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9·11后看空间侦察、通信、导航技术应用  

----自:中国航天2001年第12   作者:杜元清
 
美国空军采取重大步骤集中管理军事航天力量,旨在进
一步发挥空间侦察、通信、导航技术在制天方面的效用

     

102日,美国空军采取了一项重大步骤来实现军事航天力量的集中管理,那就是将洛杉矶的太空与导弹系统中心变成太空司令部的一部分。尽管没有成立独立的美国天军,但此举能够将美国空军的军事航天运作统一起来。这次调整正是按照国防部长上任前公布的《美国国家安全太空管理与组织评估委员会的报告》进行的。

  太空司令部负有四项主要使命:
  (1)太空力量支持:用各种一次性运载火箭将卫星和其它高价值有效载荷发射到太空,并运行这些有效载荷;
  (2)太空控制(制天):确保友邦对空间的使用,以进行太空对抗作战,包括监视、使敌方太空系统失效、保护己方系统等等;
  (3)武装力量增强:为指战员提供气象、通信、情报、导弹预警、导航服务;
  (4)武装力量运用:维持并运作一个快速反应的陆基洲际弹道导弹战略威慑力量。

  美国太空司令部现在所提供的高技术数据比以往任何时候都更有用,所获得的情报、监视和侦察图像判读起来比以前容易得多,并且送达速度也快得多,这些都是由于该司令部使用了新的方法从卫星上接收图像并将有关数据送达指战员手中。

100颗卫星在为美国军方 提供帮助,GPS作用显著

军事卫星调遣一直是美国国防部的秘密。美国的战略分析家认为,国家侦察办公室和国家安全局所有的天基系统都已经全部进入警戒状态,大约有近100颗卫星在为美国军方提供帮助。
  地球同步轨道(35900公里高)上的卫星可以在一个固定的点上提供对半个地球的覆盖。许多导弹预警卫星和各种类型的军用通信卫星就运行在这个轨道上。作为军用预警系统关键部分的国防支援计划DSP)卫星,于1970年开始部署。它们使用红外探测器来探测导弹和火箭释放的热量。据美国科学家联合会透露,有3DSP卫星参与了军事行动,另有两颗在太空运行,作为后备。军方声称,他们能够发现90%以上的地球表面上的任何发射。被称为太空交换机军星负责在部队各分系统之间进行编码信号中继。国防卫星通信系统DSCS)将基地与战地作战联系起来。该卫星系统的有效载荷由太空与导弹司令部负责运行,并使用地面机动部队终端,保证向国防部在世界各地部署的先遣部队提供通信。美国国家海洋和大气局(NOAA)的天气预报卫星以及用于电视广播的卫星也运行在这条轨道上。这些卫星的信息也可以用于军事目的。

  GPS卫星系统在17550公里高的轨道上发射连续信号。该系统共由分布在3个轨道平面上的24颗卫星组成,保证至少有5颗卫星发出的信号能同时被位于地球和近地空间任何点上的用户接收到。每颗卫星每24小时围绕地球旋转一圈,这些卫星几乎可以覆盖整个地球。该系统能够确定出军事设施和商业设施的经度和纬度。其它一些导航卫星系统在9660公里至19320公里之间的轨道上工作。


  由美国太空司令部负责管理的GPS系统,能使美军士兵在任何气象条件下,在地球表面的任何地方,都能够确定自己的坐标和精确时间,并获得相关的导航信息。美军使用GPS军用精码标准,水平坐标精度可达几英尺(1英尺为0.305米),垂直坐标精度为5米,时间精度为十亿分之一秒,速度精度为每小时1公里,这些都保证了美军的攻击行动尽量精确无误。通过卫星识别目标,低空飞行的战斧巡航导弹由卫星进行导引,可打击1610公里远的目标。但是,卫星制导炸弹也不是完美无缺的,如果程序出错,炸弹同样会误炸目标。另外,由于卫星制导炸弹依靠远距离卫星制导,敌方有可能发射干扰信号以诱骗炸弹投向错误目标。对此,GPS技术专家指出,这需要很高的技术,目前塔利班可能没有这种能力。

  此外,战机内装备的安全语音通信系统使战机之间以及战机与地面之间能够互相通话,这是由于用GPS信号进行了同步协调。进入阿富汗地面的特种部队也依靠卫星提供信息、图片和指令。每名官兵的装备中都包括防水防震的GPS收发器和高频率多频道保密无线电通话器(耳语式麦克风)。

  在低地球轨道上间谍卫星所用的摄像机可以看清近10厘米小的目标。美国高度保密的锁眼卫星运行在322966公里高的轨道,据说可以看见地球上一份报纸的大标题或汽车的车牌。91215日,美军通过变轨技术,将多颗锁眼照相侦察卫星调集到中亚地区上空。这些卫星的分辨率很高,并可以自动将图像信息传给地面接收站及指挥中心。

  此外,如果对阿富汗的反恐之战持续很长的时间,那么美国军方从98日到1011日期间发射的秘密卫星也会及时派上用场。

  美国还出动间谍卫星,联合多个国家设下拦截站窃听并截取电子邮件和截听电话(军方为此紧急招募了一批懂阿拉伯语的工作人员),侦查拉登在阿富汗的具体位置,以便能够进行准确的打击。

  战地记者日裔美国人岛津洋一最近在清华大学讲学时指出,他最难忘的一幅摄影作品是塔利班的一个组织正在葡萄架下开会,讨论是否该交出拉登,但是第二天,这个葡萄架就被一枚导弹击中,图片上的一些人物和周围的景象荡然无存。岛津洋一说,他传输图片的过程中,图片被美军截获,这使他开始对媒体在战争中的作用感到疑惑。

教训:对卫星收集来的信息进行处理做得不够

  美国的太空系统虽然已经在为反恐怖提供大力支持,但还是有一些美国人对那些间谍卫星未能对9·11恐怖袭击提出预警感到遗憾。专家指出,要想获得恐怖主义组织正在计划干什么事是极其困难的。近年来,人们总是强调数据的收集问题,却没有足够的时间和资金来处理卫星收集到的信息。如果你只知道收集而不知道那是什么,直到几星期过去了,袭击事件也发生了,这样就完全于事无补。

卫星电话在恐怖袭击事件发生后的
救援行动中以及反恐战斗中显身手

  9·11事件发生以后,以纽约世贸中心为制高点设置的地面无线通信网络全面陷入瘫痪,许多手提电话用户和普通电话用户转向卫星电话。铱卫星公司和全球星公司卫星电话的销售量和需求随之急剧上升。卫星电话在整个救援工作的通信联系方面发挥了重要作用。铱星公司副总裁说,9·11事件使他醒悟到卫星电话的设计主旨就是跨越陆地。9·11事件发生后,铱星公司为救灾人员和机构捐赠和销售了1000多部铱星电话;卫星电话通话时间比以前提高了25%并持续保持这个水平。由劳拉公司牵头、总部位于纽约的全球星公司也为救援工作提供了卫星电话。

  有关人士认为,随着商业和政府机构重新认真地评估在紧急状况下的通信需求,卫星电话市场将有可能出现转机。卫星电话公司认为,卫星电话在石油、采矿、运输和救灾中,在没有手机电话和陆地通信服务的地区以及在飞机上,都有着广泛的用途。

  根据刚刚从国际电信联盟电信非洲2001"会议传来的消息,总部设在阿联酋阿布扎比的图拉雅卫星通信公司报告说,阿富汗及其周边地区对其小规模卫星电话服务的需求出现长势,用户主要是政府官员、辅助工作人员、记者以及其他与战争有关系的人员。该公司的首席执行官说,阿富汗境内的用户每天使用图拉雅卫星电话的累计时间为120小时,其中很大一部分是用于传真。图拉雅卫星是一颗运行在静地轨道上的大型卫星,于今年7月开始商业服务,目前共有8000个用户,每个用户平均每天使用电话3分钟。图拉雅公司已经获准在中东和中亚的25个国家从事经营活动,并正在期望于今年年底获准在巴基斯坦进行经营。图拉雅公司的首席执行官在参加国际电信联盟电信非洲2001"会议期间接受采访时说,该公司已经向获得经营许可的那些国家运送了20000部电话机。他还说,对使用图拉雅卫星服务感兴趣的国家,还包括利比亚、哈萨克斯坦和埃及。图拉雅公司预计明年1月将获准在土耳其提供服务,土耳其是一个潜在的大市场。

商业间谍卫星与美国寓军于民政策的实施

  由私营空间成像公司拥有的伊克诺斯成像卫星能分辨出地球上1米大小的物体。9·11事件刚发生后,互联网上就公布了卫星拍摄的遭袭点的高分辨率照片。商业间谍卫星一时名声大噪,多家提供商业地球观测服务的公司也乘机宣传(有些公司总是挑选热点地区的图片适时公布,以引起人们的关注)。目前比较活跃的商业卫星图片公司有依赖伊克诺斯卫星的空间成像公司、既依靠卫星图像也依靠航空照片的陆地信息国际公司以及1019日刚刚成功发射分辨率为61厘米的快鸟卫星的数字地球公司。卫星图片的价格从每平方公里数百美元到数十美元不等,价码主要是根据分辨率、拍摄时间、交货时间要求等因素而定。例如,伊克诺斯卫星的黑白图像分辨率可达到1米,售价为每平方公里200美元,加急业务将再额外支付3000美元。 

  最近美国国家图片与测绘局代表军方与空间成像公司签订一项协议,购买了伊克诺斯卫星拍摄的阿富汗战区图像的独家使用权。协议自107日生效,协议金额估计为数百万美元。军方此举可以说是一箭三雕:一是防止其他人窥视阿富汗战区的情况,二是对阿富汗增加监视,三是贯彻政府寓军于民的思路。其实,美国军事卫星的分辨率比伊克诺斯要高10倍,而且根据美国有关法律,布什政府完全可以国家安全为由,启动快门控制条款,阻止新闻媒体使用卫星图像。然而为使美国政府成为一个负责的投资者、用户和太空工业的协调者,买断的做法是再高明不过的了。

  另一家美国公司——数字地球公司,也已经于1019日成功地发射了一颗在450公里高的轨道上运行的快鸟成像卫星,其黑白图像分辨率为61厘米,彩色图像分辨率为2.44米,并计划在年底以前公布首张照片。但是,快鸟成像卫星最快也要等到明年1月底、2月初才能开始正式工作。五角大楼已经表示对快鸟拍摄的图片感兴趣。数字地球公司的发言人说,该公司不反对把有关阿富汗地区的卫星图像全部出售给五角大楼。

  现在人们普遍看好地球观测市场,专家也发表了地球观测市场将大幅增长的预报分析。弗罗斯特·萨利文咨询公司于1019日发布的一份要价5000欧元的分析报告《欧洲遥感垂直市场》指出,欧洲遥感业2000年产生了11亿美元的收入,预计2006年这一收入将达到17亿美元。目前,遥感市场的传统主顾多是政府与军事部门。专家说,从2003年起,随着潜在用户开始认识到使用遥感图像完成传统工作的成本效益优势,这一现象将开始改变。除政府和军事部门外,使用遥感图像的还有一些非赢利机构、私营机构、团体和个人(据说恐怖分子可能就购买过空间成像公司的卫星图片,并将其用于策划9·11恐怖袭击事件)。

结束 语

  按惯例,世界上绝大多数国家承认人造空间物体在地球轨道及其以上空间中享有飞越或停留的自由。到目前为止,还没有任何一部法律或法规限定外层空间的下限。这就是说,在地球轨道上运行的卫星和其它飞行器,不受现行有关领空的国际法和公约的限制。这也可能是美国等国家斥巨资大力发展空间侦察卫星、太空武器及平台的部分缘由所在。

  930日,美国国防部公布的《四年防务审议报告》中,花不少篇幅描绘了一个完整而清晰的太空战略和太空控制图景。按照这份报告的说法,美国还要提高太空系统及其支持设施的能力和生存力,还要借助信息技术和创新概念,研制一个可以互操作的联合C4ISR体系结构和能力,其中包括一种可量身打造的联合作战能力。可以预见,美国将会比以往任何时候都更加依赖太空的支持。据报道,美国国防部的合同商早已经开始秘密招募数千名科学家和工程师研制下一代间谍卫星网络,以求能够在任何时候对全球任何一个地区进行高度精密的侦察和摄像,并在未来数十年中对美国的情报收集起到关键作用。