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中国造300颗超低轨卫星,10分钟将拍遍全球,美军优势将不复存在

2023-07-19 15:30 作者:包明说  | 我要投稿

在第九届中国商业航天高峰论坛上,中国航天科工集团空间工程总体部宣布正式启动超低轨通遥一体星座建设。计划2030年完成300颗星在轨组网运行,最终达到全球范围10分钟以内的即时业务响应和服务能力。

有航天爱好者推断这个星座与马斯克的星盾军用星座有一定的可比性,实际情况是这样的吗?


航天科工的这个星座与马斯克的星盾星座区别还是挺大的。星盾卫星携带的是红外敏感器,主要用来探测高超音速导弹,与航天科工的超低轨星座,在应用方向上有着本质区别。航天科工的超低轨星座是一种通用性的天基基础设施,它的主要目的是解决传统卫星遥感探测响应速度太慢的缺点。

在传统上。卫星拍到一个物体的照片之后,要先把它传送到地面站。如果视野之内没有地面站,还得把它先存储在卫星上,等到路过地面站的时候再下行。地面站收到图像数据之后要经过复杂的计算机处理。才能变成彩色或者黑白的照片,提供给有关的用户使用。这个过程往往要几个星期。如果出现了非常紧急的情况,比如发生了重大的自然灾害,要对灾区进行应急拍摄的话,那至少也要一两天的时间,才能够把照片提供给用户。


这样的响应速度对于遥感产业的发展非常不利。所以国内外的很多企业,目前都在开发新的技术,让遥感卫星能够像现场直播一样,把拍摄到的图像立刻送到用户的手里,实现所谓的近实时遥感,也就是在不超过一个小时之内把图像处理出来交给用户。据我们所知,国内有好几家卫星遥感机构正在设计和建造这样的星座,航天科工的超低轨星座是最新宣布的一个。

这样的近实时遥感,如果用在军事上有什么意义呢?我们知道,如今无人机已经能够提供实时的战场图像。而且因为无人机距离地面只有几千米,所以拍摄到的图像更清晰、分辨率更高。无人机还可以携带空对地导弹、精确制导炸弹等武器,实现察打一体。卫星不可能从太空里往地球上扔炸弹。


但卫星的优点也是无人机不能替代的。卫星一般运行在冯·卡门线以上。冯·卡门线是外太空与地球大气层的分界线,位于海拔100km高度。世界上绝大多数武装力量都没有能力攻击100km高度以上的卫星,而无人机却可以用防空导弹来轻松击毁。这一点,在乌克兰战争中已经得到了充分的证明。无人机的续航能力虽然很强,但捕食者这样成熟的大型无人机也只能留空几十个小时而已。而这个问题对于卫星是不存在的,遥感卫星可以在太空工作3到5年甚至更长的时间。

传统上卫星对地观测最大的缺点,是不可能对一个地方进行持续的监视,如果把卫星部署在距离地面800公里的高度,那么对一个具体位置的持续观测时间顶多也只有10分钟,最快也要到第2天才能回来重新观察。

大规模星座的出现,解决了这个问题。在21世纪初,美国军方曾经考虑过,部署一个叫做未来成像结构的星座,用几十颗卫星就能够实现近实时的覆盖,每15分钟就能对某一个具体位置重新拍摄一遍。当时因为有关的技术还不成熟,未来成像结构项目被迫下马。


中国经过几十年的追赶,在高分辨率遥感卫星方面。已经达到了和美国并驾齐驱的程度,在某些技术领域可能还有所超越。比如说中国在星上人工智能图像处理方面,很可能已经比美国走得更靠前了。

在之前,我们曾经介绍过,中国航天的科研人员曾经在卫星上安装人工智能芯片,不需要把图像传回地球进行人工分析,在卫星上就能够识别美国航空母舰的位置。这个技术是解决近实时遥感的关键,当然卫星也不仅仅能找航空母舰,还可以识别森林火灾、海面鱼群、土地荒漠化和空气污染等,满足社会经济发展的需求。


我们注意航天科工强调了超低轨和通遥一体化两个概念。超低轨的意思就是卫星运行在距离地面不超过300公里的高度。离得越近,当然就拍得越清楚,可是在300公里以下,地球大气的密度还是挺大的,容易给卫星造成比较大的飞行阻力,导致其提前坠落。另外,离地球更近了,卫星就更容易被地平线遮挡,如果它飞到了地球的另一面,怎么能把图像传回来呢?这就需要一个星座的卫星之间彼此能够通信,把地球另一边的图像接力传回来。这也是10分钟近实时遥感的一个关键技术。

这样的一个星座部署完成之后,中国将打破美国航天技术上的优势,美军在战场上“单向透明”的优势将不复存在。这个能力,你也可以认为是美军的一种威慑。

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