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【军武次位面】作者:金色轰炸机
近年来,合成孔径雷达(SAR)卫星之于军事的作用变得越来越重要。在这个领域,各个大国竞争的向来都十分激烈。某种程度上说,谁能率先打造高低轨、多波段结合的合成孔径雷达卫星群,谁就大概率能在未来的信息化战争中掌握相当的全天候态势感知主动权。
▲“陆地探测4号01星”原本在这一领域美国拥有相当的优势。早在1978年时,美国就发射了世界上第1颗载有合成孔径雷达的卫星。在后来的数十年发展中,“长曲棍球”系列、FIA系列等都把军用高分辨率合成孔径雷达卫星的技术、算法等推向了崭新的高度。在这一阶段,即使说美国领先中国几十年也毫不夸张。
美国在合成孔径雷达卫星的相控阵天线、高功率传输、算法上都保持着绝对顶尖水平,中国看似难以追赶。然而,尽管中国在星载SAR雷达领域起步的比较晚,但在国家战略的支持下,很快就实现了迅猛发展。目前,中国已经发展出了“高分”系列(如高分3号)SAR卫星并多次成功完成部署,已在全天候海洋监测、高分辨率多模式成像上达到了世界一流水平,大幅缩小了与美国间的技术代差。同时,商业SAR星座也快速崛起,如“海丝1号”,“巢湖1号”,近些年来也完成了密集部署、快速组网,正在快速抢占商业星载SAR领域的高地。根据美国《战略与国际研究中心》给出的报告,中国在商业化落地和星座规模上,已爆发出了极为强劲的实力,甚至有了领先美国的趋势。
▲SAR卫星运行想象图不止如此,2023年,中国通过长征3号乙运载火箭在西昌完成了发射任务,成功将“陆地探测4号01星”送入了距离地球36000公里的高轨道并完成了部署任务,使其成为了全世界第1颗部署在地球同步轨道的合成孔径雷达卫星,在这一领域直接超越了美国,意义不容小觑。
长期以来,载有SAR雷达的卫星大多部署在近地轨道上,这里距离地球仅数百公里远。SAR雷达卫星部署在这里,可以获得极高的分辨率,能轻松达到米级甚至厘米级,但缺点在于因为高度低,因而扫视的范围窄,飞行速度也比较快,要过境同一个地区有时需要等上几天甚至半个月。因此,各国都曾设想要把SAR雷达卫星部署在地球同步轨道或者更高的轨道上,这里距离地球超过了36000公里,缺点是卫星的分辨率会严重下降,但好处是它会和地球同步转动,可以长时间监视某一个区域,视野极广。如果说地球低轨道SAR雷达卫星是属于战术级的态势感知工具,那么高轨道的SAR卫星,无疑属于“战略级”工具。尽管这样的部署方式存在一定缺点,但不可否认这是一块竞争激烈的领域。
▲SAR卫星运行想象图按理来说,美国有前期的技术优势,应该比中国更早在地球高轨道上部署SAR卫星才对,但却在两年前就已经被中国领先了,而且至今也没有逆转的趋势。在这一轨道上,目前全世界只运行了唯一一颗来自中国的卫星。那么美国为什么会落后,又为什么无法反超呢?
实际上,美国有能力将载荷运送到地球同步轨道上。比如美国军方的很多通讯、导弹预警卫星、电子侦察卫星,就长期驻留在这一轨道上。然而,美国之所以没有在这里部署SAR卫星,和材料限制的关系十分有限。众所周知,美国拥有大量的三代半导体国际巨头,且掌握着极为先进的碳化硅基氮化镓技术。在镓的原材料方面,由于中国控制了全球90%的原生金属镓产能,所以确实存在供应链“卡脖子”的问题。2023年下半年,中国对金属镓、锗实施了出口管制。但是美国还有一定的储存、回收能力,尽管本土没有原生镓冶炼工厂,但库存也够支撑一段时间。
▲SAR雷达卫星拍摄到的画面所以真正影响美国在高轨道上部署SAR卫星的,实际上是战略选择。由于部署在高轨道上的SAR卫星会存在分辨率不足的问题,所以美国一定程度上并不看重。其想法,是依靠大量的低轨卫星组成“星座群”,这样既能获得高分辨率的优势,又能缩短重复访问的时间。再配合其他侦查工具,从而构建超强的侦查体系。
对于中国来说,抢占高轨道的SAR卫星,也并不是为了盲目和美国竞争。因为该轨道上的卫星具有十分强大的凝视能力,可以长时间监控某一片区域。假设这片海域是西太平洋,那么它就可以利用自身的技术优势,轻松穿透厚重的云层,且不受夜间无光照环境的影响。实时、动态监控这一地区的高价值目标活动。比如航母活动、战机部署。长期感知数百平方公里的范围,为反介入/区域拒止战略的实施打下坚实的信息基础,这才是中国的真正目标之一。
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