目前世界最先進(jìn)紅外成像衛(wèi)星及分辨率

美國從60年代初開始發(fā)射軍用衛(wèi)星，迄今已發(fā)射了數(shù)百顆。這些衛(wèi)星在偵察、監(jiān)視、預(yù)警、通信和氣象等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。美軍在科索沃戰(zhàn)爭中就動用了由“大酒瓶”靜止軌道衛(wèi)星、“雪貂”-D極地軌道衛(wèi)星和“折疊椅”大橢圓軌道衛(wèi)星等8顆衛(wèi)星組成的電子偵察衛(wèi)星系統(tǒng)，由KH-12、“長曲棍球”、“太陽神”-l和其它小衛(wèi)星等10～12顆衛(wèi)星組成的成像偵察衛(wèi)星系統(tǒng)，16顆海洋監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)以及“國防支援計劃”（DSP）等30多顆衛(wèi)星，為美軍提供了大量的情報資料。
美國發(fā)射的軍用衛(wèi)星約占美國發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量的一半。這些衛(wèi)星數(shù)量多、種類全，從性能上講主要分為6類，即偵察衛(wèi)星、導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星、海洋監(jiān)視衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、測地和繪圖衛(wèi)星及國防氣象衛(wèi)星。

一、偵察衛(wèi)星
1.成像偵察衛(wèi)星
自1960年美國第一顆成像偵察衛(wèi)星問世以來，迄今已發(fā)展到第6代。目前在軌使用的成像偵察衛(wèi)星有5顆，即3顆KH-12與2顆長曲棍球，進(jìn)行軍事偵察，以提高時間分辨率。與先前的KH系列相比，KH-12衛(wèi)星通過采用先進(jìn)的自適應(yīng)光學(xué)成像技術(shù)，可在計算機的控制下隨觀測視場環(huán)境的變化靈活地改變主透鏡表面曲率，從而有效地補償了大氣影響造成的觀測影像畸變。KH-12衛(wèi)星上載有充足的燃料，可實現(xiàn)機動變軌。它不僅有光／近紅外成像儀，還增裝了熱紅外成像儀，可用于對地下核爆炸或其它地下設(shè)施進(jìn)行監(jiān)測。長曲棍球作為目前世界上唯一的軍用雷達(dá)成像衛(wèi)星，采用了合成孔徑雷達(dá)技術(shù)。當(dāng)雷達(dá)工作在X波段時，可在云、雨、霧、黑暗和煙塵環(huán)境下完成對地面目標(biāo)的全天候偵察。當(dāng)雷達(dá)工作在20～90兆赫時，雷達(dá)波長為米級，繞射穿透能力較強，對假目標(biāo)、偽裝后目標(biāo)以及地下深處的設(shè)施具有一定的識別能力。
由于成像偵察衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量極大，并且要防止被他國截獲數(shù)據(jù)，因此必須依靠數(shù)據(jù)中繼星實現(xiàn)大容量、高速率的數(shù)據(jù)實時中繼。美國國家偵察辦公室部署的數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星本身并不搜集圖像情報或信號情報，用于中繼偵察衛(wèi)星獲取的數(shù)據(jù)。新型的中繼星重約3000～4000公斤，工作壽命為7年。星上除裝有數(shù)據(jù)中繼設(shè)備外，還裝有紅外預(yù)警系統(tǒng)，用于探測彈道導(dǎo)彈的發(fā)射。
另外美軍還利用發(fā)射的高分辨率商用衛(wèi)星實現(xiàn)對地面目標(biāo)的偵察，如利用伊克諾斯-2衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)了朝鮮的導(dǎo)彈發(fā)射基地。
2.電子偵察衛(wèi)星
電子偵察衛(wèi)星亦稱電子情報衛(wèi)星，主要用于截獲雷達(dá)、通信系統(tǒng)的傳輸信號，探測敵方軍用電子系統(tǒng)的性質(zhì)、位置和活動情況以及新武器的試驗和裝備情況。由于電子偵察衛(wèi)星運行的軌道高，特別是靜止軌道電子偵察衛(wèi)星，它所接收的地面信號是低軌道衛(wèi)星的1／5l00，因此必須采用高靈敏度的大型接收天線，故又稱為“大天線殺。美國自1962年開始發(fā)射電子偵察衛(wèi)星，至今已發(fā)展到第4代（見表1）。到目前共發(fā)射詳查型、特殊型、普查型、同步型、大橢圓軌道型和新型極軌道電子偵察衛(wèi)星近百顆，除詳查型和特殊型已停止使用外，其余均在軌工作。
（1）普查型電子偵察衛(wèi)星。該種衛(wèi)星能大面積偵察各種無線電信號和雷達(dá)脈沖信號，且具有定位功能，并能測出其工作頻率及掃描方式。
（2）同步型電子偵察衛(wèi)星?，F(xiàn)主要有漩渦和大酒瓶兩種。漩渦主要用于截獲外交、軍事通信信號、雷達(dá)信號和新型導(dǎo)彈的試驗用遙測信號。大酒瓶對于高頻信號、超高頻信號具有較強的信號處理能力，用于截獲導(dǎo)彈遙測信號、雷達(dá)信號、微波通信和無線電話等。
（3）大橢圓軌道型電子偵察衛(wèi)星。采用雙星組網(wǎng)，用于截獲軍事活動信號并探測反導(dǎo)彈雷達(dá)以及空間跟蹤雷達(dá)。美國在1985年和1987年發(fā)射的軍號對前蘇聯(lián)北極地區(qū)進(jìn)行了電子偵察，獲取了大量的情報資料。
（4）新型極軌道電子偵察衛(wèi)星。1992年4月開始發(fā)射，除裝載電子偵察接收機外，還載有可用于導(dǎo)彈預(yù)警的紅外遙感器，由6顆星組網(wǎng)。

二、導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星
美國自1958年開始研制導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，到20世紀(jì)60年代末期開始實施國防支援計劃（DSP），用于監(jiān)測戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的發(fā)射。衛(wèi)星采用地球同步軌道，以5顆衛(wèi)星組網(wǎng)，其中3顆工作，2顆備用，可對來襲的洲際彈道導(dǎo)彈提供25～30分鐘的預(yù)警時間，對潛射彈道導(dǎo)彈提供10～15分鐘的預(yù)警時間。該系統(tǒng)最新型的衛(wèi)星DSP-13的探測靈敏度大大提高，可探測到空中軍用飛機尾焰的紅外輻射。同時，美國的地面系統(tǒng)經(jīng)改進(jìn)后，可同時接收和處理多顆衛(wèi)星的信息，在敵戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈發(fā)射幾秒鐘內(nèi)，將導(dǎo)彈發(fā)射時間、地點、襲擊目標(biāo)和到達(dá)目標(biāo)的預(yù)計時間傳送給戰(zhàn)區(qū)司令部。其處理速度比1991年海灣戰(zhàn)爭中所用的系統(tǒng)要快得多，也就是說，在飛毛腿導(dǎo)彈發(fā)射30秒后即可向戰(zhàn)區(qū)司令部發(fā)出預(yù)警。
三、海洋監(jiān)視衛(wèi)星
美國從1968年開始研制海洋監(jiān)視衛(wèi)星（即海軍海洋監(jiān)視衛(wèi)星（NOSS）計劃，又稱白云計劃）。該衛(wèi)星裝有電子情報接收機，可偵測海洋上大范圍的艦船雷達(dá)與無線電信號，并確定艦隊的規(guī)模和動向。其特點是偵測面積大，工作壽命長，傳遞信息近實時。該計劃于60年代末啟動，到1995年發(fā)射最后一組衛(wèi)星。此后，接替它的是天基廣域監(jiān)視系統(tǒng)（SBWASS）。
l.NOSS計劃
美國的NOSS星座是由1顆主衛(wèi)星（NOSS衛(wèi)星）和 3顆子衛(wèi)星（SSU）組成。主衛(wèi)星入軌后彈射出3顆子衛(wèi)星。子星以幾十公里的間隔分布在主衛(wèi)星周圍，以三角測量技術(shù)對海上艦船定位，并向主衛(wèi)星傳送數(shù)據(jù)。子星的軌道與主衛(wèi)星相似。在海灣戰(zhàn)爭期間，NOSS不僅偵察到伊拉克的飛鷹號雷達(dá)的信號，而且還偵察到伊方的小型雷達(dá)監(jiān)視氣球網(wǎng)的運動。
2.SBWASS
SBWASS不同于NOSS，它是成像偵察衛(wèi)星系統(tǒng)，起初由兩個系統(tǒng)運作，即SBWASS海軍型和SBWASS空軍陸軍型，后來這兩個系統(tǒng)合并成一個系統(tǒng)，即SBWASS合并型系統(tǒng)，屬于國防部管轄。SBWASS海軍型系統(tǒng)由3顆TRIPLET衛(wèi)星組成星座（見表2），每顆衛(wèi)星上裝載高靈敏度紅外相機，主要偵察對象是敵方的水面艦隊和潛艇。此外，它也對飛機進(jìn)行偵察。其主要特征是紅外CCD靈敏度高，具有足夠能力探測水面艦船與潛艇，并且能夠全天候偵察。SBWASS空軍陸軍型系統(tǒng)由3顆SINGLETON衛(wèi)星組成星座，目的是進(jìn)行戰(zhàn)略空中防御，主要偵察對象是敵方的飛機。此外，它還可對水面艦船進(jìn)行偵察。SBWASS合并型的衛(wèi)星稱為奧林匹克衛(wèi)星，目前已進(jìn)入評估和驗證階段。
四、通信衛(wèi)星
1.軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)
該系統(tǒng)為戰(zhàn)時基本需求提供保密、抗干擾的指揮與通信保障。該系統(tǒng)衛(wèi)星采用微波頻帶通信，用于在爆發(fā)核戰(zhàn)爭時國家最高決策層與軍事領(lǐng)導(dǎo)人的聯(lián)系和發(fā)布核戰(zhàn)命令，可連接軍艦、潛艇、飛機、地面車輛和單兵便攜式接收機?，F(xiàn)主要有軍事星2。美國正在加快第三代軍事星的研制工作，并計劃于2004年12月發(fā)射探路者作為第三代軍事星的過渡。
2.國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)（DSCS）
該系統(tǒng)是為戰(zhàn)場指揮官傳遞指揮與控制信息的超高頻通聯(lián)系統(tǒng)，具有抗核打擊和抗干擾能力。1982年首次發(fā)射，由5顆星組網(wǎng)。最新型的第三代國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星DSCS-3重約1230公斤，軌道高度35880公里，計劃2000年初至2003年5月共發(fā)射4顆。
3.極地軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)
該系統(tǒng)可確保作戰(zhàn)人員的極地通信能力?，F(xiàn)在軌的第一顆星是1997年底發(fā)射的，衛(wèi)星重213公斤，軌道高度40708公里。
4.艦隊通信衛(wèi)星系統(tǒng)
艦隊通信衛(wèi)星系統(tǒng)用于美國空軍和海軍的超高頻通信。該系統(tǒng)將逐漸被特高頻后繼星所取代。
5.特高頻后繼星（UFO）
特高頻后繼星屬于美軍新一代通信衛(wèi)星，用于特高頻和極高頻通信。該系統(tǒng)的特點是通信容量比艦隊通信衛(wèi)星系統(tǒng)提高了近一倍。同時，它還表明美軍衛(wèi)星偵察系統(tǒng)從戰(zhàn)略應(yīng)用向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的過渡。
6.全球定位系統(tǒng)（GPS）
全球定位系統(tǒng)是美國的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，采用雙頻時間測距導(dǎo)航體制，能向全球任何地點和近地空間的用戶提供24小時不間斷的三維導(dǎo)航定位服務(wù)。GPS導(dǎo)航星發(fā)布軍用和民用兩種導(dǎo)航信息。軍用信息采用精密P碼調(diào)制，理論定位精度約為0.29～2.9米。GPS系統(tǒng)現(xiàn)有28顆星在軌，其中包括8顆波音公司研制的 GPS-2衛(wèi)星、18顆波音公司研制的GPS-2A衛(wèi)星和 2顆洛克西德?馬丁公司研制的GPS-2R衛(wèi)星。美國空軍正打算研制新一代GPS導(dǎo)航衛(wèi)星，同時對現(xiàn)有衛(wèi)星進(jìn)行改造，以提高它們的抗干擾能力。
7.全球廣播業(yè)務(wù)系統(tǒng)（GBS）
美國國防部于1995年12月提出建設(shè)全球廣播業(yè)務(wù)系統(tǒng)計劃，并在1998年3月和10月在美國海軍發(fā)射的特高頻后繼星(UFO-8和UFO-9)上搭載了GBS有效載荷；在1999年發(fā)射UFO-10衛(wèi)星時，又在星上搭載了GBS有效載荷。通過該系統(tǒng)的2個星座，3顆衛(wèi)星實現(xiàn)了對全球的覆蓋。該系統(tǒng)主要用于高帶寬數(shù)據(jù)圖像和視頻傳送，可直接向戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)人員提供數(shù)字化地圖、情報資料、氣象數(shù)據(jù)和任務(wù)指令等多媒體數(shù)據(jù)。

五、測地和繪圖衛(wèi)星
近年來美國國防測繪局利用根據(jù)斯波特與陸地衛(wèi)星的影像資料繪制他國地圖。新發(fā)射的KH-12已經(jīng)具有繪圖功能。同時，美國海軍根據(jù)UFO具有的實時雷達(dá)高度計測繪高程數(shù)據(jù)。
六、國防氣象衛(wèi)星計劃（DMSP）
該系統(tǒng)可全面地為美軍空中、海上、陸地和太空作戰(zhàn)提供有關(guān)云層、氣溫、大氣狀況等信息。該系統(tǒng)包括2個星座，現(xiàn)有5顆星在軌。
從上面的分析看出，美軍的衛(wèi)星正在向一星多用發(fā)展，如軍事星不僅可起到通信的作用，同時也可用于中繼偵察衛(wèi)星的數(shù)據(jù)；美軍的軍用衛(wèi)星所攜帶的探測器種類和數(shù)據(jù)也在增加。此外，美軍的軍用衛(wèi)星正在向小型化、高智能化和隱形化發(fā)展。
現(xiàn)在最高的估計可以達(dá)到0.2米