书城科普读物为了地球领导权——人造卫星
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第31章 令人窒息的迷踪拳——隐身卫星(2)

“长曲棍球”是美国国家侦察局的绝密雷达成像卫星。2005年4月30日,美国发射了代号为“USA-182”的“长曲棍球-5”。这些具有隐身功能的卫星,在观察跟踪过程中会突然消失不见,连先进的探测仪器也无法跟踪和计算它的运行轨道。

第三代隐身间谍卫星——“未来图像建筑师”由美国洛克希德·马丁公司研发,耗资近200亿美元。这种新技术的隐身侦察卫星具备定位、跟踪、识别地面移动目标的能力,还能发现利用地形、植被进行隐蔽的伪装目标。“未来图像建筑师”将监视朝鲜、俄罗斯、中国等国的导弹数量和部署,对新潜艇的建造、下水以至航行进行跟踪。天上地下一起玩隐身,看谁玩得过谁。

仿生隐身卫星

在250千米到36000千米的空间,登记在册的各种太空垃圾有10万多片。如果算上微小的垃圾,已超过1.5亿件。太空垃圾是人类在进行航天活动时遗弃在太空的各种物体和碎片。它们包括:各种卫星、保护罩及部件;各种火箭发动机在空间产生的残骸;宇航员在太空行走时不慎丢弃的螺母、螺栓和螺丝刀等各种物体。太空垃圾沿着各自的轨道飞行。

仿生隐身卫星往往模仿变色龙。平时这种卫星是彬彬有礼的“科学家”或“摄影师”,转脸就是一个百变间谍;大部分时间以导航卫星的面目出现,关键时刻却发挥通信卫星的功能,传递秘密信息。许多民用卫星在一定时刻被征用,甚至本身就是“预备役”卫星。

装死是仿生隐身卫星的一个绝招。如美国的“迷雾-2”侦察卫星伪装成一个太空碎片,模仿太空垃圾的行为,按照需要的轨道运行。当雷达或太空望远镜观察仿生卫星时,它更像一具毫无生气的“僵尸”。在那么多的太空垃圾中,探测器很难确定它到底是一块碎片还是一颗卫星。

纳米隐身卫星

纳米隐身卫星是用雷达极难侦测到的纳米复合材料或涂料制成, 不但轻盈和坚固,更能吸收电磁波和微波,达到外形隐身,适应于大型侦察卫星、截击卫星、太空武器和绝密卫星。另一种方法是应用纳米技术将卫星做得尽可能地小,达到结构性隐身。这种纳米卫星用极小的体积挑战敏锐的探测,主要用于执行绝密任务的卫星,如照相侦察卫星、攻击卫星、太空武器。

每颗纳米卫星相当于一个“芯片”,由数个集成微型仪器组成。按目前技术水平重量可降到0.1千克以下,大小相当于一副扑克牌。美国的纳米隐身侦察卫星可随时变轨。它以空间站为基地,随时回到空间站增加燃料、进行保养维修、输入新的任务程序等。

纳米卫星相当具有威慑力。俄罗斯的纳米卫星只有手机那样大小。在茫茫太空中寻找一颗卫星,就等于大海捞针,就连侦测技术最先进的美国也对它没办法。俄罗斯的卫星专家说:他们只知道它存在,但不知道在哪里。太空望远镜和侦察卫星也看不见不远处的“小白点”——隐身卫星。

纳米卫星部署简单。一枚小型运载火箭或一架高空飞机就可以发射几颗或成百颗的纳米卫星,几小时就可部署完毕。纳米卫星可以围绕在己方的大卫星和重点卫星周围,组成一道反卫星武器的“人墙”,关键时刻起到迷惑和诱饵的作用。这些无孔不入、很难监测和击毁的纳米卫星,也可以围绕在敌星的周围甚至吸附在敌星身上,神不知鬼不觉地窃听、干扰,直至摧毁敌星。

分身术卫星

为了防范反卫星武器,美军正研发具备分身术的新卫星。分身术卫星,就是将一颗卫星的几个功能不同的系统分成几个部件。每个部件都是一颗小卫星,都可单独运行,执行一项功能和任务。

大型卫星都存在着致命弱点,一旦发射失败,后果不堪设想。一个小小的软件编程错误或者某个部件功能失效,就可导致整个计划前功尽弃。卫星一旦被摧毁,几亿美元打了水漂,十几年心血付之东流。

分身术卫星分身有法。它采用变形金刚一样的模块化和组合的概念。传统间谍卫星上的重要部件,如间谍照相机、各种传感器等将形成一个个单独的小卫星。几个卫星编队飞行在主卫星附近。这些飞得很近的小卫星共同组成一个星座。星座之间用无线网络互联,就像变形金刚的组合机器人。

这种组合式的新型卫星机动灵活,有很多好处。一旦某颗卫星被敌方击落,新卫星将很快更换上去,而这种“更换”很可能只是更换某个零件。它本领高超,而体积很小,隐藏在太空里找不到,也很难打下来。美国宇航员在空间站将3颗美国麻省理工学院太空实验室专用于照相侦察的20厘米“球体”小卫星发射后,连自己也找不到了。

分身术卫星还有一个独门绝技,就是通过发射不同的组件卫星,方便地转换卫星系统的用途。比如,通过调整卫星星座的组成,可以方便地把一颗间谍卫星转变成一颗军用通信卫星。分身术卫星就是用今天的技术解决明天的难题。

分身术卫星一般由3~8颗小于500千克的小卫星或小于100千克的微型卫星组成。卫星们编队飞行,可以组成电子侦察卫星、三维立体成像的图像卫星、气象卫星、合成孔径成像侦察卫星和导航卫星等。

各分身术卫星之间的距离一般在几十米到几千米,相互间没有有形的连接,但位置和距离保持不变,好像一颗巨大的卫星。分身术卫星技术很尖端很复杂。卫星们必须形成并始终保持编队飞行;在各自环绕地球运行的同时,相互之间保持精确的距离和位置关系,要求高精度的卫星轨道测量和轨道控制技术。虚拟卫星虚拟卫星,就是将一颗卫星分成几个功能相同的小卫星、微型卫星或纳米卫星,共同组成星座,编队飞行执行一项功能和任务。

虚拟卫星最显著的特点是卫星星体采用多功能结构。多功能结构是一种创新的结构形式,它将卫星上的热控组件、信号电缆、供电电缆等都藏在星体的复合材料中,与结构成为一体,好像一个芯片。这样可以提高和扩展结构的功能,大大减轻卫星的重量。虚拟卫星是一种全新的航天器概念,是卫星技术的革命性进步。目前,虚拟卫星正从处于实验室研究向验证实用过渡的阶段。

具有代表性的虚拟卫星是美国空军的“21世纪技术”卫星。美国空军研究实验室早在1998年就开始研究“21世纪技术”卫星。目的是利用低成本小卫星,构成三维编队飞行的虚拟卫星。卫星的主要任务是开展编队飞行、星座管理、精确测时与授时及分布式孔径雷达信号等。

虚拟卫星之间的距离和位置可以根据不同任务需要进行调整;卫星之间有通信链路,可以实现信息交换和功能互补。星座中任何一颗卫星都能通过星间链路对整个虚拟卫星星座和另外几颗卫星实施控制与管理。当一颗卫星“受伤”、“牺牲”时,另一颗卫星就会自动接替。

虚拟卫星运行在轨道上,卫星之间距离为几百米,可以构成一台巨大的能调整的虚拟天线,用于跟踪地面和空中的活动目标。这些微小卫星可批量生产,用更小型的运载火箭发射,甚到用飞机发射入轨。

美国空军研究实验室计划2006年发射“21世纪技术”卫星,但后来计划取消。因为有一种更先进的虚拟卫星技术诞生了。新的虚拟卫星有多先进呢?美国国防部说:“它能独立思考。”

太空躲猫猫

随着太空隐身技术的发展,越来越多的卫星加入到隐身的行列。隐身与反隐身成为新的竞争亮点。俄罗斯的新地基脉冲雷达能探测隐身飞机,也能盯住隐身卫星。在太空中进行空间目标的观测,探测器与飞行体之间的距离较近,探测不会受到大气的干扰,对空间物体的观测具有极高的分辨率,特别适用于小、微型卫星的探测,完全可以让美国隐身卫星现形。

矛是矛,盾是盾,而美国却发明了一种矛与盾结合在一起的卫星。这种卫星可以完全隐身,防止其他国家雷达网的监控,而卫星上的太空望远镜,却可以不断地拍摄太空航天器的变化,识别隐身卫星,弥补地面雷达网监控系统的不足。

美军在全球部署了地面雷达站。它们紧盯太空,能同时监视各国卫星太空轨道目标,号称“太空篱笆”。然而美军认为这道篱笆监控功能有限,所以将发射一颗间谍卫星“探路者”。“探路者”卫星的真名是天基太空监视系统。这颗卫星不仅能及时锁定他国卫星,还能主动发起致命攻击。

“探路者”卫星的主人是美国导弹防御局和位于加利福尼亚州洛杉矶的美国空军太空与导弹系统中心。卫星有两大任务:第一,执行科学任务,因为它部署在地球静止轨道上,居高临下,可利用可见光传感器搜索、跟踪和监视太空碎片;第二,利用先进的探测器侦察各类卫星、飞行体和反卫星武器,实时传输下行信号,并自动生成卫星星历。

“探路者”卫星重1031千克,太阳能帆板提供840瓦的电力,设计寿命年。它装载了一个直径1米,重约225千克的大型光学望远镜。镜片大约50微弧度。它在地球静止轨道上观察的空间分辨率为20米,在低轨道上为几十厘米。

2010年10月22日,第一颗“探路者”卫星——“探路者-1”,在美国范登堡空军基地发射升空,运行在距地面630千米的太阳同步轨道上。这次发射是它的第一次任务。如果运气好的话,卫星入轨后可以跟踪卫星、碎片、反卫星武器,以及其他可能威胁美国卫星的飞行体。

“探路者-1”能大大增强美军的太空监视能力,是美国空军获得“制天权”的又一杀手。美国国防部计划建立一个由10颗卫星组成的卫星星座,将来扩大为更大的20颗卫星组成的卫星空间监视系统,在较短的时限提供更小的空间物体的全球监视。美军称:我们将看清空间的一举一动。这是一个重要的里程碑。

在太空躲猫猫,充分发挥了人类的智慧、技术和想象力。