別自己嚇唬自己:低軌道衛(wèi)星到底有沒有戰(zhàn)場(chǎng)偵察能力?
軍工資源網(wǎng) 2022年10月25日最近有很多比較雷人的說法,咱們陸續(xù)來聊聊,今天就聊其中的一個(gè),低軌道衛(wèi)星到底有沒有戰(zhàn)場(chǎng)偵察能力?
這個(gè)說法是來自于馬斯克發(fā)射的星鏈衛(wèi)星的事情。
很多人傳星鏈衛(wèi)星是可以跟蹤航母、拍攝地面圖像、甚至落下來打擊選定的目標(biāo)……
首先咱們先亮個(gè)觀點(diǎn)——這樣的想法其實(shí)就是自己嚇唬自己,衛(wèi)星雖然是高科技堆砌的產(chǎn)物,但也并不是無所不能的存在。
尤其是馬斯克發(fā)射的這種小型的星鏈衛(wèi)星,上面這張圖是在一枚獵鷹火箭上準(zhǔn)備進(jìn)入軌道的一組星鏈衛(wèi)星,重重疊疊的共有60顆。
這些衛(wèi)星上帶有的設(shè)備主要是K?,K?和E波段的無線電相控陣天線,以及霍爾推進(jìn)器。
甚至這種衛(wèi)星簡(jiǎn)化到了霍爾推進(jìn)器只有兩個(gè),需要依靠電動(dòng)機(jī)將推進(jìn)器指向到合適的方向后,霍爾推進(jìn)器才能開機(jī)工作一瞬間。
至于對(duì)地面進(jìn)行觀測(cè)的設(shè)備——沒有!原因也很簡(jiǎn)單,衛(wèi)星都是相當(dāng)專用的設(shè)備,如果一枚衛(wèi)星是以通訊為主要用途的設(shè)計(jì)那么會(huì)為了這一個(gè)專一任務(wù)來設(shè)計(jì)衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)和部件。
以星鏈為例子,每個(gè)星鏈衛(wèi)星的重量?jī)H僅為250千克,在這個(gè)尺度上已經(jīng)無法安裝光學(xué)設(shè)備觀測(cè)地面了。比光學(xué)設(shè)備更重要的其實(shí)是太陽能電池板和電子設(shè)備的散熱裝置。
那么能不能做一個(gè)小衛(wèi)星觀測(cè)地面圖像呢?很難!
這種小衛(wèi)星主要面臨的問題是攝像頭的散熱。我們都知道現(xiàn)在的很多攝像元件的核心是CCD或者CMOS,這些設(shè)備如果工作溫度超過了一定的閾值就開始影響成像質(zhì)量,甚至無法工作。
在地面上很多拍攝視頻的UP主們都會(huì)有一個(gè)相機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作過熱的問題,一般達(dá)到一定時(shí)間,相機(jī)就不得不關(guān)閉,冷卻相機(jī)之后才可以繼續(xù)拍攝,甚至有的人為了相機(jī)能夠長(zhǎng)時(shí)間拍攝,還為相機(jī)安裝額外的散熱組件。
在地面上也有一系列的天文CCD采用了主動(dòng)的冷卻制冷方式
為的就是讓CCD冷卻后以能夠適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間的工作所需要的溫度。但在地面上我們是有散熱“紅利”的,這就是我們身邊無處不在的空氣,設(shè)備可以借由空氣的流動(dòng)帶走大量的熱量。
反過來說的一件事情——在太空中幾乎真空的條件下,根本沒有空氣可以對(duì)流帶走熱量。
散熱的唯一方式就是熱輻射。所以大家能看到的大部分?jǐn)?shù)字圖像衛(wèi)星系統(tǒng)都帶有大型的輻射散熱片。
甚至更極端的衛(wèi)星散熱系統(tǒng)是依靠液氦的蒸發(fā)來帶走熱量的。即便如此,衛(wèi)星上也很難攜帶高品質(zhì)的大型圖像傳感器,除非是投入幾百億資金的那種深空觀測(cè)衛(wèi)星才能耗得起冷卻液的消耗。
大部分低軌道衛(wèi)星的攝像機(jī)其實(shí)并不是100%的時(shí)間在工作,僅僅是到達(dá)了某些特定區(qū)域后再開機(jī)采集地面圖像信息。
例如這張衛(wèi)星圖,圖片中央的這片工地的區(qū)域其實(shí)是5年前衛(wèi)星飛過的照片,直至現(xiàn)在還沒有更新,但現(xiàn)實(shí)中這片區(qū)域早早的就改成了新的居民小區(qū)。
只不過是5年前商業(yè)衛(wèi)星拍攝這片區(qū)域后再?zèng)]有機(jī)會(huì)飛臨上空拍攝最新的照片。以至于地面的景觀變遷根本不能及時(shí)地收錄到最新的地圖資料庫中。
衛(wèi)星實(shí)時(shí)的觀察戰(zhàn)場(chǎng)其實(shí)是相當(dāng)不靠譜的事情,原因則在于衛(wèi)星在圍繞著地球轉(zhuǎn)動(dòng),而地球也在自轉(zhuǎn)。
這就導(dǎo)致衛(wèi)星飛臨地球上的某一個(gè)區(qū)域后再次飛到這個(gè)區(qū)域上空是有一個(gè)時(shí)間差的,理論上低軌道衛(wèi)星在不變軌的前提下能夠再次回到地球上某一點(diǎn)需要682天的時(shí)間,所以你能看到的某一個(gè)地區(qū)的衛(wèi)星圖像最短的變化間隔也需要將近2年的時(shí)間。在軍事上,2年是可以做很多事情的。
很多人看到的某個(gè)艦隊(duì)在海面上的“衛(wèi)星照片”是怎么回事呢?
這就是衛(wèi)星變軌做到的事情。當(dāng)情報(bào)得知某一個(gè)熱點(diǎn)區(qū)域地面上會(huì)有有價(jià)值的信息出現(xiàn),這個(gè)時(shí)候,衛(wèi)星就可能采取變軌操作,讓距離這個(gè)地點(diǎn)上空最近的衛(wèi)星變軌到目標(biāo)上空。
衛(wèi)星的變軌并不是指衛(wèi)星軌道在天球上的平面移動(dòng),而是改變衛(wèi)星的軌道夾角,當(dāng)軌道夾角變化后衛(wèi)星在數(shù)次繞地飛行后就會(huì)有一瞬間可以到達(dá)目標(biāo)上空。但這時(shí)候在目標(biāo)上空能拍攝到什么有價(jià)值的信息就全憑運(yùn)氣了。
而且,變軌會(huì)大量消耗衛(wèi)星燃料,衛(wèi)星不可能依靠變軌長(zhǎng)時(shí)間的保持在目標(biāo)上空,這一點(diǎn)尤其是低軌道衛(wèi)星的燃料和動(dòng)能消耗都是相當(dāng)巨大的。
所以說,低軌道的衛(wèi)星能憑運(yùn)氣匆匆的在戰(zhàn)場(chǎng)上一瞥已經(jīng)是不錯(cuò)的成績(jī)了。但如果真正能持續(xù)的獲得有價(jià)值的軍事信息則還是一件不可能的事情。