黃晨 李莉 梁小虎(遙感信息研究所 跟蹤與通信技術(shù)研究所)
近幾年,美國、歐洲、俄羅斯、印度等國家或地區(qū)均處于電子偵察衛(wèi)星升級換代或能力形成的關(guān)鍵期,尤其是美國和印度的發(fā)展動向值得密切關(guān)注。2019年,印度發(fā)射了其首顆電子偵察衛(wèi)星,取得突破性進展;美國則正在研發(fā)新型換代衛(wèi)星和新技術(shù),如大規(guī)?;ヂ?lián)互通互操作的網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星體系技術(shù)、時敏目標(biāo)監(jiān)視技術(shù)、商用射頻信號接收定位系統(tǒng)及技術(shù)等??梢灶A(yù)見,這些即將落地的換代衛(wèi)星及新技術(shù)具備更先進的觀測能力,達到一定在軌規(guī)模后,全球電子偵察衛(wèi)星的作戰(zhàn)能力將實現(xiàn)一次重大飛躍。
目前,國外在軌運行的電子偵察衛(wèi)星共計37顆,其中,美國26顆、歐洲4顆、俄羅斯6顆、印度1顆。美國是擁有電子偵察衛(wèi)星最多的國家。從目前國外在軌電子偵察衛(wèi)星數(shù)量和能力來看,美國占據(jù)絕對優(yōu)勢,歐洲和俄羅斯擁有偵察能力,印度實現(xiàn)“零的突破”。整體呈現(xiàn)美國領(lǐng)先、多國競相發(fā)展的態(tài)勢。
美國提出發(fā)展七層低軌軍用衛(wèi)星體系,計劃利用偵察監(jiān)視衛(wèi)星(含電子偵察衛(wèi)星)對時敏目標(biāo)進行監(jiān)視。此外,美國高度重視商業(yè)衛(wèi)星的軍用價值,進一步論證商業(yè)衛(wèi)星的服務(wù)能力,商用射頻信號接收定位系統(tǒng)和技術(shù)涌現(xiàn);歐洲和俄羅斯保持現(xiàn)有偵察能力,技術(shù)未見明顯推進,系統(tǒng)處于升級換代的過渡階段;印度則于2019年在電子偵察衛(wèi)星發(fā)展上取得突破性進展,成功發(fā)射了本國第一顆電子偵察衛(wèi)星。
現(xiàn)代戰(zhàn)爭對于信息優(yōu)勢、非對稱優(yōu)勢、精確打擊等方面的要求越來越高,而天基系統(tǒng)以其高邊疆的優(yōu)勢,在軍事作戰(zhàn)中的價值和戰(zhàn)略意義日益突出,其作用地位也從20世紀(jì)的信息支援逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閼?zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)級的作戰(zhàn)應(yīng)用。電子偵察衛(wèi)星作為天基偵察監(jiān)視系統(tǒng)的重要組成部分,其發(fā)展規(guī)律亦是如此。
美國正在積極探索新的作戰(zhàn)理論、戰(zhàn)略和管理條令。2019年,美國成立天軍(USSF),進一步體現(xiàn)美國將太空作為獨立作戰(zhàn)域的理念,太空從作為信息支援的配角向正面戰(zhàn)場的戰(zhàn)爭主角轉(zhuǎn)變。美國天軍和太空司令部(USSPACECOM)的職責(zé),從原先的信息支援已經(jīng)調(diào)整為作戰(zhàn)力量、戰(zhàn)斗部隊。
2019年7月,美國國防部航天發(fā)展局(SDA)公開發(fā)布“下一代國防太空體系架構(gòu)”項目征詢書,該架構(gòu)將由傳輸層、導(dǎo)航層、監(jiān)視層、威懾層、跟蹤層、作戰(zhàn)管理層以及支持層等7個功能層構(gòu)成,以大規(guī)模互聯(lián)互通互操作的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)為重要特征,在體系結(jié)構(gòu)上徹底顛覆傳統(tǒng)理念,將實現(xiàn)美國太空體系抗毀和軍事作戰(zhàn)能力躍升。該體系意圖在低軌部署一個骨干性的、具備互聯(lián)互通的架構(gòu),并以此為基礎(chǔ),搭載偵察監(jiān)視、導(dǎo)彈預(yù)警、空間態(tài)勢感知等載荷??醋o層是該體系架構(gòu)的重要組成部分,將由約200顆小衛(wèi)星構(gòu)成,涵蓋光學(xué)、雷達和電子偵察??醋o層系統(tǒng)將基于時敏目標(biāo)監(jiān)視技術(shù),目的是對導(dǎo)彈發(fā)射車等高價值目標(biāo)進行監(jiān)視,從而實現(xiàn)導(dǎo)彈發(fā)射前打擊。
除了重視天基系統(tǒng)的體系發(fā)展外,偵察監(jiān)視衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展也越來越得到重視,逐漸呈現(xiàn)出軍用商用結(jié)合的特征,新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。
在新體系發(fā)展需求的牽引下,大規(guī)模星群的智能規(guī)劃、調(diào)度、協(xié)同等人工智能(AI)技術(shù)成為構(gòu)建新體系必不可少的關(guān)鍵技術(shù)。大規(guī)模衛(wèi)星星座智能組網(wǎng)技術(shù)方面,美國國防高級研究計劃局(DARPA)持續(xù)推進“黑杰克”(BlackJack)項目,力圖實現(xiàn)大規(guī)模星座自主控制,同時發(fā)展通用接口實現(xiàn)軍用載荷和商業(yè)平臺的兼容;在應(yīng)用技術(shù)方面,試圖利用先進計算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等商業(yè)能力,挖掘美國偵察監(jiān)視系統(tǒng)獲取的海量數(shù)據(jù),獲取其中蘊含的真實意義,結(jié)合先進態(tài)勢感知和指揮控制能力,先敵掌握戰(zhàn)場態(tài)勢。
同時,新興商業(yè)公司的能力迅速發(fā)展,得到美國國家偵察局(NRO)的重視。例如,美國鷹眼360公司(HawkEye360)已具備射頻信號定位能力,并推出首款射頻產(chǎn)品RFGeo,實現(xiàn)信號業(yè)務(wù)拓展,可覆蓋特高頻(UHF)和L頻段。
從20世紀(jì)60年代發(fā)射第一顆電子偵察衛(wèi)星開始,美國至今已發(fā)射各軌道偵察衛(wèi)星近150顆。
依照發(fā)射時間和衛(wèi)星運行壽命,目前美國在軌運行的電子偵察衛(wèi)星分布在低軌、地球同步和大橢圓三種軌道,共4型26顆(包括6顆“顧問”、3顆“水星”、5顆“軍號”/“改進型軍號”和12顆“天基廣域監(jiān)視系統(tǒng)”),形成了高低軌配合、多星組網(wǎng)運行、多種手段相組合的電子偵察衛(wèi)星體系。
美國電子偵察衛(wèi)星發(fā)展情況
2019年4月,美國航天發(fā)展局在第35屆航天研討會上公布了未來在低軌建設(shè)包括看護層、空間傳輸層和跟蹤層等在內(nèi)的多層次、功能性衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的設(shè)想。美軍試圖以空間信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),構(gòu)建創(chuàng)新型低軌軍用衛(wèi)星體系。此外,美國還積極發(fā)展商業(yè)射頻信號接收定位衛(wèi)星。2019年2月,HawkEye360公司對已在軌的首批3顆“鷹”(Hawk)衛(wèi)星進行射頻信號定位測試,驗證對船載“自主識別系統(tǒng)”(AIS)信號和海事雷達信號的定位能力。該公司首款產(chǎn)品RFGeo能夠確定并定位位置廣泛的射頻發(fā)射器,如導(dǎo)航雷達、VH按鍵通話無線電、衛(wèi)星終端和緊急信標(biāo)等。
歐洲目前共有4顆電子偵察衛(wèi)星在軌運行,分別為電子情報衛(wèi)星-E12、E24、W11和W23衛(wèi)星(ELISA-E12、E24、W11和W23),均由法國發(fā)射。
法國曾于2004年12月成功發(fā)射“蜂群”(ESSAIM)實驗型電子偵察小衛(wèi)星,采用4顆衛(wèi)星編隊方式運行,系法國首次純粹用于信號偵察的星座。“蜂群”衛(wèi)星是實驗型小衛(wèi)星,現(xiàn)已失效。2011年12月,法國成功發(fā)射4顆ELISA電子偵察衛(wèi)星,主要用于對地面雷達信號的探測。4顆衛(wèi)星彼此相距約數(shù)千米,可在偵察雷達信號的同時進行信息交互,實現(xiàn)聯(lián)合信號定位。
截至目前,歐洲電子偵察衛(wèi)星能力現(xiàn)狀維持在現(xiàn)役衛(wèi)星水平,技術(shù)發(fā)展并未有明顯推進。
蘇聯(lián)/俄羅斯于1967年開始發(fā)射電子偵察衛(wèi)星,均混編于“宇宙”(Cosmos)系列衛(wèi)星,比美國晚5年。目前已發(fā)射了約200顆(含電子型海洋監(jiān)視衛(wèi)星),主要包括LEO衛(wèi)星和GEO衛(wèi)星。
2009年11月,俄羅斯航天部隊成功發(fā)射了新一代空間監(jiān)視與目標(biāo)指示“藤蔓”(Liana)系統(tǒng)的首顆衛(wèi)星—蓮花-S(Lotos-S)型電子偵察衛(wèi)星,該衛(wèi)星正逐步取代處女地-2(Tselina-2)電子偵察衛(wèi)星和US-PM系列的電子型海洋監(jiān)視衛(wèi)星。
近年來,除導(dǎo)航衛(wèi)星和通信衛(wèi)星系統(tǒng)相對完整外,俄羅斯新一代軍用衛(wèi)星發(fā)展緩慢,導(dǎo)彈預(yù)警、成像偵察和電子偵察等衛(wèi)星系統(tǒng)在軌數(shù)量嚴(yán)重不足。目前只有6顆電子偵察衛(wèi)星在軌,均運行在LEO軌道,即2007年6月發(fā)射的處女地-2衛(wèi)星、2009年11月發(fā)射的蓮花-S(Cosmos-2455)、2014年12月發(fā)射的第2顆蓮花-S(Cosmos-2502)、2017年12月發(fā)射的第3顆蓮花-S(Cosmos-2524)、2018年12月發(fā)射的第4顆蓮花-S(Cosmos-2528)和2021年2月發(fā)射的蓮花-S1(Cosmos-2549)。此前的處女地-2電子偵察衛(wèi)星和US-PM系列的電子型海洋監(jiān)視衛(wèi)星均已失效。
與美國相比,俄羅斯的電子偵察衛(wèi)星發(fā)展相對緩慢,基本依靠現(xiàn)役已有型號衛(wèi)星提供相對有限的情報收集能力。
蘇聯(lián)/俄羅斯電子偵察衛(wèi)星發(fā)展情況
2019年4月1日,印度發(fā)射了其首顆電子偵察衛(wèi)星—“電磁情報收集衛(wèi)星”(EMISAT)。EMISAT質(zhì)量為436kg,采用印度小型衛(wèi)星-2(IMS-2)平臺,運行在太陽同步軌道(SSO),可提供電磁頻譜測量。該衛(wèi)星主要進行雷達信號監(jiān)測,搭載了在Kautilya計劃下發(fā)展的電子偵察載荷,其目的是探測、識別、定位電磁信號,包括軍用雷達等。
根據(jù)印度國防部2013-2014年度報告,Kautilya計劃是要發(fā)展天基電子偵察系統(tǒng),安裝在印度本土的小衛(wèi)星上。該系統(tǒng)通過記錄和分析所攔截到的信號,生成雷達的射頻特性信息,從而快速定位和識別地面雷達。
印度電子偵察衛(wèi)星EMISAT示意圖
眾所周知,軌道高度是影響電子偵察衛(wèi)星效能的重要指標(biāo)。高軌衛(wèi)星主要用于長時間連續(xù)監(jiān)視,低軌衛(wèi)星則主要用于對目標(biāo)的詳查和精確定位。從國外發(fā)展歷程來看,電子偵察衛(wèi)星體系均是包括低軌和高軌多軌道(LEO、GEO、HEO軌道)衛(wèi)星組成的偵察體系,實現(xiàn)依靠高軌偵察衛(wèi)星連續(xù)監(jiān)視,并引導(dǎo)低軌偵察衛(wèi)星進一步詳查的協(xié)同作戰(zhàn)。
此外,電子偵察衛(wèi)星通常集雷達、通信、測控、導(dǎo)航、數(shù)據(jù)鏈等多種偵察監(jiān)視任務(wù)于一身。目前發(fā)展趨勢是將其納入天基偵察監(jiān)視體系的一部分,與光學(xué)成像偵察衛(wèi)星、雷達成像衛(wèi)星等聯(lián)合,進一步提升電子偵察衛(wèi)星的手段效能。
單星向組網(wǎng)拓展,系統(tǒng)向體系轉(zhuǎn)變的發(fā)展趨勢逐漸成為主流。美軍提出以空間信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)構(gòu)建創(chuàng)新型七層低軌軍用衛(wèi)星體系,其中預(yù)計由200顆小衛(wèi)星組成看護層,力圖把握時敏目標(biāo)態(tài)勢,實現(xiàn)導(dǎo)彈發(fā)射前打擊,進一步顯現(xiàn)大規(guī)模星座組網(wǎng)的優(yōu)勢;印度加速偵察監(jiān)視體系建設(shè),形成了光學(xué)成像、雷達成像、電子偵察體系,分辨率大幅度提升。
天基偵察監(jiān)視體系已經(jīng)或正在完成從重戰(zhàn)略偵察向戰(zhàn)略與戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)偵察并重的方向轉(zhuǎn)變,尋求提升系統(tǒng)性能與體系化、彈性化的均衡發(fā)展。
電子偵察衛(wèi)星作為天基偵察體系的重要組成部分,未來將滿足戰(zhàn)略、戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)等多層次任務(wù)需求,將深度融入天地一體化作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò),衛(wèi)星系統(tǒng)智能自主互聯(lián)運行,實現(xiàn)對作戰(zhàn)指控能力和信息傳輸效率的大幅提升,進一步增強信息優(yōu)勢,支撐打贏未來戰(zhàn)爭。