从乌克兰战事看卫星遥感在现代战争中的作用

俄乌战争启示:

西方商业遥感卫星能力已足以匹敌大国军用侦察卫星

文 | 魏兴

从俄乌战争爆发前一直到现在,西方媒体公布了大量的商业遥感卫星照片,高清晰度地展示了俄军的部署情况和战场实况,让西方掌握了宣传的主动权。但是,西方商业遥感卫星所起的作用不仅仅在宣传方面,而且被直接用在了军事方面,在俄乌战争中直接为美国、北约国家和乌克兰军方提供了大量的情报。

据美国《太空新闻》网站报道,4月6日,美国国家地理空间情报局(NGA)的商业运营总监戴维•高蒂尔在第37届空间研讨会的小组讨论中透露,NGA和NRO(美国国家侦察局)在俄乌战争爆发前就加速了采购西方商业遥感卫星公司提供的各种情报数据,目前正在与100多家商业遥感卫星公司合作,使用了至少200颗商业遥感卫星的照片,而且这些商业遥感公司还提供了大约20种不同的分析服务。

他还说, 与战争爆发前相比,他们购买的关于乌克兰的商业遥感卫星照片增加了一倍多,对合成孔径雷达成像卫星的照片采购量增加了5倍以上,并且这些照片能够直接流向美军欧洲司令部、北约军方和乌克兰政府。

上文提到的“商业遥感卫星”都有哪些?都有什么样的能力呢?

总体来看,随着近些年来电子技术和航天技术的进步,低成本制造、低成本部署在低地球轨道(LEO)运行的小型卫星已经成为商业航天公司的一个热门趋势。由于与地球的距离近(通常在400~700千米高度),相比传统军事强国发射的大型军用侦察卫星——通常工作在中轨道(MEO,通常在2000~20000千米高度)、高轨道和地球静止轨道(GEO,通常在20000公里以上高度),这些小型商业遥感卫星的性能基本相同,只不过在覆盖范围和重访时间上,与军用卫星差距仍较大。但是这些小型遥感卫星的价格低廉,能够大批量制造和部署,其发射和运营成本能够被商业公司负担得起。

美国情报机构使用的商业遥感卫星和服务主要分为以下几类:

1、可见光和多光谱成像卫星

其中的代表公司是Maxar、BlackSky和Planet等商业卫星公司。其中Maxar公司的卫星图片分辨率原为0.3米,在2021年底,该公司宣称通过智能算法升级,成功将成像分辨率由0.3米提升至0.15米级别。这种级别的分辨率已经超过了冷战时期苏联的顶级侦察卫星的分辨率,距离美军“锁眼”系列卫星0.1米的分辨率已经不远。

图片[1]-从乌克兰战事看卫星遥感在现代战争中的作用-元地理信息科学

Maxar公司在俄乌战争爆发前拍摄的卫星图像,显示了俄军的部署情况

图片[2]-从乌克兰战事看卫星遥感在现代战争中的作用-元地理信息科学

Maxar公司在近期拍摄的俄乌战争战场卫星图片

2、SAR雷达成像卫星

可见光和多光谱卫星成像容易受到云层和恶劣天气的阻挡,这时候,合成孔径雷达(SAR)成像卫星就派上了用场。SAR成像卫星使用电磁波来对目标进行成像,电磁波能够穿透云层和一般的雨雪天气,并且可以在夜间工作。代表性的商业SAR雷达卫星公司是美国的Cepella(卡佩拉)。该公司在俄乌战争期间也提供了大量反映俄军部署情况的卫星图像。

图片[3]-从乌克兰战事看卫星遥感在现代战争中的作用-元地理信息科学

美国卡佩拉公司的SAR雷达成像卫星拍摄到的切尔诺贝利附近的俄军车队

值得注意的是,卡佩拉公司的SAR雷达成像卫星在2021年还曾经拍摄过在中国某海军基地停靠的022导弹快艇的图片,显示了022导弹艇的模糊轮廓。

图片[4]-从乌克兰战事看卫星遥感在现代战争中的作用-元地理信息科学

2021年美国卡佩拉公司的SAR雷达成像卫星拍摄的我军022导弹快艇图像

该公司在2011年还拍摄了俄罗斯某空军基地停放在地面上的苏-57隐形战斗机的雷达成像照片。

图片[5]-从乌克兰战事看卫星遥感在现代战争中的作用-元地理信息科学

2021年美国卡佩拉公司的SAR雷达成像卫星拍摄的俄罗斯苏-57战斗机的照片

3、SIGINT卫星

在俄乌战争中,美国鹰眼360公司向美国和北约军方提供了乌克兰领土上的GPS干扰信号分析,显示了可能由俄军发射的GPS干扰信号的地图。

图片[6]-从乌克兰战事看卫星遥感在现代战争中的作用-元地理信息科学

美国鹰眼360公司提供的乌克兰领土GPS干扰信号地图

值得一提的是,鹰眼360公司在2020年五月底曾经公布过中印发生边境冲突的加勒万河谷地区的我军无线电信号地图。在俄乌战争中,该公司应该也对俄军进行了类似的侦察。这些无线电信号既包括通信设备发射的信号,也包括雷达等探测设备发射的信号。

图片[7]-从乌克兰战事看卫星遥感在现代战争中的作用-元地理信息科学

美国鹰眼360公司公布的2020年5月29日加勒万河谷我军无线电信号地图

4、AI和软件技术的加持

除了这些商业卫星公司以外,西方国家还有大量的公司提供卫星数据分析服务,利用人工智能技术和专业算法对卫星照片和其他数据进行融合分析,从而得出有用的情报,能够极大地减轻人工研读遥感卫星数据带来的工作量。

比如美国Blacksky公司就定制了算法和机器学习软件,以更快地分析图像,并且在俄乌战争爆发后,该公司还建立了一个全天候运营的部门,为客户提供更快的服务。

总而言之,随着技术的进步,商业低地球轨道遥感卫星已经能够提供足以匹敌大国军用侦察卫星的性能。

当然,它们并不能取代在中高轨道工作的大型军用卫星。比如,处于地球静止轨道(GEO)的大型军用卫星通常能够对地球的一个广大地区提供24小时不间断的监视;而在低地球轨道飞行的商业遥感卫星,平均每90分钟就要绕地球一圈,对某个地面目标的持续监视只能通过多颗卫星接力才能完成。

然而目前所有商业遥感卫星公司发射的卫星数量都不够多,还无法保证对大范围地区的不间断监视。但是随着各国军方需求的增多,这些公司有可能会继续部署更多的卫星,这是值得我们警惕的。

不过,在这一领域,中国的商业公司也没落后太多。竞争才刚刚开始。

本文系“太空与网络”公众号/《卫星与网络》杂志原创

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