日，俄羅斯海洋與氣象衛(wèi)星老人星－ST1由于火箭分離系統(tǒng)故障，衛(wèi)星沒有被送至預(yù)定軌道，最終再入地球大氣層。該衛(wèi)星發(fā)射失敗，使俄羅斯在海洋觀測上遭遇了較為嚴(yán)重的損失。

資源－P3也險(xiǎn)些發(fā)射失敗，第一次發(fā)射是在2016年3月12日，就在火箭發(fā)動機(jī)點(diǎn)火前的一剎那，系統(tǒng)發(fā)出了“發(fā)動機(jī)自動關(guān)閉”錯誤。2h后，俄方公布，發(fā)射中斷的原因是飛行控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了一個缺失信號，問題出在火箭點(diǎn)火器上。由于錯過了僅有的10s發(fā)射窗口，發(fā)射時間推遲了24h。3月13日，衛(wèi)星成功發(fā)射，3月17日，俄羅斯航天國家集團(tuán)（原俄羅斯聯(lián)邦航天局）宣布資源－P3成功抵達(dá)運(yùn)行軌道，目前已傳回了測試圖像。

俄羅斯對地觀測衛(wèi)星后續(xù)發(fā)展計(jì)劃

同時，俄羅斯對地觀測衛(wèi)星在軌故障也頻繁發(fā)生。在軍用對地觀測衛(wèi)星方面，光學(xué)成像偵察衛(wèi)星和雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星近年的發(fā)展均暴露出俄羅斯新型軍用衛(wèi)星可靠性較低的問題。

角色－1光學(xué)成像偵察衛(wèi)星于2008年7月發(fā)射，但衛(wèi)星入軌后不久就由于空間輻射導(dǎo)致了電路故障，造成整星失效。經(jīng)過近5年的改進(jìn)，角色－2衛(wèi)星于2013年6月發(fā)射，但不久就出現(xiàn)星上存儲器故障問題，有50%存儲器失效。2014年，俄羅斯上傳了新的軟件，將衛(wèi)星重新激活。據(jù)報(bào)道，就在馬航MH17失聯(lián)事件前，角色－2衛(wèi)星及時地恢復(fù)了工作狀態(tài)。

禿鷹－E1衛(wèi)星于2014年12月發(fā)射，據(jù)西方媒體報(bào)道，禿鷹－E1衛(wèi)星于2015年4月中旬發(fā)生異常，原因暫不得而知。有一種解釋是，禿鷹－E1衛(wèi)星的異常與俄羅斯為埃及研制的埃及衛(wèi)星－2（EgyptSat－2）失效相關(guān)，后者于2014年4月12日發(fā)生星上計(jì)算機(jī)故障，導(dǎo)致衛(wèi)星失效。2015年9月，禿鷹－1衛(wèi)星雷達(dá)出現(xiàn)故障，使整星失效。若西方媒體報(bào)道屬實(shí)，俄羅斯目前僅有1顆禿鷹－E1衛(wèi)星可用，偵察功能或不能完全發(fā)揮。

此外，2顆極軌流星－M氣象衛(wèi)星分別暴露出低溫制冷器故障和雷達(dá)系統(tǒng)故障，導(dǎo)致紅外成像儀和雷達(dá)載荷2類十分重要的氣象衛(wèi)星有效載荷功能無法發(fā)揮作用。2016年3月發(fā)射的資源－P3的一副太陽電池翼未能正常開啟，半張開的太陽電池翼阻擋了星跟蹤器的視線，幸運(yùn)的是，該衛(wèi)星還攜帶了另一套用于確定衛(wèi)星姿態(tài)的系統(tǒng)。盡管俄羅斯航天國家集團(tuán)宣布太陽電池翼問題對成像性能影響不大，但單側(cè)太陽電池翼問題必然影響衛(wèi)星功率，最終影響衛(wèi)星在軌壽命。

對地觀測體系尚不完整

在體系完整性上，軍用衛(wèi)星方面，俄羅斯已發(fā)展光學(xué)和雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星，體系較為完整；但在民用方面，美、歐已發(fā)展眾多類型的遙感衛(wèi)星，發(fā)展了激光/雷達(dá)海洋測高、海洋鹽度探測、降雨測量、土壤濕度測量、碳監(jiān)測和重磁力等一系列專用衛(wèi)星或載荷，具備了非常精細(xì)化的探測能力，可見俄羅斯在民用對地觀測衛(wèi)星體系方面還存在較大差距。

4 發(fā)展趨勢

在目前已發(fā)射的衛(wèi)星基礎(chǔ)上，俄羅斯規(guī)劃了各型號后續(xù)衛(wèi)星系統(tǒng)，在軍、民兩個領(lǐng)域多為改進(jìn)型衛(wèi)星，在商業(yè)領(lǐng)域，俄羅斯計(jì)劃以小微衛(wèi)星為突破口，利用立方體衛(wèi)星平臺，發(fā)展一系列中高分辨率的衛(wèi)星星座。

俄羅斯極少公布軍用偵察監(jiān)視衛(wèi)星的發(fā)展計(jì)劃，而較多發(fā)布關(guān)于民用對地觀測衛(wèi)星的發(fā)展計(jì)劃。根據(jù)2015年最新的發(fā)布信息，俄羅斯將繼續(xù)發(fā)展“老人星”系列；完善資源－P系列，預(yù)期在2020年發(fā)射資源－PM衛(wèi)星，分辨率達(dá)到0.5m；完善由流星－M系列極軌氣象衛(wèi)星和電子－L系列靜止軌道氣象衛(wèi)星組成的氣象水文監(jiān)測衛(wèi)星系統(tǒng)等。

此外，俄羅斯還將發(fā)展一系列新型民用衛(wèi)星，包括發(fā)展S頻段禿鷹－FKA系列和X頻段Obzor－R系列SAR衛(wèi)星，最高分辨率達(dá)到1m，以彌補(bǔ)民用雷達(dá)對地觀測的不足；開發(fā)由低軌道和大橢圓軌道衛(wèi)星組成的“北極”（Arctica）系列極區(qū)監(jiān)測衛(wèi)星系統(tǒng)。預(yù)計(jì)在2020年構(gòu)成地球靜止軌道、大橢圓軌道、低地球軌道衛(wèi)星構(gòu)成的較為完整的民用對地觀測衛(wèi)星體系，衛(wèi)星總數(shù)量達(dá)到25顆。

除增強(qiáng)衛(wèi)星性能，完善體系外，俄羅斯還在國際合作方面重視對地觀測衛(wèi)星及配套系統(tǒng)的出口，積極擴(kuò)張?jiān)?dú)聯(lián)體國家、中東和非洲對地觀測衛(wèi)星制造市場。目前，已為白俄羅斯、埃及、南非研制了對地觀測衛(wèi)星－4，未來已計(jì)劃和白俄羅斯合作研制貝爾卡－2（BelKa－2）衛(wèi)星。

在2015年莫斯科國際航空航天展（MAKS－2015）上，俄羅斯的2家公司和伊朗的伯顏-丹尼什-沙赫公司（Bonyan Danesh Shargh）簽署了合作建造伊朗對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)的協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，俄羅斯的NPK BARL公司將負(fù)責(zé)建立地面接收站，另一家企業(yè)俄羅斯機(jī)電科學(xué)研究所（VNIIEM）負(fù)責(zé)衛(wèi)星的研發(fā)和發(fā)射工作，伯顏-丹尼什-沙赫公司負(fù)責(zé)整個對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)的運(yùn)營。根據(jù)協(xié)議，伊朗對地觀測衛(wèi)星系統(tǒng)由老人星－V1的升級版衛(wèi)星組成，衛(wèi)星發(fā)射時間暫定于2018年。

俄羅斯獵豹－M衛(wèi)星在軌示意圖

5 總結(jié)

整體上，俄羅斯對地觀測衛(wèi)星處于能力恢復(fù)和能力提升的階段。在發(fā)展過程中，還接連遭遇發(fā)射失敗和在軌衛(wèi)星故障頻發(fā)等問題。但總體來看，隨著相關(guān)航天發(fā)展戰(zhàn)略的深化實(shí)施，俄羅斯的對地觀測能力將按照戰(zhàn)略規(guī)劃穩(wěn)步發(fā)展，在2030年左右有望實(shí)現(xiàn)恢復(fù)其航天大國的實(shí)力。

具體來說，在對地觀測衛(wèi)星方面，軍、民、商領(lǐng)域?qū)⑼桨l(fā)展。在軍用對地觀測衛(wèi)星體系較為完整的基礎(chǔ)上，未來的工作重點(diǎn)是增強(qiáng)衛(wèi)星在軌數(shù)量，提升衛(wèi)星性能；民用衛(wèi)星體系將更加完整，覆蓋不同軌道、不同探測體制；商業(yè)衛(wèi)星將以小微衛(wèi)星星座為途徑，實(shí)現(xiàn)俄羅斯在商業(yè)對地觀測領(lǐng)域的突破。此外，將更加重視國際合作，力圖以航天實(shí)力和航天外交鞏固俄羅斯的大國地位。

陸征/本文編輯

Development of Russian Earth Observation Satellites