仅用3颗雷达卫星覆盖全球，可拍到航母，美国担心中国突破黑科技

本文作者——孔新｜环球时报武器航天特约撰稿人

南沙以北的海面上，风浪翻涌，一艘悬挂日本旗帜、体量堪比航母的超大型油轮缓缓穿越争议水域。距其头顶约3.58万公里的高空，一颗中国地球同步轨道合成孔径雷达卫星正持续锁定目标。

中国近日披露的一组雷达成像显示，这类卫星已具备对海上移动目标的长期跟踪能力——这意味着，只需三颗卫星，便可能实现对全球高价值目标的全天候覆盖，而要达到同等效果，其他国家或需动用数百乃至上千颗卫星。

（中国低轨道SAR卫星观察到的美国航母）

地球静止轨道距离地球表面35800千米，而常见的遥感卫星距离地面只有500到800千米。离得近才能看得清，只有在这样近的距离上，卫星才能拍摄到清晰的图像。可见光卫星如此，雷达卫星更是如此。雷达卫星需要向地面发射雷达波，记录反射回来的信号，然后通过计算机处理得到不同分辨率的图像。但是在低轨道上，卫星相对地面的飞行速度很快，在某个地点上空只能一掠而过。而且分辨率越高，视场角就越小。美国国家侦察局曾经抱怨自己是在用“吸管看战场”。即使采用大规模星座来覆盖地球，一颗接一颗监视某个地点，两颗卫星交接班过程中也会出现孔隙。

要是把卫星部署在静止轨道上，就能持续不断地凝视某个位置。而且卫星站得高看得广，解决低轨道星座的时效性和连续监视问题。然而遥远的距离导致雷达波到达地面的功率非常微弱了。严重降低了分辨率。

这也成为高分辨率对地观测的一对矛盾。“陆地探测四号”因为占据静止轨道，所以地面分辨率只有20米，要想用它监视车辆、小型飞机之类的目标是很困难的。大型飞机在它的影像里也是很模糊的。可以清点数量，但几乎不可能辨别型号。

（外电推测的“陆地探测四号”）

但是在有些时候，有限分辨率能够发挥相当显著的作用。世界上有那么一些目标，是不需要很高分辨率就能看清楚的。金属物体对雷达波有着很强的反射效应，那么桥梁、铁路、建筑物在“陆地探测四号”的视野中，属于可以分辨的对象。

世界上还有另外一大类目标，是20米雷达分辨率就能发现和跟踪的，那就是巨轮。

近期中国科学家在《雷达学报》上发表论文表示，他们利用“陆地探测四号”，在南沙群岛附近发现和跟踪了挂日本旗的油轮“永达丸”号超级油轮。“永达丸”号长度为340米，宽60米。熟悉海军的朋友们会发现，这个数字与10万吨超级航母非常接近。美国福特号航母全长332.8米，宽78米。尼米兹级航母略小一点，全长相同，宽度为76.8 米。航母比“东和丸”号还宽一些。考虑到航母甲板是一大块平整的雷达反射面，那么“陆地探测四号”跟踪超级航母就更加容易一些。

发现和跟踪巨轮是第一步，精确定位是第二步。传统传统技术的理论计算认为，从地球静止轨道上测量船只位置，会面临很多误差因素。比如船只在波浪中的摆动、运动带来的回波变化，等等。定位误差可能达到数百千米。要想投送一个物体与船只相遇，这么大的误差是无法接受的。但是根据《雷达学报》的论文，在追踪“东和丸”时，“陆地探测四号”定位误差幅度只有3千米。

根据论文作者表示，测量数据的定位误差其实比模拟结果还要大一些。因为在实测中，定位误差不仅受算法的局限，还要考虑轨道误差和大气对雷达波的干扰，特别是电离层散射和大气含水量波动。于是，中国科学家们开发了一种独特的算法，把海量数据分解为多个小任务来计算，不但提高了处理信号，还能从海浪的巨大背景噪声中提取出移动船只的微弱信号。根据论文，科研人员还用“陆地探测四号”信号探测了另外四艘船只，定位误差只有1.6千米。这样的误差完全可以用末制导雷达来修正。

因此科学家表示，“已经把地球同步轨道合成孔径雷达（SAR）卫星对移动船只目标的长期连续跟踪从想象变为现实”。

（SAR卫星看到的不同战舰图像）

远海反航母作战的技术极为复杂，有大量的难关需要攻克。但今天我们至少可以确认，目标发现、跟踪和定位这个环节已经是解决了。如果不考虑北冰洋和南极洲，一颗静止轨道卫星可以覆盖三分之一地球表面，三颗就可以覆盖全球。美军航母是不太可能开进北冰洋的，当然也开不上南极大陆。那么三颗“陆地探测四号”类型的卫星，就能让美国航母力量无所遁形。

至于“陆地探测四号”本身的安全问题，似乎也早有解决方案。静止轨道卫星本身就比低轨道要安全得多，地面激光器很难对它造成伤害。美国确实已经发射了一些所谓的“空间态势感知卫星”前往静止轨道，窥探其他国家卫星的工作，当然也具备干扰甚至破坏的潜力。但是按照美国太空军的说法，中方也部署了相同功能的实践系列卫星在静止轨道大幅度机动。那么美军要是想对“陆地探测四号”之类的卫星动什么手脚，肯定会被抓个现行。后续遭到报复，也是无须抱怨的。