中國擬造300顆超低軌衛星 如何「堵死美國星鏈衛星」？
近期，中國航天科工集團在商業航天大會上宣佈，計劃到2030年完成一個300顆衛星的超低軌通遙一體化星座，提供可見光、SAR、高光譜、紅外多元服務體系，形成全球15分鐘響應能力。西方媒體認為，中國正在建造的這個超低軌衛星星座，將對美軍形成巨大的情報和信息戰優勢，特別是其運行規模要低於美軍的星鏈衛星，在空間作戰可以專門「堵死」星鏈衛星。
超低軌通遙一體星座示意圖。
那麼，這款衛星星座到底厲害在哪裡？
公眾號「空天力量」認為，這個星座的名字，也就是「超低軌」和「通遙一體化」，還有兩層意思值得解讀。解讀清晰後，人們就會發現，它和美國的星鏈是完全不同的兩種事物，但是對中國未來戰略和國民日常生活，有著深遠的影響，與我們每一個人都息息相關。
首先要說說什麼叫「超低軌」。傳統上，通信衛星一般部署在35800公里的地球靜止軌道上，導航衛星部署在2萬公里的中圓軌道上，而遙感衛星部署在800公里左右高度的低軌道上。通信衛星的軌道選擇，是為了確保單顆衛星對某個區域的24小時持續性覆蓋。遙感衛星卻要考慮兩個問題，那就是「距離」和「壽命」。攝影界有句話，「拍得不夠好就是離得不夠近」，對遙感衛星也是一樣的。但是距離地球越近，大氣越稠密、阻力越大，衛星壽命會大幅縮減，昂貴的衛星用不了多久就會因燃料耗盡而退役。一般來說800公里左右，才是民用遙感衛星的一個黃金高度。
低於300公里的軌道，衛星也可以運行，但會面臨一些問題。
但是800公里高度，也就意味著距離較遠，鏡頭可能看不仔細。所以軍用偵察衛星有時候會犧牲壽命，來設法提高分辨率。比如美國的鎖眼衛星往往工作在300公里以下，這比800公里近了約3倍，意味著衛星鏡頭的實際放大效果可以提升約3倍。
甚至有航天愛好者曾經觀測到，它下降到120公里的高度，只為一張清晰的偵察圖像，可以想象，這張衛星照片將比一般照片的分辨率提升8倍左右，看到更多的細節。當然，鎖眼衛星也不會拍完照片就墜毀了，它的龐大星體內攜帶了強勁的發動機和大量燃料，可以在超低軌拍攝完成後，通過強力變軌回到接近300公里的高度。也正因如此，這種衛星近20噸的重量里，大部分其實都是燃料。
鎖眼衛星因為軌道低，獲得了較高的分辨率。
相比之下，作為通信衛星的星鏈，對超低軌基本上沒有需求。它部署在550公里的高度，對寬帶網絡接入已經足夠了。降低到300公里雖然能進一步提高通信速率，但是會嚴重縮短衛星壽命，得不償失。而馬斯克在星鏈基礎上研制的導彈預警實驗衛星，它更多地是通過紅外信號特徵，來監視大氣層內的高超音速目標，對分辨率的要求與遙感衛星不在同一個範疇內。
現在回過頭來討論遙感。近些年來，小衛星技術蓬勃發展，遙感衛星的價格越來越低。連商業企業都可以找到足夠的錢，去建立一個覆蓋全球的遙感星座了。而國際市場對衛星圖像分辨率的要求越來越高。要想提高分辨率，有兩個辦法，一個是採用長焦鏡頭，另個一就是降低衛星高度。
國產4米級鏡面，這種大型部件生產成本高、時間長。
衛星使用的長焦鏡頭與相機上用的原理一樣，自然是價格不菲，越大越貴。如果能在超低軌道上部署足夠多的衛星，就可以用較便宜的鏡頭實現高分辨率與24小時持續觀察的雙重目標。所以，超低軌的選擇是服務於遙感的。但是降低衛星高度就會面臨空氣阻力變大的問題，有什麼辦法可以兩全其美嗎？
這個辦法，就是研制低阻力衛星。在以往，衛星設計師們對氣動外形是不考慮的，畢竟宇宙和真空差別不大。但這並不意味著「衛星減阻」沒有文章可以做。2017年，日本發射了所謂的超低軌技術試驗衛星「燕子」，正常運行軌道設定在180公里到268公里的範圍內，最低曾經達到167.4公里，是公開衛星中的最低世界紀錄，並且運行了7天時間。
「燕子」不但採用了類似于飛機的外形，還用離子推力器、化學推力器來抵抗空氣阻力造成的影響。驗證了超低軌衛星的理念。
氣動外形優化、離子和化學推力器，對中國航天來說都不是無法克服的難題。所以，航天科工決心研制300顆衛星組成的超低軌星座，不存在技術問題。
至於「通遙一體化」，目前航天科工沒有做詳細的解釋。公眾號「空天力量」推測，這裡的通信有兩個可能的理念。第一是為地面用戶提供通信服務，第二是具備星間鏈路，讓衛星能彼此通聯。
第一種可能性並不大。各個國家、包括中國，都對衛星通信服務有嚴格的管理政策，拿到頻率資源和牌照的難度極大。企業即使具備相關技術，沒有牌照也無法開展業務。
而星間鏈路的意義很大，採用這種技術之後，一顆衛星拍攝到的圖像，可以不經過地面中轉，在星座內部就傳遍全球。比如說，一顆超低軌衛星在諾福克軍港拍攝到福特號滿載F-35C準備出航，那麼幾秒之內，圖像數據就能繞過半個地球、傳到中國大陸的運營中心。綜合考慮衛星數量和訪問間隔，300顆衛星完全可以保證15分鐘重訪週期，近實時監視世界上任何一個角落。
超低軌衛星的分辨率高、實時性好，如果與人工智能的目標識別相結合，那麼對我們來說，地球表面就再也沒有秘密了。任何一支軍隊哪怕是動用一輛吉普車，我們也能及時知曉。
美國衛星拍到的卡爾文森號航母。
既然超低軌星座有如此重要的作用，那麼安全性如何保證呢？會不會因為軌道低，更容易遭受打擊？其實大可放心，即使國外有些人不喜歡這樣的大規模星座，也沒有什麼辦法。如果動用武力摧毀，這些衛星就會被打成漂浮在太空的碎片，像移動的水雷陣一樣威脅所有人。如果動用電子干擾，那就要把干擾站遍布全球。如果動用X-37B空天飛機去抓捕，飛行一次的成本，比補網發射要貴上好幾倍。如果用可重復使用火箭來發射，補網成本就更低了。
當然中國航天科工部署這樣的星座，是為了踐行和平利用太空的理念，把遙感圖像主要服務於農業、漁業、環保、能源等領域。高分辨率的實時監測，對這些領域的工作，尤其是災害監測和應對，有著重大的作用。但是，如果有些國家咄咄逼人，那這些超低軌衛星的鏡頭，一樣可以在必要時對準任何敢來挑釁的敵人。
止戈堂
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Source: 巴士的報
