KH-12“锁眼”4光学侦察卫星(概述)

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导读:美国KH-12“锁眼”4光学侦察卫星,有“极限轨道平台”之称,是当今分辨力最高的光学侦察卫星,但在伪装和干扰的双重保护下“锁眼”那一端还能洞悉一切么  ○ 赵 峰 华 戎   记:Google Earth于2006年6月9日进行了一次重大的更新,卫星照片数量一下扩大了四倍,也由此引发了围绕卫星侦察和反侦察的讨论。今天就从伪装和干扰两个角度谈谈。卫星侦察分成像侦察和电子侦察。成像侦察卫星主要在几百公里的低轨道,而像美国“大酒瓶”电子侦察卫星及俄罗斯第五代电子侦察卫星等却都运行在36000公里的地
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美国KH-12“锁眼”4光学侦察卫星,有“极限轨道平台”之称,是当今分辨力最高的光学侦察卫星,但在伪装和干扰的双重保护下“锁眼”那一端还能洞悉一切么

○ 赵 峰 华 戎


记:Google Earth于2006年6月9日进行了一次重大的更新,卫星照片数量一下扩大了四倍,也由此引发了围绕卫星侦察和反侦察的讨论。今天就从伪装和干扰两个角度谈谈。卫星侦察分成像侦察和电子侦察。成像侦察卫星主要在几百公里的低轨道,而像美国“大酒瓶”电子侦察卫星及俄罗斯第五代电子侦察卫星等却都运行在36000公里的地球同步轨道,是什么原因?在此高度它所接收的信号强度仅是低轨道的1/5100。


华戎(以下简称华):轨道越高生存力越强,成像侦察卫星选择低轨道是无奈之举。广泛采用CCD电耦合器件的光学成像卫星其实就是一超长焦的数码相机,轨道越高拍出来相片越不清楚,另一方面得花大价钱研制更好的镜头。电子侦察卫星则不同,它收集的是电磁信号,由于某些辐射信号有突发性的特点,所以最好能保证24小时不间断监控。高轨道“站得高,看得远”,具有这一优势。另外像“大酒瓶”采用了直径数十米的大口径碟型天线,侦查范围很广,对微弱信号也相当敏感,美国多次用它收集我军的弹道导弹测控信号。


记:但美国“雪貂-D”电子侦察卫星是在极轨道运行的,什么原因?


华:地球同步轨道位于赤道上空,对诸如俄摩尔曼茨克军港之类的高纬度目标侦察效果很差,所以美国才部署了这种通过两极的极轨卫星,但需要多星组网才能保证全天时侦察。更早的时候美国还部署过诸如“折叠椅”的大椭圆轨道卫星,轨道高度大致在1 000~30 000公里之间,但现在地球同步轨道是发展趋势,“折叠椅”也逐步被淘汰。


记:反电子侦察卫星主要靠干扰,具体讲如何进行?


华:原理是投其所好。它既然愿意搜集信号,那就发更大功率的信号给它,让它饱和就是了。但不是所有信号都行,要视具体情况而定,不然卫星可以把你的干扰信号给滤除。比如说要保护己方某新型辐射源的参数和位置,一般可以采用自卫干扰的方式。对需要保护的弱信号,可以用连续波噪声淹没,使卫星侦察不到较弱的辐射源。如果受保护的信号电平较强,就可以使用多部大功率高重频脉冲干扰源令敌侦察处理系统饱和,多路信道产生串扰,使电子侦察卫星无法正确提取真正的辐射信号。使用3-5部大功率干扰站,可掩护数十万平方公里的信号泄露。


记:如果对电子侦察卫星进行战略级干扰,干扰系统就必须超大功率、超宽频带,这样的系统是否要耗费巨大电力,就像风洞那样让一个小城市停电?它是否会使该地区的通信等完全失效?


华:它的耗能确是相当可观的。特别是采用空间功率合成技术的干扰系统,其接收瞄频、伺服默跟、发射及冷却分系统都是耗电大户。仅从辐射功率峰值来看,大概能顶得上一个几万人口的小城全部生活用电了,但考虑天线增益也很大,所以实际耗费功率没有那么多。天线增益是说在输入功率相等条件下,天线在给定方向上的辐射强度与参考的点源天线的辐射强度之比,一般以分贝表示。比如,忽略天线效率损耗时,1瓦发射机加10分贝的天线增益,得到的等效辐射功率为10瓦,加20分贝的天线就是100瓦,加30分贝的天线就得到1千瓦。


记:空间功率合成是什么意思?


华:空间功率合成的核心技术是有源相控阵。相控阵大家都熟悉,好比我要做一个兆瓦级的干扰系统,用单个行波管很难做到,那我就拿100个50瓦的发射管组成一个5千瓦的发射阵列,再加上30分贝增益的天线和移相器就可以使辐射功率达到数兆瓦。对卫星干扰用兆瓦级的干扰站就够了。


记:上面说的这个阵列需要占多大体积?


华:一辆车就能装下了,能到处机动。这项技术的优点很明显,能够获得一般难以达到的超大功率,而且可靠性高,即使一部分管子坏掉系统也能维持工作。当然它的劣势也显而易见,功率大、且全系统需要多部车辆一起行动,易成为敌反辐射武器的靶子。另外,现在空间功率合成HF高频段(100MHz以下)的信号还存在一些问题。


至于这么大的辐射功率会不会影响到己方通信,主要看一个电磁兼容的性能。超大功率的辐射天线,点波束一定要做好。什么是点波束呢?打个比方,我要到树林里打兔子,拿把猎枪就行了,指哪打哪,你要是非端个火焰喷射器去跟小兔子玩儿命,那非把前方的东西都烧着不可。干扰机也一样,辐射波瓣宽度要尽可能窄,才不致伤及无辜,能量高度集中,干扰效果也好。当然,这要求你“枪法”得准,瞄了半天始终对不准卫星也不行,这要看伺服系统的精度了。


记:电子侦察卫星和电子侦察机(如EP3-E)的分工有何不同?


华:实际上两者的功能有很大的重叠。但是卫星用于战略侦察,实时性稍差一些。比如美国“大酒瓶”处理过的信息要先发送到澳大利亚的松峡地面站再经海底光缆或通信卫星传回美国。电子侦察机则兼可服务于战略和战术侦察,灵活性强,可以向各级指挥员提供信息,反过来它要受航线的限制。再者战时大型信号情报飞机(如EP-3E或RC-135V/W)面临的空中威胁甚大,卫星可弥补这一不足,对侦察机难以深入的地域实施连续监视。还有一点,从对辐射源的定位精度来看,卫星不如侦察机。


记:电子侦察机(如EP3-E)主要是侦听电话还是侦测什么别的电子信号?它飞经的每一地区都起码有上百万部电话在通话,它的计算机如何应付?电话里即使出现了某一关键词,也会有各种方言口音,美国如何有这么多的翻译人才?它的翻译软件如何应付?


华:它的侦察对象主要是各种通信信号和雷达信号。EP-3E设有6个通信情报监控席位,如果监听系统截获到某些关于军事的关键词,就会立即存入记录。EP-3E上还装有目前美国最先进的声音自动识别系统,是美国国防部专门邀请军职和文职语言专家,对被侦察国家的语言进行了全面深入的研究后开发出的一套电子监听系统,只要截获到对方通话,这套系统能自动滤除杂音,再与声音数据库对照,查明通话者身份(尤其是高层领导人),从而判断出该情报的价值到底多大,甚至可进行电子欺骗,用相同音色篡改通信内容。一名美国情报官员曾表示,近几年它的功能还在不断完善,监听人员甚至可判断出被监听者是否感冒了。对于不是针对性的线路(如军线),如民用线路中冒出军事内容的通话(比如两发烧友之间的),它不会感兴趣。


记:EP3-E可发送仿冒的领导人声音,被侦听国家是否也可发送仿冒的领导人声音去欺骗EP3-E?或在战时领导人和指挥员通信时直接谈论假内容?


华:所以电子侦察机只是手段之一,需要各种情报手段配合。至于各种口音的识别手段,则不仅是翻译问题。人耳只对频率和幅度敏感,而电子侦察机上的设备会从各种方言语音的相位和其它一些要素中提取出共性的东西,这些识别点我们平时不太注意,也就是说我们听到的不见得是它听到的。微软的语音输入软件可有限区别中国南方人和北方人的口音,EP3-E的识别能力要高很多。


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