俄罗斯光学成像侦察卫星现状 (上)_风闻

作者|  科罗廖夫

来源|  科罗廖夫的微博

　　1956年1月30日，苏联政府通过了关于研制人造卫星及其运载火箭的决议。随后不久，苏联国防部下达了研制成像侦察卫星的命令。苏联的首颗侦察卫星宇宙-4卫星于1962年4月26日被送入轨道，比美国的首颗侦察卫星发现者-1卫星(1959年2月28日)晚了3年多。据统计，截至2003年底，苏联/俄罗斯已发射成功的成像侦察卫星有824颗之多，远远超过世界其它各国所发射的这类卫星的总和。

苏联/俄罗斯的成像侦察卫星在俄罗斯文献中分为“天顶”、“琥珀”和“蔷薇辉石”等几大类别，按西方专家的分类法则分为八代。第五代和第八代属于数字传输型，其余各代均为胶卷回收型。前三代卫星早已被淘汰；现今使用的是第四代至第八代。第四代胶卷回收型卫星和第五代数字传输型卫星是俄罗斯当前成像侦察星队的主力阵容，其中前者用于执行详查任务，后者主要用于执行普查任务，也兼而执行详查任务。第六、七、八代卫星发射数量较少，似乎尚处于试验阶段。    

《卫星应用》2004.03 本文主要介绍俄罗斯成像侦察卫星的现状。应当指出，苏联/俄罗斯成像侦察卫星的命名系统相当复杂。这些卫星对外统一称为“宇宙XXXX(序号)”，对内则有不同的产品号(如11F695)、设计局名称(如琥珀-4K2)和国防部名称(如“钴”)。各代卫星的不同名称、任务、类型、地面分辨率、典型寿命和发射数量等，详见表1。

表一 苏联/俄罗斯各代成像侦察卫星概况

一、第四代“唬拍”胶卷回收型详查卫星

    1974年问世的第四代成像侦察卫星—“琥珀”(Yantar)高分辨率详查型卫星，包括琥珀-2K、琥珀-4K1和唬拍-4K2三种类型。这些卫星大约每周升轨一次，以克服大气阻力的影响。它们具有很强的轨道机动能力，因而可快速到达目标区执行详查任务。卫星携带2个小型胶卷回收舱，通过它们可定期或按需将已曝光胶卷送回地面。当卫星飞行结束时，载有相机系统和最后一部分胶卷的球形返回舱亦被回收，相机系统经整修后可供再用；而卫星的主体则要么在轨道上爆炸，要么再入大气层烧毁。    

1、琥珀-2K型    

琥珀-2K是这种卫星的设计局名称，其国防部名称为“凤凰”(Feniks)(图1)。卫星星体呈圆锥体，总长6.3m，最大和最小直径分别为2.7m和2.2m，重约6.6t，用太阳能帆板供电。星载主相机代号珍珠-4，镜头可伸缩，直径600mm，焦距约3000~4000mm(折叠光路)，地面分辨率优于0.5m。标准工作寿命为30天。    

卫星在平时通过定期升轨，保持在近地点约170~180km、远地点约320~350km的标准轨道上执行详查任务：在必要时通过机动变轨，可“俯冲”到160km的高度对特定目标成像。    

唬拍-2K卫星于1974年5月进行首次发射，1983年6月进行最后一次发射。总共发射了30颗，其中23颗成功，5颗部分成功，2颗失败。

图1 琥珀-2K/凤凰第四代胶卷回收型卫星

2、琥珀-4K1型    

这种卫星被国防部命名为“辛烷”(Oktan)，其外观、设计布局和重量均与琥珀-2K基本相同，但装有性能更佳的珍珠-18主相机。星上电子系统也经过改进，分辨率提高到0.3m，工作寿命增加到42~45天。在1979年4月至1983年11月的使用期内，总共发射了12颗，全部成功。    

3.琥珀-4K2型    

该型卫星的国防部名称为“钴”(Kobalt)，1981年8月开始发射，投入使用后逐渐取代了“凤凰”和“辛烷”两种卫星。“钴”卫星重约6. 7t，最高地面分辨率达0. 2m。其工作寿命起初一般为50多天，后来逐渐延长到65天(1993年，宇宙-2231), 71天(1994年，宇宙-2283), 89天(1996年，宇宙-2331)乃至100多天，2001年5月29日发射的宇宙-2377创造了134天的迄今最高寿命纪录。    

琥珀-4K2/(“钻”)胶卷回收型详查卫星是苏联/俄罗斯分辨率最高的侦察卫星，自1981年投入使用至今20多年来，一直是其成像侦察卫星阵容的支柱。据统计，截至2003年底，这种卫星己发射了82颗，其中73颗成功，5颗部分成功，4颗失败。

二、第五代琥珀-4KS数字成像实时传输型卫星

前四代胶卷回收型卫星有两个共同的缺点:一是卫星在发射时所能携带的胶卷数量有限，导致卫星的工作寿命较短;二是卫星所拍摄的图像只能定期用胶卷舱(最多2个)或待卫星飞行结束时随返回舱被送回地面，导致情报时效性较差。    

为了克服这些缺点，第五代卫星摒弃了胶卷回收舱而采用光电数字成像技术，其数字图像数据或者直接被实时下传给国内地面站，或者经由“急流”系统中的“间歇喷泉”地球静止轨道通信卫星被近实时下传给国内地面站。这些图像在拍摄后约2~3个小时即可被送到俄军总参谋部情报总局航天情报局之手。    

第五代数字传输型卫星长约8.3m，重约6.7t，载有一台CCD数字成像相机，能用可见光和近红外谱段拍摄图像，主要用于执行普查任务，也兼而执行详查任务，故其变轨能力不太强。卫星靠太阳能电池帆板供电，整个星体在轨道上保持垂直取向。    

卫星工作在高约240kmX285km的标准轨道上，通常每20天左右当轨道衰减到一定程度时实施一次短时间的双冲量轨道机动，以恢复到标准工作轨道。有时，为了执行特定的成像任务，卫星也会临时机动到非标准的轨道上飞行有限的时间。当整个飞行任务结束时，卫星借助反推火箭脱轨，在太平洋上空再入大气层烧毁。    

这代卫星分为原始型和改进型两种。原始型卫星设计局名称为琥珀-4KS1(图2)，国防部名称为“特丽纶”Terilen, 1982年底开始飞行，1996年底退役。总共发射了15颗，其中12颗成功，1颗部分成功，2颗发射失败。卫星地面分辨率约2m，最长寿命259天。    

改进型卫星设计局名称为琥珀-4KS1M，国防部名称为“涅曼"(Neman)，1986年2月7日开始飞行，至今仍在使用。截至2003年底，已发射9颗，全部成功。卫星地面分辨率约1m，标准工作寿命为1年左右，1993年11月5日发射的宇宙-2267卫星创造了419天的迄今最高寿命纪录。

图2 琥珀-4KS1/特丽纶第五代数字传输型卫星