高邊疆之謀㉜|印將發射高軌遙感衛星,為研製預警衛星探路?

2020-11-28 澎湃新聞

印度正積極打造國產反導系統,但戰略預警系統只有陸基雷達,缺乏飛彈預警衛星,體系並不完善。

作為一個擁有比較強航天技術的大國,印度的航天發射和衛星研發能力能夠支撐其探索飛彈預警衛星,而原計劃今年發射的GISAT-1高軌道地球觀測衛星很可能帶著這樣的使命。

準備裝入衛星整流罩的GISAT-1衛星。

不斷被推遲發射的GISAT-1

11月7日,印度空間研究組織(ISRO)成功發射一顆名為RISAT-2BR2的雷達遙感衛星。這是印度今年首次進行航天發射,如果不是「技術原因」,印度今年首次發射的是GISAT-1衛星,而不是RISAT-2BR2。

今年3月,一再推遲發射的印度GISAT-1地球觀測衛星,由於「技術原因」又被推遲。該衛星原計劃於 2017 年或 2018 年發射,但被推遲到 2020 年3月5日。從現在的消息看,其發射很可能推遲到明年。

如果發射成功,GISAT-1將成為印度研製的第一顆在地球靜止軌道上運行的地球觀測衛星。目前,印度所有的遙感衛星都處於距地球約 600 公裡的軌道上運行。一般來說,同等解析度的衛星,軌道越低,拍攝圖像的解析度越高,能達到米級甚至亞米級,比如去年印度發射的「製圖衛星」-3最高解析度達到了0.3米。但這些軌道較低的衛星重訪周期長,在對某地首次拍攝後,需要間隔數小時甚至數天,才能再次對同一地點進行拍攝。對於需要實時監控的某些重大突發災害而言,無法滿足。如果把遙感衛星送到地球同步軌道,衛星相對地面保持靜止,就如同懸停,對固定區域長時間監視。

GISAT-1衛星接收測試。

GISAT-1衛星重約 2275 千克,壽命 7 年,和其他高軌道光學遙感衛星一樣,GISAT-1衛星配備了一個尺寸較大的光學鏡頭,據稱是基於成熟的Cartosat-2基礎上研製,口徑700毫米,主要的變化是增加了分光部分,同是滿足多光譜、高光譜需求。GISAT-1衛星的掃描成像方式類似於氣象衛星的掃描輻射計,最快一種成像模式也需要7分鐘。這與一些凝視成像的高軌道遙感衛星還是有一些差距的,比如高分-4號,凝視成像的一次成像只要幾秒鐘,速度快多了。

GISAT-1衛星的解析度為50米至1.5千米,成像譜段包括可見光和近紅外,計劃定點在85.5°E的赤道上空。高光譜近紅外相機,解析度318米;高光譜短波紅外相機,解析度191米。根據印度媒體的說法,該衛星主要用於監測自然災害、地理變化以及持續監控邊境地區,可以50米的空間解析度每30分鐘發送一幅印度大陸圖像。印度計劃發射的兩顆地球觀測衛星中的第一顆,還有一顆命名為GISAT-2。

上面介紹了GISAT-1衛星方方面面,那麼這顆衛星與飛彈預警衛星之間有什麼聯繫呢。GISAT-1衛星可見光解析度約50米。參考美國DSP飛彈預警衛星,DSP預警衛星主要採用短波紅外和可見光探測,DSP的地面解析度在3-5千米。DSP預警衛星採用是掃描成像方式,GISAT-1衛星也是配備了紅外相機,也是採用掃描成像方式,都能探測到彈道飛彈發射的高溫尾焰,兩者都在高軌道運行。彈道飛彈的尾焰通常在1700攝氏度以上,在背景中分離出飛彈目標,系統靈敏度不大於-73度以上就可以完成任務。從這個對比來看,在GISAT-1衛星基礎上是可以研製出一款預警衛星的。

但要指出的是,DSP屬於上一代飛彈預警衛星,新型飛彈預警衛星如美國的SIBRS已經採用凝視成像紅外相機取代掃描成像,性能更強。如果印度在GISAT-1衛星發展飛彈預警衛星,性能與世界先進水平還是有較大差距的,但卻可以解決有無問題。

GISAT-1衛星結構示意圖。

印度提升反導能力需發射預警衛星

反導系統是一個複雜的大系統,主要由反導預警系統、飛彈攔截系統和指揮控制系統組成,是反映一個大國綜合實力的象徵。在多個軍事大國研發部署反導系統的背景下,加上為了削弱宿敵巴基斯坦彈道飛彈的打擊能力,印度在積極打造反導系統。今年1月,近期印度完成了國產彈道飛彈防禦系統的研製,所有測試都取得了成功。印度空軍和負責研發該系統的「國防研究與發展組織」(DRDO)計劃向政府提出一項聯合提議,尋求批准在首都新德裡附近部署該系統,預計完成部署需要3至4年的時間。

早在1996年,印度就提出要參照美國的戰區飛彈防禦系統和國家飛彈防禦系統構想,探索研製本國獨立的反導系統。特別是1999年卡吉爾衝突之後,印度下定決心要加強防空力量建設,並提出了「彈道飛彈防禦系統」計劃。根據印度國防研究與發展組織(DRDO)此前公開的信息稱,印度正在打造的反導系統由負責大氣層外防禦的PAD攔截彈(後面改為更先進的PDV攔截彈)和負責大氣層內防禦AAD攔截彈組成。這種雙層反導體系和美國、俄羅斯模式相同,目的是增加攔截次數,提高攔截的效果。

印度PDV攔截彈,主要負責高層反導。

AAD攔截彈主要負責低層反導。

PAD攔截彈由印度「大地」近程彈道飛彈發展而來,射高80千米左右。由於「大地」飛彈的第一級液體發動機性能平平,外界對PAD攔截彈的攔截能力並不看好,後期印度使用性能更先進的PDV攔截彈取代PAD也證明了這一點。PDV攔截彈是PAD攔截彈的改進型號,使用固體發動機替換PAD攔截彈的第一級液體發動機,提高攔截彈的飛行速度。據報導,PDV攔截彈的最大飛行速度超過6馬赫,射高超過150千米,採用紅外成像制導,並使用了當下流行的動能殺傷器(KKV)。

AAD攔截彈是單級固體燃料飛彈,彈體長7.5米,重約1.2噸,能夠擊中15到30公裡半徑區域內的目標。AAD攔截彈在2007年12月進行首次試射,至今共進行了10次試驗。在印度反導系統的,AAD攔截彈的最大射高約25千米,其角色類似於美國的「愛國者」-3,主要負責低層攔截。

「綠松」雷達是一種電掃固態相控陣雷達。

印度現在進行的是國產反導系統的第一階段試驗,主要攔截2000公裡外來襲的飛彈;第二階段試驗將攔截射程達5000公裡的敵方遠程飛彈。印度專家薩拉斯瓦特在2008年就曾向外界宣布,印度國防研究與發展組織將開發AD-1和AD-2高速反導攔截彈,用於攔截5000公裡射程級別的彈道飛彈。

攔截彈只是整個反導系統的一部分,完整的反導系統還包括預警系統、指揮控制系統等。目前,印度預警系統中預警雷達主要是以色列提供的「綠樹」和自研的「劍魚」。「綠松」雷達由以色列航空工業公司(IAI)所屬的埃爾塔公司(Elta)開發研製,工作於L波段。這種電掃的固態相控陣雷達可安裝在拖車上,最遠探測距離,其也是以色列「箭」式反導系統的預警雷達。

「綠松」可以自動探測、同步追蹤幾十個戰術彈道飛彈(TBM)。「綠松」雷達可以在任何氣候條件,甚至可以在混亂和電磁幹擾的環境下工作。對於彈道目標,「綠松」雷達能快速探測和精確定位敵人武器的位置,並計算出預期的攔截點。

「劍魚」雷達由印度和以色列聯合研製。與「綠松」相比,「劍魚」的目標分類和識別能力提高了30%-40%,能同時跟蹤200個目標,最大探測距離達600公裡,並能跟蹤到以5000米/秒的速度飛行的中遠程彈道飛彈。該雷達也工作在L波段,有搜索/預警、跟蹤/火控和綜合3種工作模式。在預警模式下,能對來襲彈道飛彈提供數分鐘的預警時間,預測飛彈的彈著點,並對目標進行分類。印度歷次反導試驗用於執行預警跟蹤任務的雷達均是「綠松」和「劍魚」。

無論是「綠松」還是「劍魚」,兩者都是陸基預警雷達,受地球曲率的限制,只能探測彈道飛彈飛行的中段和再入段,飛彈上升段的預警能力不足。因此,如果印度要加強飛彈預警探測能力,未來必須研發和部署飛彈預警衛星。而且,如果要與其他大國反導預警系統一較高下,類似「鋪路爪」、「沃日涅羅」的大型戰略預警雷達也要擁有。但這種雷達技術非常複雜,印度現有技術水平無法自己研製,以色列也沒有類似雷達,可以說遙遙無期。

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