比天宫更紧迫:快反火箭连捷,东风品质值得信赖

天在刚刚过去的五月为我们献上了四战四捷、连战连捷的骄人战绩,分别是长征5B遥一火箭成功发射奠基天宫空间站时代、新一代载人飞船试验船精准着陆东风着陆场奠基载人登月工程,以及长征十一号与长征二号丁两款火箭在两天时间里的连战连捷。

5月30日、31日长征十一号与长征二号丁相继在西昌卫星发射中心、酒泉卫星发射中心分别以一箭双星方式将新技术试验卫星G星、新技术试验卫星H星、高分九号02星、和德四号卫星送入预定轨道,看似平常的发射背后却蕴藏着极为深远的战略意义。

从卫星视角看,除和德四号卫星是民营航天公司“和德宇航技术有限公司”天行者星座第4颗组网卫星外,另外三颗皆为对地遥感卫星。

遥感卫星在军事领域通常被称为“侦察卫星”,然而在中国航天已经拥有全球第二大规模在轨卫星资产的当下,我们始终没有对外宣称发射过“侦察卫星”。这与大国地位看似是不相称的,其实不然,我们只不过是习惯了“只做不说”,实际上我国从事国防工作的遥感卫星规模也已经位列世界第二。

从第一颗数据传输型遥感卫星上天至今,我们只用了20余年时间就从一穷二白华丽转身为世界第二,这究竟是怎么做到的?

一、实战需求指引筑基天疆,高轨成像另辟蹊径

遥感卫星为获取高质量成像图像通常采用两种手段,首先是将卫星部署在距离地球更近的近地轨道,距离更近当然看得也就更清楚,然后是尽可能提高星载望远镜成像分辨率。

随着反卫星武器发展日趋成熟,近地轨道生存环境正变得愈发恶劣,如何破局反卫星武器就成了全新课题。

反卫星武器以直升式拦截弹发展最为迅速,但此类导弹射高有限,只能对近地轨道卫星构成挑战,而对于高轨卫星通常是鞭长莫及。

2015年12月29日00时04分,地球静止轨道光学成像卫星高分四号在西昌卫星发射中心由长征三号乙火箭发射升空,随后定点于105.6°E,轨道高度3.6万公里。

部署在静止轨道的高分四号卫星除了可以规避反卫星武器,还解决了光学成像卫星的两大结构性矛盾:

传统遥感卫星为了获取高质量成像照片,轨道高度往往比较低,弊端是卫星视场小,同时重访周期往往长达几天,高分四号因为站得高看得远,对同一目标的重访不需要调整轨道,只需调整星载相机摆动角度即可实现重访,重访周期从传统卫星的数天提高到了20秒。

虽然站得高可以看得远,但却难以看得清,高分四号就要打破这个魔咒,该卫星应用了面阵凝视成像技术,在60倍于锁眼卫星高度位置实现了50米空间分辨率,这一指标做到了同类卫星的世界第一。

50米量级空间分辨率虽然不及近地轨道卫星的高分辨率成像数据,但其应用价值仍然不可估量,比如在防灾减灾、国土普查、农作物估产等领域可大有作为,更重要的是它开启了地球静止轨道光学成像卫星的先河,同类卫星只需三至四颗即可实现全球覆盖,且能呈现近实时的成像数据,助力军民两用需求。

今年上半年中科院长春光机所就将完成全球最大4米级直径轻质碳化硅非球面反射镜精加工,届时它将配装在新一代地球静止轨道光学遥感卫星平台上,在3.6万公里的高轨轨道实现对整个地球的动态监视,空间成像分辨率可达2米。

如此一来就能轻松识别驱逐舰、护卫舰、航母、坦克、导弹发射车、飞机等小型机动目标,每20秒甚至更短时间周期内直播大洋彼岸的航母影像一定很美,再过两三年我们就可以实现这一目标。

配装4米级口径镜片的地球静止轨道大吨位光学遥感卫星的问世非大国所不能,首先这样一款卫星尺寸显然已经超过了大多数运载火箭整流罩尺寸上限。当长征五号遥三火箭复飞成功之后我们就具备了发射大质量地球静止轨道卫星能力,整流罩5.2米直径尺寸完全可以包络这款大吨位卫星。

是否有能力发射高轨道大吨位遥感卫星是对综合实力的检验,放眼全球具备这一能力的玩家不超过两个。

二、火箭飞机布局临近空间,信息战力持续变道超车

为了应对低轨卫星易被摧毁问题,我们同时布局了高低两个维度空间,“高”是指以高分四号地球静止轨道卫星为主的高轨轨道遥感卫星。而“低”指的并不是传统近地轨道,而是比近地轨道更低的临近空间(海拔20-100公里),也被称为“亚轨道空间”,这一空域属于航空,而不是航天,但同时它又不是传统飞机活动的高度层,稀薄的大气环境更适宜于超音速与高超音速飞行。

近年来新亮相的东风快递都是基于临近空间的高超音速滑翔弹,在临近空间飞行轨迹灵活多变,现有防御导弹都很难有效拦截临近空间飞行器,为了盘活临近空间我国率先推出了无侦-8火箭动力侦察机。

无侦-8可在十几分钟时间内飞抵上千公里外目标空域进行快速侦察成像,并收集相关战役战术情报,该机由轰-6N轰炸机挂载起飞,高超音速巡航时机身倒扣形成乘波体气动布局,进行大马赫数巡航飞行,该机有两大性能特色:

第一,可对天基侦察网查漏补缺,针对时间敏感目标快速响应;第二,战时近地轨道卫星被摧毁后,无侦-8可对信息盲点进行有效补充。

三、快反火箭全疆域全时空出击,东风品质值得信赖

在布局高轨轨道与临近空间的同时,对传统近地轨道空间也在持续发力,中国航天在近地轨道的国防成像建设突出一“小”一“快”。

“小”是指近地轨道部署的遥感卫星不追求类似锁眼系列的大吨位卫星,而是发展中小吨位、微小卫星、纳卫星为主的“小卫星”,小卫星通过采用三反离轴、线阵CCD推扫、面阵CCD复式成像、时间延迟积分成像等一系列改进升级措施,能以极低成本获得与大吨位卫星相近的功能,同时能以单颗大卫星的价格构建覆盖全球的侦察网络,效费比极高,即便被击毁一两颗也不会因此产生重大损失,而如果击毁一两颗锁眼系列卫星,其损失不亚于干沉一艘核动力航空母舰。

微纳卫星则可以快速发射补网,比如前几天发射的新技术试验卫星G星与H星肩负的任务就是测试新型对地观测技术与星间链路组网,毫无疑问它们是服务国防任务的最新卫星成员。

在天基攻防手段日益丰富的当下,各国都在争相发展快速进入空间能力,以期能够实现卫星战时快速补网发射。我国显然已经走在了列强前列,承担新技术试验卫星G星、H星一箭双星发射任务的长征十一号固体运载火箭也被称为“快反火箭”,它脱胎于某型东风快递,箭体直径2米(与DF-31直径数据一致),长20.8米,发射质量58吨,由四级箭体构成,起飞级发动机推力120吨,500公里太阳同步轨道运力为500公斤。

长征十一号快反火箭深得东风快递精髓,应用了一大批同款技术,此次执行发射任务的长十一火箭就应用了全新配套研制的发射机动平台,该平台具有高度集成、高度智能优点,独立发射能力更强,发射筒底部的橡胶底座也与DF-26同款,而这正是遂行全疆域随机发射任务的必备装置。

最新亮相的发射平台甚至连军绿色也不再掩饰,火箭点火起飞方式也与东风快递弹射出筒的冷发射模式如出一辙。

目前长征十一号已经初步具备全疆域发射能力,比如此次发射就是该型火箭首次现身西昌卫星发射中心执行发射任务,去年该型火箭还在黄海海域实施了全球首次快反固体火箭的海上发射任务,今年下半年长十一火箭还将继续实施海上发射任务。

所谓快反就是要具备快速反应能力,除了拥有灵活的机动能力,长十一火箭还能在24小时内完成新火箭发射,不同于液体火箭,固体火箭平时就可以多生产多储存,战时也不存在燃料加注问题,届时它可以像发射导弹一样发射卫星。

每当国产遥感卫星发布一些卫星照片时总有人拿谷歌地球照片与之相比,他们总是先入为主地认为这些照片根本比不上“谷歌地球”。

这是没有搞清楚谷歌地球的本质是什么,它只是一个图像资料聚合的地理信息平台,其中有为数不少的照片都不是卫星拍摄,而是拍摄高度更低的航拍照片,再就是此类照片价值往往较低,首先是更新频率极低,多数照片都是数月甚至几年前的数据,与我国覆盖全球以分钟更新周期计算的全球天网无法相提并论,更不用说高分四号20秒重访周期的巅峰级性能指标。

事实上中国航天大部分资源都被用来筑牢国防根基,因为这是“核心利益”,至于载人航天、月球探测、火星探测事实上都是航天产业的剩余产能。而现如今我们能同步推进天宫空间站、载人登月工程、火星探测工程、小行星探测等战略级空间任务,放眼世界仅此一家,这也是为什么大洋彼岸万分焦虑的症结所在。

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