晨枫:俄罗斯真敢打西方卫星吗?

来源:观察者网

2022-12-07 08:23

晨枫

晨枫作者

自由撰稿人

【文/观察者网专栏作者 晨枫】

据今日俄罗斯(Russia Today)通讯社11月30日报道,俄罗斯外交部防扩散与军备控制司司长叶尔马科夫表示,在俄乌冲突中被西方用于支持乌克兰的卫星有可能成为俄军合法打击的目标。

叶尔马科夫称,西方国家正在积极利用低轨道卫星等民用空间基础设施支持乌克兰的军事行动。俄罗斯呼吁制定具有法律约束力的国际法准则,防止太空军备竞赛,以确保外层空间活动的和平性质。

西方卫星被用于支持乌军作战,这是公开的秘密,但也是死无对证的事情。

西方卫星可分为侦察卫星、通信卫星。侦察卫星包括图像侦察卫星、雷达侦察卫星和电子侦察卫星。图像侦察卫星的侦察手段是可见光、多光谱图像,雷达侦察卫星是合成孔径雷达和其他雷达,电子侦察卫星则是电子侦听和定位。侦察卫星一般都是低轨道的。不管是哪一种侦察手段,近距离为王。

另一个分类法是按军用和商用分类。传统上侦察卫星都是军用的,以昂贵、重型的卫星为主。但在小卫星技术发达起来之后,以低成本的小卫星为平台的商用侦察卫星开始出现。这些商用侦察卫星以图像和雷达卫星为主,所能提供的卫星光学(包括红外甚至多光谱)和雷达图像具有相当高的分辨率。

美国有一批军民跨界的卫星图像公司,一方面作为军方卫星的补充,另一方面在军方关注不过来的“次要”地区保持监视,并向媒体、保险、救灾、国土资源调查、地球科学考察、地图绘制等用户提供公开的卫星图像。在“福建”号航母建造过程中屡屡通过卫星图像爆料的Maxar就是其中的代表,这也是在乌克兰战争中颇出风头的卫星图像公司。此外还有Planet、Eagleview、Hexagon、Vexcel等。欧洲也有一些公司兴起,如芬兰的Iceye。

图为Maxar爆料的去年12月俄罗斯驻军卫星图像(图源:路透社)

小卫星本身是空间技术的新发展,得益于微电子和数据处理技术。但以SpaceX为代表的低成本发射技术也是小卫星的重要推手。小卫星的优势在于成本低,可以形成星座,增加对重点关注地区的覆盖,这是传统军用侦察卫星做不到的。重型军用卫星的分辨率不是小卫星可比的,但成本也不是小卫星可比的,注定数量稀少,重访率较低。

小卫星发展起来后,海量的卫星图片有了,接下来的问题就是图像处理和提取有用信息。军方过去高度依靠人工判读,后来也大量依赖计算机了。军方的兴趣关注是有限的,人力物力也远在商业卫星图像公司之上,后者靠人工判读就不行了。

但依靠深度学习、图像识别、大数据,卫星图像判读的效率极大提高。这不仅降低卫星图像公司的运作成本,也大大加速了卫星图像产品的供货速度,毕竟很多卫星图像有很高的时效要求。图像判读与图像获取相结合,造成了过去10年里美国卫星图像公司如雨后春笋般的发展。

对于乌克兰战争,这些商用卫星的图像情报是最重要的。商用侦察卫星的图像分辨率或许达不到军用卫星的水平,但肯定超过传统航空侦察照片的水平;SAR雷达不仅可全天候使用,窄幅模式下凝视分辨率达到0.5米,足够用于作战支援了。乌克兰战争实践充分证明了这些卫星图像情报的有用性、及时性和重要性。

同时,军用侦察卫星是国家的战略资源,不能轻易离开原来的监视目标,也不能轻易向别人展示真实空间侦察能力。乌克兰腐败盛行,军内保密可能千疮百孔,这样的战略情报可不能让俄罗斯摸了去。

但商用卫星图像就没有这个顾虑了,在理论上世界上谁都可以出钱购买,没有保密问题。

还有一类是导弹预警卫星,用于探测弹道导弹发射的尾焰和上升弹道。还没有报道这些卫星也用于支援乌克兰,但在马航MH17事件中,最新的SBIRS导弹预警卫星捕捉到的“山毛榉”导弹的红外尾迹成为重要依据。

通信卫星则有同步轨道通信卫星和低轨道通信卫星。36000公里高的同步轨道太高,现在还没有任何国家有能力击毁同步轨道卫星的报道。GPS卫星在20000公里的中轨道,也高于现有反卫星技术的能力。

对于乌克兰战争而言,商用的低轨道星链更加重要。由于轨道较低,便携式设备就可以进行卫星通话。马斯克的“手机就能打卫星电话”当然是夸张,但比起“大锅盖”、“小锅盖”,星链的地面设备还是轻巧多了。星链用的也是小卫星,在轨的已经有3000颗以上。

星链的数量很变态,侦察小卫星没有那么多,但侦察星座也动辄几十颗、上百颗。已有多个公司在运作这样的星座了,如美国的Capella。但星罗棋布的小卫星也使得俄罗斯的反卫星很成问题。

俄罗斯是反卫星的先驱。在上世纪60-70时代,俄罗斯就尝试过用“空间雷”反卫星。这是共轨攻击卫星。在目标卫星过顶、地面轨迹经过发射场时,导弹升空,在相近的轨道追击、接近,最终攻击。一般追击需要90-200分钟,相当于一两圈后可能才与目标汇合,达到攻击距离。

第一次成功的反卫星拦截发生在1970年2月。系统在1973年达到作战状态,但在安德罗波夫时代的1983年,计划终止。这也正好是美国反卫星计划启动的时候。

美国在上世纪60年代就初步试验过轰炸机发射的弹道导弹反卫星技术,但技术难度太大,很快就放弃了。后来琢磨过用核武器、定向能等,但直到1982年,反卫星一直得不到重视。苏联的共轨反卫星技术的成功引起震撼了美国,苏联最终放弃的时候美国反而启动,只能说是历史的玩笑。

美国的技术路线是直接上升拦截,以F-15战斗机为发射平台,用由AGM-69 SRAM空地导弹发展而来的ASM-135反卫星导弹,不像苏联的反卫星武器那样采用破片杀伤,而是采用更先进的直接碰撞的动能杀伤。

在真空的外层空间,爆炸产生的破片能量散失非常快,而空间的“近炸”动辄达到百米甚至千米级,常规破片达到目标距离时只有很低的破片密度,只有核弹头近炸才能造成有意义的杀伤。动能杀伤不仅把所有能量都施加到目标上,还能全程监视、直到命中,有利于确认战果。外层空间反弹道导弹多用动能杀伤也是这个道理。

F-15需要高速、精确地赶赴卫星轨迹的下方,在高空垂直爬升中对准目标发射,这是高难度的高危操作。导弹发射后,在数据链引导下直接上升,最终在红外制导下完成拦截。

1985年9月13日,美国空军进行ASM-135的唯一一次试验。F-15爬升到11613米后,在垂直状态发射导弹,在555公里高度击中“太阳风P78-1”号卫星。

2007年1月11日,中国的反卫星导弹击中865公里轨道上的“风云1C”卫星。据报道,中国在2005、2006、2010、2013年还进行了多次反卫星导弹发射试验,当然不是每次都击毁一枚报废卫星。

作为回敬,美国海军在2008年2月21日,用太平洋上“伊利湖”号巡洋舰发射的“标准3”改进型导弹击毁了247公里轨道上的USA-193号侦察卫星。

这两次试验时间相近,互怼意味很重,值得比较。

中国的反卫星导弹是车载发射的,和典型固体燃料中程导弹一样;美国则是用舰载“宙斯盾”系统发射的,导弹本身就是舰载反导导弹的改进型。中国的反卫星轨道高得多,技术难度也高得多。轨道越高,不仅导弹的上升时间越长,追击距离越大,目标卫星本身的速度也越大。据报道,“风云1C”被击中后,形成4万片1厘米以上的可追踪碎片。USA-193被击中后,只有174片可追踪碎片。西方说辞是美国做法更加“负责任”,减少空间垃圾,但实际上说明的是中国反卫星导弹的撞击能量高得多,不仅确保摧毁,也有余力上升到更高的轨道、拦截更高的卫星。据认为,中国反卫星导弹的能量足够拦截1500公里轨道的卫星。这是已知能达到最高轨道的反卫星导弹。

2018年5月,中国再次试验反卫星导弹,官方宣称试验达到目的。

俄罗斯在冷战结束后,恢复反卫星武器的研制,一方面与“努多尔”外大气层反弹道导弹共用,另一方面比照ASM-135,由米格-31携带,在空中发射。2021年11月,俄罗斯发射“努多尔”反卫星导弹,击毁了465公里轨道上的宇宙-1408号卫星。米格-31发射的反卫星导弹有图片流传,但还没有在试验中击毁卫星的报道。

在美中俄之外,印度是唯一进行过反卫星试验的国家。2019年3月27日,印度用“大地2”弹道导弹改装的反卫星导弹击中300公里轨道上的目标卫星,形成270片可跟踪碎片。

各国的反卫星能力都在不同程度上只是解决了有无问题,并不像防空导弹那样,拉出来就可以打。

现有的反卫星技术都要求在卫星轨道下方发射,这就限制了射击窗口。用F-15和米格-31发射似乎舍近求远,实际上在一定程度上解决了在卫星轨迹下方发射的问题:既然等不到卫星过顶,那就到卫星下方去。不过发射的条件极端苛刻,位置、姿态、指向、高度、爬升速度偏离理想条件的话,很容易造成拦截失败。

从发射平台来说,中国是用多轴发射车,与机动发射的中程导弹相似,使用灵活、可靠,性能上的可扩充性好。美国用“宙斯盾”系统,同样成熟、可靠,但对导弹的尺寸限制较大,最终可能限制反卫星方面的实用价值。

俄罗斯双管齐下。“努多尔”也是车载的移动发射方式,米格-31当然是与F-15相似的空中发射,由于推重比所限,不一定能达到垂直爬升中发射,但也是高空大迎角发射。

搭载反卫星武器的米格-31(图源:The Space Review)

印度的“大地2”是液体火箭,发射准备时间长,不过采用拖车发射,还是有一定的机动性的。

在可预见的将来,反卫星作战还是需要仔细筹划才能执行的。首先需要精确建立目标卫星的轨道数据,其次需要在目标卫星地面轨迹上建立拦截基地。即使战斗机空中发射,也需要飞赴相应位置才能发射。这都不是轻易可以做到的,尤其是目标卫星对拦截行动有所察觉的话,可以采取变轨机动,破坏拦截。

低轨道上还有微弱的大气阻力,时间长了,低轨道卫星还是会逐渐掉一点高度,每过一段时间本来就需要变轨一下,恢复轨道参数。在轨道上大幅度变轨要耗费大量燃料,但在基本上没有空气阻力的轨道上移动几公里、几十公里并不是太了不起的事,与很高的轨道速度在一起,就给反卫星导弹造成很大的追踪困难,尤其是直接上升拦截类型。

战斗机发射反卫星导弹更是高危操作。在空气稀薄、升力不足的高空做大迎角甚至垂直爬升本来就是在刀尖上跳舞,在这样的状态下发射重型导弹则是在刀尖舞中举重,非常容易进入失速,而且可能进入难以改出的尾旋。

反卫星导弹也成本高昂。各国反卫星导弹的成本是保密的,但美国海军“标准3”基本型就要1200万美元一枚,这还是多年批生产后的“批发价”。为反卫星而专门改装的“标准3”的成本必然要高得多。

组织和支援反卫星作战的成本还要另加。

换句话说,在可预见的将来,各国都只能像中国60年代打U-2一样,只有有选择地打零星目标的能力,不具备组织大规模的反卫星作战的条件。考虑到俄罗斯在乌克兰战争期间显露的各种窘况,不管从国防经济角度还是从军事技术角度,俄罗斯的实际反卫星能力是有限的。

这样的反卫星作战用于重型军用卫星是合理的,但用于实际上在乌克兰战争中发挥作用的小卫星就有点像用防空导弹打无人机了,既打不过来,又有龙王与乞丐比宝的问题,亏大了。尤其是星链,在轨有3000多颗小卫星,即使缩小到与乌克兰战场有关的小卫星,也是巨大的数量。

还有一个问题是合理识别。根据联合国和平利用外层空间的公约,各国都有权和平利用低轨道。击毁轨道上的商用卫星好比在公海上击沉商船。在战时击沉敌对国的商船还算有点道理,击沉中立国的商船就是违法国际公法的。在和平时期击毁中立国的卫星,与在和平时期击沉中立国的商船一样,属于战争行为。也就是说,除非俄罗斯能够准确识别某一颗小卫星用于支援乌克兰战争,并且公布可信的证据,击毁一颗美国或者北约国家的小卫星相当于对美国或者北约国家发动战争行动。就现有技术而言,看不出俄罗斯有精准识别涉嫌卫星的能力。主动把美国或北约拉入乌克兰战争未必是俄罗斯能够承受的后果。

俄罗斯的扬言无疑意在威慑,和前一时期俄罗斯扬言不惜动用核武器一样。威慑的有效性在于威慑的可兑现性。无意或者没有能力兑现的威慑不仅空洞,还损害扬言者的诚信,最终损害根本利益。

俄罗斯不应该扬这个言的。

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责任编辑:刘啸云
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