圖片來源:Hawkeye 360官網
一、國外電子偵察衛星系統發展概況1.1基本介紹電子偵察衛星裝有電子接收裝置,可搜集和檢測地面無線電設備輻射的電磁信號。將接收到的信息通過天線轉發到地面站,地面站數據處理中心對接收到的信號進行分析進而獲得敵方雷達、通信和遙測等信號的信息。
電子偵察衛星可以分為普查型和詳查型,並可運行在多種軌道上面。運行在300-1000Km范圍內的近圓軌道衛星周期為90-105分鐘,天線覆蓋面積大,偵察范圍廣,持續時間長,經過一個地方上空時間可達10分鐘,主要用戶普查。運行在大橢圓軌道上的衛星經過某一地區上空的時間可達10小時,可對該地區進行長時間監測,便於詳查。普查型電子偵察衛星偵查范圍廣。詳查型電子偵察衛星反應敏捷,能盯住偵察目標,連續不斷地進行偵察。電子偵察衛星按定位方式分為單星定位制電子偵察衛星和多星定位制電子偵察衛星。單星定位制電子偵察衛星就是專門針對某一地區或某一事件發射的戰術衛星。多星定位制電子偵察衛星是根據總體戰略而部署的多顆衛星組成的星座或衛星系統。美國常以4顆信號情報衛星在地球靜止軌道、低地球軌道、高橢圓軌道組成星座,常以3顆或4顆衛星組成通信情報偵察衛星星座。美國遙遙領先,各國競相發展根據相關數據統計顯示,目前國外目前在軌運行的電子偵察衛星共計37顆,其中美國36顆、歐洲4顆、俄羅斯6顆、印度1顆。從數量上來看美國處於絕對領先的狀態;從系統的建設時間、成熟程度以及技術狀態來看,美國也是占據瞭絕對的優勢。歐洲和俄羅斯都有建立自己的電子偵察衛星體系,印度也在最近的時間裡實現瞭“零突破”。整體的格局呈現:美國多維度大幅領先、各國傢競相發展的格局。
角色定位變化,從支援向作戰轉變,戰略價值進一步提升從美軍對天基系統的建設來看,2019年美國成立瞭美軍天軍部隊(USSF),重點提出瞭將太空作戰作為獨立的一個作戰方向和作戰領域的概念,從而掀起瞭天基衛星從原來的信息支援向著正面戰場的角色的轉變。美軍的USSP ACECOM部的職責從原先的信息支援變成瞭直接的作戰、戰鬥部隊。天基電子偵察實現的價值也得到瞭進一步的提升。這也給瞭我國戰略支援部隊發展的一些啟示,我國部隊經歷瞭最新一輪的軍改之後實現瞭體制的大幅度轉變,成立瞭戰略支援部隊。戰支旗下的天軍、網軍的成立進一步提升瞭我國對電子偵察方面的重視程度。
2019年7月,美國國防航天發展局公開發佈“下一代國防太空體系架構”項目征詢書,其中包括瞭傳輸層、導航層、監視層、威懾層、跟蹤層、作戰管理層面。SDA提出將在國防部未來的全域聯合指控概念中提供統一的網絡,將各軍兵種開發的戰術網絡和低軌衛星星座連接起來,滿足包括跟蹤高超音速武器、導航和定時、超視距瞄準等需求。美軍的發展一定程度代表瞭未來作戰的導向。標志著美軍未來戰爭對信息優勢、非對稱優勢、精確打擊方面的要求越來越高,而其中天基系統的建設和不斷優化也突顯出瞭其在軍事作戰中的價值也戰略意義的重要程度。
軍用技術外溢,商用市場逐步打開,軍民融合引發新技術湧現電子偵察衛星技術最早僅用在軍用監測方向,最終目的是要針對敵方的非合作目標進行監測。軍用的電子偵察衛星探測目標明確——敵方非合作目標,探測區域固定——敵方及盟友所在區域,因此其對信號的種類有非常明確的針對性,通過實現對無線電信號的監聽以保證對目標對象的實時監測、信息控制等。
技術的拓展應用是需要市場的引導,技術先導於市場,市場應用瞭技術。電子偵察衛星技術在軍用方面的技術得到瞭長足的發展。隨著民用無線電設備的逐漸增多、通信頻段的提升、通信距離的增加,跨國界、跨海洋的應用也逐步增加,如何有效的、廣泛為的、全天候的對用頻設備實時監測,以達到合作目標的安全防護、通信保障以及非合作目標的有效打擊成為瞭一個重要的問題。因此軍用的電子偵察衛星技術外溢,在民用市場得到瞭進一步的發展與應用。
在新體系發展需求的牽引下,湧現出瞭一大批的新技術。諸如大規模星群的智能規劃、調度、系統等AI技術,多星座聯合空域監測系統等。DARPA持續推進BlackJack項目力圖實現大規模星座自主可控,同時發展通用接口是西安軍用載荷和商業平臺的兼容;在應用技術方面,試圖利用先進計算、大數據分析、AI等能力挖掘美國偵察監視系統獲取的海量數據,提取目標信號進行分析、融合態勢觀察。
隨著無線電通信技術的不斷發展,民用通信設備增加,跨國界、跨海洋的通信市場開發,用頻頻段的不斷拓展(從幾百MHz到幾十GHz),民用市場的開放以及技術的突破也催生出瞭一批特色鮮明、技術領先的企業,例如美國的Hawkeye 360,相繼推出瞭自己的監測星座計劃,具備瞭射頻信號的定位能力,其同時推出的RFGeo產品將監測業務進行瞭進一步的拓展,覆蓋頻段從UHF到L波段。
1.2美國電子偵察衛星美國負責偵察衛星的設計、組裝、發射、管理運營的單位叫做美國國傢偵察局(National Reconnaissance Office,NRO),成立於1962年,位於美國弗吉尼亞州。同時其管理運營分佈在世界各地的地面衛星站,並協調、收集、分析和發佈從中央情報局以及軍方的航天飛機、衛星收集到的情報。NRO與中央情報局(CIA),國傢安全局(NSA),國防情報局(DIA)和國傢地理空間情報局(NGA)一起被認為是美國“五大情報機構”。NRO在成立伊始,就擔負起美國電子偵察衛星的相關研制與運行任務。
作為預警偵察和通信攔截的重要工具,美國電子偵察衛星的研制和使用情況一直處於高度保密中,甚至其運作機構NRO也在成立十餘年後才在不經意間被披露。美國電子偵察衛星發展情況最早由英國《簡氏防務周刊》首次詳細披露,並對這些衛星做瞭詳細的分類,在當時,美國的電子偵察衛星已經發展到以“水星”“門特”“號角”等為主的第四代,現在第五代“入侵者”“徘徊者”也已經在軌運行。
美軍的電子偵察衛星發展歷史時間早,並且經過多年的更新迭代形成瞭成熟的衛星電子偵察體制,民營和軍用均有對應系統。美軍軍用的電子偵察衛星有“折疊椅”、“漩渦”、“大酒瓶”、“峽谷”、“小屋”、“水星”、“高級漩渦”、“雪雕”等等多種不同的系統,民用的系統主要有Hawkeye 360系統。按照軌道可以分為地球同步軌道、地球低軌、大橢圓軌道幾種類型。
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1.3 歐洲電子偵察衛星
歐洲目前共有 4 顆電子偵察衛星在軌運行,分別為電子情報衛星E12、E24、W11 和 W23 衛星,均由法國發射。
2004年12月法國成功發射ESSAIM實驗型電子偵察小衛星(蜂群),采用 4 顆衛星編隊方式運行。“蜂群”衛星是實驗型小衛星,現已失效。2011年12月,法國發射4顆 ELISA 電子偵察衛星,主要用於對地面雷達信號的探測。4 顆衛星彼此相距約數千米,可在偵察雷達信號的同時進行信息交互,實現聯合信號定位。
1.4 俄羅斯電子偵察衛星俄羅斯的電子偵察衛星於1967年開始建立,累計發射瞭約200顆衛星,主要在低軌和高軌道。目前俄羅斯的電子偵察衛星系統建設緩慢,嚴重依賴前期建設的系統,目前隻有6顆還在軌運行。
30014fb8fccfd941b099f7f1e85aab48圖片來源:參考文獻【1】
1.5 印度電子偵察衛星2019年4月1日,印度的首個電子偵察衛星——EMISAT完成發射運行。總重量為436kg,位於太陽同步軌道,可提供電磁頻譜檢測,主要進行雷達信號檢測,搭載瞭Kautilya計劃提出的電子偵察載荷,目的就是為瞭探測、識別、定位電磁信號。
從各個國傢對電子偵察衛星的系統建設和發展規劃中可以看到電子偵察衛星的系統發展有以下兩個趨勢:
二、電子偵察衛星的應用
戰爭 | 衛星使用情況 | 戰場應用情況 |
阿富汗戰爭 | 10餘顆電子偵察衛星 | 偵收阿富汗境內防空雷達電磁信號、監視塔利班武裝通信指揮系統和本·拉登集團對外的通聯信號 |
伊拉克戰爭 | 2顆大酒瓶、2顆顧問、3顆號角、5顆白雲 | 竊聽來自薩達姆車隊、伊拉克隱蔽軍事基地、總統府及其它敏感地區的無線電及電話的通話內容; 監控伊軍雷達開關機時間、導彈發射等情況 |
利比亞戰爭 | 10餘顆電子偵察衛星 | 偵收利比亞邊防的警戒雷達信號、監聽卡紮菲政府與軍方的衛星通話內容,掌握其SA-5型遠程地空導彈的部署位置 |
斬首行動 | 2顆大酒瓶、多顆徘徊者、2顆顧問 | 電子偵察衛星在阿富汗邊境偵收通信信號,秘密監聽本·拉登與下屬的衛星通話內容,瞭解其行動蹤跡,引導海豹突擊隊鎖定其住所並將其擊斃 |
從歷史戰爭的應用中可以發現,在戰場中電子偵察衛星主要完成的任務功能就是實現目標詳查和打擊效果評估。主要負責提供對威脅目標的發現、定位、預警和跟蹤等相關情報信息,旨在搜集重點目標發出的通信信號,破譯通信內容,輔助精確打擊。
在非戰時、全球局勢相對穩定的時期或者戰爭爆發的前期,電子偵察衛星承擔的作用主要是戰略普查和態勢感知。主要負責電磁信號的測向定位、廣泛為偵聽收集、目標信息獲取,為日常國防安全或者作戰計劃提供數據資料。典型的案例就是美軍在科索沃戰爭中針對南聯盟的導彈陣地遙測信號的偵察,分析出瞭其武器情況與相應的性能參數,為後面美軍實時精準的電子幹擾提供瞭強有力的數據支撐。態勢感知實際上就是通過偵察手段形成完整的電磁頻譜數據庫,並結合地理位置信息,實時的監測目標范圍或者全球范圍內的電磁頻譜動態,構建電磁頻譜大數據,形成能夠發現並識別威脅目標、理解並分析信號特征、響應並處理目標信息的能力。
0ada1050faa881acf664ea11f70d5108圖片來源:Hawkeye 360官網
在電子衛星偵察也能夠為目標提供導引的功能。典型的應用例如在攻擊敵方移動目標時,例如敵方作戰飛機。作戰飛機需要與地面指揮中心保持通信,或者需要利用衛星進行通信。通過電子偵察手段,獲取敵方通信信息,對信息進行破譯,獲得瞭目標的特定通信特征,從而可以判斷目標的類型、大概位置、飛行目的地等信息,從而引導我方進行打擊。
在民用方向,電子偵察衛星能夠在全球范圍內采集特定的無線電上行發射信號,實現高精度無線電測繪和上行射頻信號定位。利用從衛星軌道上監測和定位無線電信號建立地球的無線電地理數據層,為用戶提供特定領域的數據分析報告。例如,定位可疑船隻的位置,跟蹤船隻航線,瞭解並評估目標船隻的行為;幫助無線電用戶排除通信系統中的幹擾信號;通過識別和定位遇險信號,協助應急搜救工作;深入瞭解無線電頻譜在全球的實際使用情況.
圖片來源:Hawkeye 360官網
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