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逐漸模糊的界限:商業衛星深度介入俄烏衝突

俄羅斯與烏克蘭之間的軍事衝突仍在繼續。在這場衝突中,雙方各種武器裝備紛紛亮相,而作為現代戰爭中不可或缺的裝備,衛星也深度滲透此次衝突,而且不少民用和商業衛星也被用於戰場。

《參考消息》3月21日援引德國《商報》網站的報道稱,私人衛星被廣泛用於俄烏衝突,不僅用於追蹤烏國內的交通擁堵情況,還可以用於追蹤戰況演變。德國《商報》網站在刊發的《緊盯敵人:新衛星技術如何影響烏克蘭戰爭》一文指出,“隨著技術的技術,數以千計的私人衛星現在也能提供偵察服務。這些衛星圖像通常來自初創公司,它們能做的往往比拍照要多。”“烏克蘭戰爭可能是這個行業的一個轉折點。”
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商業遙感衛星開啟“上帝視角”

此次衝突與以往最大的不同之一就是“全程直播”,世界各地的人民都可以在各種社交平台隨時關注衝突的進程和雙方戰況,其中各路商業遙感衛星功不可沒。

自20世紀80年代起,商業遙感已經被廣泛應用和服務於國防和軍事領域,包括軍事偵察、海洋監視、武器製導、毒劑偵察和氣象觀測等。與軍事偵察衛星相比,商業遙感衛星多為星座布局,覆蓋麵廣、成本低、重訪周期短、係統彈性強,在目標偵察、戰爭潛力評估、攻擊後毀傷評估及戰時氣象保障等方麵的作用不容忽視,是軍事偵察衛星的有力補充。如在海灣戰爭期間,美國軍方就與休斯公司合作,利用休斯公司旗下地球觀測衛星公司的“陸地衛星-4號”拍攝和處理伊拉克地區的高清遙感圖像,並以此與軍用衛星圖像數據相結合,製定空襲行動計劃和打擊路線。同時,美軍還利用美國國家海洋和大氣管理局的民用氣象衛星為作戰過程中的氣象預測和保障工作提供支撐。

在過去,在戰爭中調動和使用衛星資源是極少數國家的特權,但是進入21世紀以來,互聯網浪潮下催生了一批商業航天企業,經過20多年的發展與競爭,商業航天已初具規模。而商業遙感作為商業航天的主力軍之一,其產品更加在民間普及,對國計民生產生了巨大影響,其中最為直觀的就是現在平民百姓在家中也能感受“上帝視角”。

此次的衝突中,各國商用衛星在對戰事熱點地區如基輔、哈爾科夫、盧甘斯克、頓涅茨克、梅利托波爾、敖德薩等區域不斷進行衛星成像,普通人隻要在網上一搜就可以得到相關的資料。這其中,美國MAXAR公司是比較突出的典型。早在2月24日之前,該公司的衛星就把鏡頭對準了俄羅斯部隊,拍攝了多張高清衛星照片。這些照片清晰地顯示了地對空導彈、火箭炮、運輸車輛、無人機、攻擊機、武裝直升機、野戰醫院等俄軍裝備,如果仔細一些話還可以發現俄軍人的身影。到目前為止,該公司還在持續監測衝突過程並加以公布。
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Maxar公司主要依靠的是其WorldView-3衛星和GeoEye-1衛星。WorldView-3是一顆2800千克的商業地球觀測衛星,2014年8月13日從美國範登堡空軍基地發射,運行在高度為617千米的軌道上,主要用來觀測雲層、氣溶膠、蒸汽、冰和雪的氣象數據,也可用來進行軍事觀察。WorldView-3的商用全色圖像的最高分辨率可達0.31米,是世界上清晰度最高的商業衛星。同時WorldView-3衛星還具有多光譜技術和短波紅外線技術,能實現夜晚成像,其多光譜照片分辨率為1.24米,短波紅外線相機分辨率為3.7米,可以發現軍車、坦克和飛機等裝備。

除擁有極強的觀測能力外,WorldView-3還具有非常快的數據傳輸能力,可達到每秒1.2GB。GeoEye-1衛星淨重1955千克,也是一顆高分辨率地球觀測衛星。2008年9月6日從美國範登堡空軍基地由Delta
II運載火箭發射升空,運行684千米的近地軌道上,該衛星的鏡頭直徑為1.1米,可以拍攝全色圖像和多光譜圖像,全色圖像的最高分辨率0.41米,多光譜圖像的最高分辨率1.65米,而且還能以3米的定位精度精確定目標位置。

中國的“海絲一號”衛星在此次衝突中同樣表現不俗。“海絲一號”是長沙天儀空間研究院、中國電科38所以及廈門大學等聯合研製的SAR遙感衛星,於2020年12月22日與“天光號”衛星一起,搭載長征八號運載火箭在海南文昌航天發射場發射升空。與光學成像衛星不同,SAR衛星是通過星上的雷達發射C波段電磁波到物體(地球)表麵,再通過衛星上的接收器接收反射回來的電磁波來形成圖像。由於電磁波具備一定的穿透能力,因此SAR衛星可以穿透雲雨霧,實現全天候全天時的對地遙感成像。

“海絲一號”
整星重量小於185千克,是中國首顆對標國際先進指標的、基於有源相控陣天線的1米分辨率、C波段商業SAR遙感衛星,主要是麵向海基和海岸帶的遙感成像,可為海洋災害監測、洪水監測和地表形變分析等提供支持。在2022年1月湯加海底火山噴發後,“海絲一號”對火山噴發的重點區域進行應急拍攝,獲得了火山噴發災區全球第一個高分辨率雷達衛星數據。在2月末國外互聯網有消息稱,為阻礙突入烏克蘭哈爾科夫地區俄軍的前進步伐,烏克蘭軍方炸毀了位於哈爾科夫市東部的佩切尼吉水庫大壩,隨後又有國外網友稱,這座水庫的大壩其實是俄軍炸毀的。而這個疑問隨後就被中國“海絲一號”解開,根據2月26日“海絲一號”拍攝的照片顯示,該處水庫大壩依舊完好,水庫下遊也未見受水災區域。
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低軌道通信衛星上戰場

除了遙感衛星,低軌道通信也被運用於俄烏衝突。據《環球時報》的報道,美國太空探索技術公司(SpaceX公司)2月26日宣布,應烏克蘭副總理米哈伊洛·費多羅夫的要求,“星鏈”低軌互聯網衛星星座已經在烏克蘭投入使用。烏方表示,“如果俄羅斯的攻擊破壞了烏克蘭互聯網,這種不受地麵基礎設施限製的衛星通信網絡可能會很有用”。

“星鏈”計劃於2015年正式啟動,目前已經發射了2000 多顆衛星。隨後有報道稱烏克蘭的一位用戶對Dishy
V1設備進行了速度測試——持續速度136Mbps,最高速度200Mbps,這幾乎是當地平均速度的5倍。在3月17日,全球寬帶網絡速度測試網站Speedest.net運營商Ookla
發布的數據顯示,盡管“星鏈”衛星互聯網服務剛剛完成測試階段,但其現在在15個國家的平均下載速度超過100Mbps。
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有消息稱,西方國家除了向烏克蘭提供反坦克武器、便攜式防空導彈等武器,還提供了一些衛星通信電話、衛星通信車等設備,方便烏軍指揮以及和北約進行情報共享,部分通信電話可以利用運行在低軌道的“銥”星通信衛星進行通信。

“銥”星是低軌道通信網的代表,最早由通信巨頭摩托羅拉公司提出,但因為技術、市場等方麵的原因,在1999年其運行商——銥”星公司破產,後來,美國國防部看到該衛星的軍用潛力,讓其起死回生。2019年9月,美國防部通過美空軍太空司令部與銥星通信公司簽署了一份價值7.385億美元、為期7年的合同,選用其近地軌道星座提供無限製的衛星服務。該合同通過AFSPC的增強型移動衛星服務(EMSS)項目授予。據項目計劃,銥星公司將通過66顆近地軌道衛星繼續提供全球安全和非密話音、廣播、網絡或分布式戰術通信係統(DTCS)的接入服務,並為不限數量的國防部和國防部批準的相關用戶選擇其他服務。

根據衛星所在軌道高度的不同可以分為:低軌通信衛星(LEO)、中軌通信衛星(MEO)和高軌地球同步通信衛星(GEO)。通常,LEO衛星軌道高度範圍是500千米~
2000千米,MEO衛星軌道高度2000千米~36000千米,GEO衛星軌道高度為36000千米。隨著衛星技術和商業航天發射技術的發展,低軌道通信衛星開始受到重視,因為衛星的軌道高度低使得傳輸延時短,路徑損耗小,多個衛星組成的通訊係統可以實現真正的全球覆蓋,頻率複用也更有效,再加上成熟的蜂窩通信、多址、點波束、頻率複用等技術也為低軌道衛星移動通信提供了技術基礎。

相對於高軌道通信衛星,低軌道通信衛星星座具有相對成本較低、通信帶寬大延時短的特點,可為地麵部隊、航空飛行器等裝備提供高質量的通信服務,使其擺脫陸基通信係統的限製,不受地形的影響,複雜電磁環境下的抗幹擾、反劫持能力也將得到大大提高。在此次衝突中,俄軍動用彈道導彈、反輻射導彈和巡航導彈對烏軍通信設施進行打擊和幹擾,戰爭初期,烏軍的軍用通信網絡就處於癱瘓狀態,但是依靠民用通信設備、衛星通信電話等設備保持著對部隊的指揮。

此次衝突中,低軌道通信星座的表現將是各方研究跟蹤的重點,推進低軌道通信衛星的發展。目前,太空探索公司(SpaceX)、一網公司(OneWeb)、電信衛星公司(Telesat)為代表的典型商業航天企業陸續公布了各自的中低軌衛星星座計劃,並快速推進星座部署進程。

除了遙感衛星、通信衛星,民用的氣象衛星、導航衛星也深度介入俄烏衝突,可以預見,未來,民用或商業衛星將被廣泛用於軍事衝突或戰爭,這種趨勢值得關注和研究。