九霄雲外的電子耳—美國電子偵察衛星簡介

2021-01-20 炎焱燚燚

未來戰爭取得戰場主動權的關鍵時制信息權,衛星偵察由於偵查面積大、範圍廣、不受國界和地理條件限制,是當前首選的主要偵察手段,未來的信息化戰爭的戰場的制高點是太空。

軍用衛星系統主要包括通信衛星系統、導航衛星系統、偵察衛星系統、氣象衛星、測地衛星等。而其中,偵察衛星是最具代表性的軍事衛星,主要通過星載雷達或光電傳感器來獲取地球表面的各種軍事設施部署和軍事活動情況。目前偵察衛星主要分為兩類:成像偵察衛星(將在以後介紹)和電子偵察衛星。

電子偵察衛星是通過對諸如雷達、通信設備所輻射的電磁信號的獲取,確定輻射源的方位及活動情況,從而為實時地攻擊目標提供所需信息。因此電子偵察衛星稱為「空間之耳」。據報導,美俄兩國70%以上的軍事戰略情報來自航天偵察。

美國的電子偵察衛星主要有「大酒瓶」、「摺疊椅」、「獵戶座」、「水星」、「顧問」和「號角」以及「入侵者」、「徘徊者」和「海洋監視衛星」NOSS-2、NOSS-3等電子偵察衛星。

「大酒瓶」(Magnum)衛星

「大酒瓶」(Magnum)衛星又名水上技藝表演(Aquacade)衛星,為超大型地球同步軌道電子偵察衛星。它於1979年開始研製,歷時多年,第一顆衛星費用達3億美元,原定1984年2月發射,因為衛星體積太大,不能用一般火箭發射,遂拖延到1985年1月24 日,由美國空軍於東部試驗場用發現號太空梭攜帶升空,並於1月25 日施放入軌,衛星質量達13.6噸,其太陽電池陣翼展寬度達30.5m,它定位於印度洋的新加坡和迪戈加西亞島之間的赤道上空。星上一副前向碟形天線(直徑90m)可覆蓋前蘇聯,用於收集飛彈遙測信號(150MHz~2.2GHz)、雷達信號(100MHz~10GHz)、微波通信、無線電話乃至步話機等更多更微弱的電子信號,另一副後向碟形天線將信息傳送給澳大利亞松峽地面站,再由通信數據中繼衛星轉送回美國本土。

第二、三顆「大酒瓶」衛星分別於1989年12月23日和1990年11月16日部署入軌。以後的衛星改用大力神4運載火箭從東試驗靶場發射。目前衛星使用的偵察接收天線口徑達150m,偵察微弱信號能力更強。「大酒瓶」衛星為「小屋」衛星擴大後的改型,用於接替「流紋巖」和「旋渦」兩個衛星系列,是至今仍在軌運行的美國第3代電子偵察衛星。

「摺疊椅」(Jumpseat)衛星

「摺疊椅」衛星也叫「彈射座椅」衛星,是大橢圓極軌道型電子偵察衛星,又稱通信情報衛星。衛星採用的軌道是高度約350km×39200km、傾角63.4,軌道周期12小時。該型衛星由兩顆衛星組網工作,軌道面間隔180,連續提供極地覆蓋。自1971年3月開始發射第一顆,至1988年11月共發射了6顆。衛星主要任務是通過截收前蘇聯閃電3型通信衛星的通信信號,對前蘇聯極北部地區提供專業化覆蓋,收集最北部軍事基地的話音通信,同時也探測前蘇聯反導相控陣雷達和空間跟蹤雷達,以及截收其它電子信號。目前使用的是高級「彈射座椅」衛星。據不完全統計,1989年至1997年共發射了6顆,該型衛星的地面接收站有挪威北部的韋坦、美國的馬裡蘭州米德堡、澳大利亞的松峽和英國的門威茲山。美國目前使用的兩種類型的電子偵察衛星均為高軌道衛星,一種部署於同步軌道,如「大酒瓶」;另一種部署於大橢圓軌道,如「摺疊椅」。

「獵戶座」(Orion)衛星

「獵戶座」電子偵察衛星主要的用戶是中央情報局。這顆衛星運行在西太平洋上空的地球靜止軌道上,主要用於24小時不間斷地偵收印度、巴基斯坦、中國、中東、朝鮮、韓國和日本等國家的通信信號,以作為成像偵察的補充手段,提供政治、軍事等信息,其數據比偵察圖片潛在價值更高。

美國於1998年5月8日發射了一顆國家偵察局的電子偵察衛星,成功定點在西太平洋上空。就是一顆最新的「獵戶座」衛星,是國家偵察局集成化過頂信號偵察體系-1(IOSA-1)計劃的一部分。

「水星」(Mercury)衛星

「水星」是美國空軍的地球同步靜止軌道電子偵察衛星,主要用於截獲信號情報(如無線電、雷達及其它電子系統信號)。它不但能偵聽到低功率手機的通信信號,還可以收集飛彈試驗時的遙測、遙控信號,以及雷達信號等非通信電子信號。該星由休斯公司承造,採用長約100米的新型特種天線。該天線在後來也應用到了商用APMT移動通信系統上。

「顧問」(Mentor)衛星

「顧問」衛星是美國中央情報局的地球同步靜止軌道電子偵察衛星,用於截獲電子情報。該衛星採用大型接收天線,可接收的最小地面信號的強度比低軌道衛星的弱30dB以上。電子偵察衛星現正從低軌道向高軌道和地球靜止軌道發展,這得益於星上偵察接收機靈敏度的提高。在常年值守的電子偵察裝備中,這種靜止軌道電子偵察衛星有較多的優勢:衛星軌道越高,地面覆蓋面就越寬,時效性也越好。所以,美國很重視發展這類衛星。1995年5月14日,「顧問」衛星成功完成了首次發射,後又於1998年5月9日和2003年9月9日分別進行了兩次發射,據推測,1995年發射的衛星可能已失效,目前在軌正常工作的「顧問」衛星至少有2顆。

「號角」(Trumpet)衛星

為保持和加強在電子偵察衛星方面的優勢,美國於20世紀90年代研製了「號角」衛星,從1994年至今已發射了至少3顆。由美國空軍和中央情報局聯合使用的「號角」由休斯公司研製,衛星重5~6噸,偵察天線直徑100米,運行在近地點360千米、遠地點36800千米的大橢圓軌道上,主要任務是把竊聽範圍擴大到包括俄羅斯和中國北部在內的高北緯地區。它吸收了當今軍用航天系統中最先進的電子技術和數傳技術,配備了極高頻中繼系統,裝有複雜而精細、展開後足有一個足球場大的寬頻帶相控陣竊聽天線,可同時監聽上千個地面信號,包括俄羅斯與其核潛艇艦隊之間的通信。「號角」可近似連續地進行信號情報偵察,在奪取制信息權方面發揮重大作用,它的入軌使美軍電子偵察能力躍上一個新臺階。

「入侵者」(Intruder)衛星

「入侵者」(Intruder)衛星是美國第五代電子偵察衛星,也是最新一代超大型同步軌道電子偵察衛星。「入侵者」衛星是美國「集成化過頂信號偵察體系」(IOSA)的組成部分,是利用天基網的發展思路和新的設計理念研製的,目的是提高電子偵察質量,降低系統成本。它具有多軌道能力,可代替當今靜止軌道和大橢圓軌道的衛星併集通信情報和電子偵察於一身。

由於美國對該型衛星採取嚴格的保密措施,因此,很難獲得有關「入侵者」衛星的確切資料。據推測和分析認為,「入侵者」衛星匯集了「大酒瓶」、「水星」和「號角」等衛星的功能,是目前最先進的電子偵察衛星。該衛星具有變軌能力,可替代當今靜止軌道和大橢圓軌道的電子偵察衛星,在統一各軌道系統的同時,還集通信情報和電子情報偵察於一身。根據資料分析,預計該衛星仍採用第四代電子偵察衛星已經採用過的超大型網狀相控陣偵收天線技術,但天線接收靈敏度將有大幅度提高。

入侵者

「徘徊者」(Prowler)衛星

美國還在研製具有一定隱身特徵的「徘徊者」(Prowler)靜止軌道衛星,用於偵察、定位戰略目標。「徘徊者」衛星被認為是精確信號情報目標群(PSTS)先進概念技術演示驗證(ACTD)系統的先驅。除陸軍的RC-12護欄通信情報高精度定位系統(CHALS)和快視-ES系統使用到達方向時差測向法外,目前只有少數信號情報系統可提供對通信或雷達發射機的可命中目標的定位精度。PSTS系統是聯合武裝部隊和國防情報局利用現有國家級(包括空間)和戰術級系統,開發並演示近實時、精確目標瞄準以及傳感器到射手能力的一種計劃。PSTS系統向戰術用戶提供的目標定位精度,將比任何單一的候選系統獨自工作時性能要改善一個數量級以上。

美國海洋監視衛星(NOSS)系統

美國海洋監視衛星(NOSS)系統屬於海軍的白雲電子情報系統,該型衛星採用三星星座體制,通過測量艦載無線電輻射源輻射信號的到達時間,來確定海洋目標(艦船)的位置,並對它們進行跟蹤。如今,白雲電子情報型海洋監視衛星系統是為裝備有戰斧巡航飛彈的美國戰艦提供超視距偵察和目標指引的主要手段,所以官方總是力圖使其不引起外界的注意。

該型衛星有三個名稱:白雲(WhiteCloud)、一流奇才(Classic Wizard)和命運三女神(Parcae)。由海軍研究實驗室研製和製造的頭兩組原型衛星屬於試驗型衛星,其中第一組於1971年12月14日用雷神-阿金納火箭發射,利用第一組試驗型衛星驗證了從軌道上對艦載發射源進行多點定位的原理,試驗了星載重力梯度穩定系統,選定了工作軌道的最佳參數。後來的工作型衛星改由馬丁-瑪麗埃塔公司接手研製和生產,星載偵察設備由E系統公司提供。第一代基本型運行在高約1090km×1130km,傾角63.5°,質量約6噸,每組的三顆子衛星彼此間距50km~240km。第二代運行在高約1050km×1165km,傾角63.4°質量約7噸。第三代命運三女神運行在高度454千米、傾角63.4°的圓軌道,工作時3顆衛星為1組,組內各星保持約50千米的距離,星間可相互進行光通信,用4組星就可以完成全球無縫隙監視。

美國海洋監視衛星系統主要用來對水面艦艇和潛艇進行探測、跟蹤、定位、識別監視其行動,獲取海上軍事情報。這種衛星通過截獲艦艇上的雷達、通信和其它無線電設備發出的無線電信號實施海洋監視美國海軍海洋監視系統(NOSS)計劃又稱白雲計劃,該計劃於20世紀60年代末啟動,到1995年發射了最後一組衛星。此後,接替它的是海軍天基廣域監視系統(SB-WASS-Navy)。它所獲得的偵察信息直接傳輸給海洋保密大隊的地面站,地面站對信息處理後,將情報傳送給華盛頓海軍作戰情報中心。

綜上,自1962年5月發射第一顆電子偵察衛星以來,美國的電子偵察衛星的發展歷經5代(詳見下表),隨著技術的不斷進步,電子偵察衛星的信息獲取能力越來越強,在歷次局部戰爭中發揮了巨大的作用。未來作戰中如何「致盲」美電子偵察衛星是確立信息優勢的關鍵。

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