中國大陸為發展對地觀測的技術,制定了《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020)》。主要將統籌建設一個基於衛星、平流層飛艇和飛機的高解析度對地觀測系統,由天基觀測系統、臨近空間觀測系統、航空觀測系統、地面系統等組成。
中國大陸的對地觀測計畫將通過發射一系列高解析度的衛星,再與其他觀測手段結合,預計到2020年將可形成全天候、全時段、全球覆蓋對陸地及海洋的即時偵察監測能力。
去年12月29日大陸在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭,成功發射了高分四號衛星。高分四號是中國第一顆地球同步軌道高解析度光學成像衛星,也是目前世界上覆蓋幅寬最大的地球同步軌道遙感衛星。高分四號與地球同步、相對於地球是靜止的優勢,能夠對目標區域做長期「凝視」,獲取目標動態變化的資訊。
它的大口徑面陣凝視相機兼具可見光和紅外線全天候成像能力。可從36,000公里的太空中,看見在地表小到50米長的物體或是飛行中的導彈。海上航行的一艘航空母艦的長度超過300米,當它在海上移動時,「高分」衛星不僅能發現它、而且能夠識別並跟蹤它,將是未來空天預警體系組成的主要支柱。但是,高解析度地球同步衛星到底距離地球較遠,對於較小目標的監測能力較弱,所以中國仍然需要一種更嚴密的衛星監測系統予以補強。
仿銥衛星架構的龍睛計畫
銥衛星是美國Motorola公司提出的一種利用低軌道衛星群實現全球衛星移動通信的方案。其原始設計是由66顆小型智慧衛星,系統採用「倒置」的蜂窩式架構,均勻有序地分布於離開地面高度765公里上空的6個軌道平面上,通過微波鏈路形成全球網路連接。每顆星投射多道波束到地球表面,形成對無線通訊網路的全區覆蓋。當年中國的長城工業公司亦曾參與衛星發射的規劃,對該系統十分瞭解。
這種架構如應用到對地球表面的監測,裝設類似高分四號能夠對目標區域做長期「凝視」的面陣凝視相機,利用航天視頻遙感技術,建立一個低軌道衛星實時監測系統,由於它距地表較近,可以對較為細小目標的動態變化,獲得更為清晰而及時的影像。在測試中的吉林一號衛星即具有類似的功能。
如果將裝有光學遙感雷達、合成孔徑雷達、電波監測雷達這三類衛星進行共軌的同步伴飛,可對地球表面進行全天候、全時段、全球範圍的實時監控,航天專家們稱此一構想為中國的「龍睛計畫」。將可對來自北美大陸、印度洋、太平洋、歐洲及北極方向的敵方彈道導彈、陸射、空射及潛射的巡航導彈、隱形戰機和低空掠海的轟炸機,提供最及時的動態資訊。
平流層飛艇擔綱國土防衛
去年10月,大陸首個軍民通用的「圓夢號」在內蒙古錫林浩特成功放飛。圓夢號是是中國第一架具備持續動力、可控飛行、重複使用的臨近空間飛艇,依靠氦氣浮力升入空中,採用太陽能作為持續動力,能自主和遙控升空、降落、定點和巡航飛行,可執行通信覆蓋與中繼、對地觀測成像等多種任務。
「臨近空間」的平流層是指距離地球表面20-100公里間的區域,是傳統航空和太空之間的空間。平流層飛艇在20公里高度可以覆蓋以飛艇為中心、半徑500公里的範圍。從國防安全方面講,平流層飛艇能憑藉高度上的優勢,用於早期預警、戰時通信保障或攻擊平台。
尤其重要的是,平流層飛艇可作為航空、航天飛行器之間的中繼,填補空天一體化作業的縫隙。平流層飛艇能攜帶可見光及微波等光電成像設備,在20公里高空實現釐米級高清解析度的成像。也可攜帶合成孔徑雷達,對地表進行全天候的監測,彌補地面雷達掃瞄的死角。
「平流層預警飛艇」(下稱平流層飛艇)將是增強地面雷達、空中預警的首選裝備。滯空時間長是平流層飛艇執行預警偵測任務時獨特的優勢。理論上來說,平流層飛艇只要其結構和動力的供應無虞,它可以在高空停留數個月或更長時間,可為國土保安及海域監測的重要支柱。
飛艇在高空可以為戰機或防空導彈提供敵方的位置,尤其是作為偵測類似F-22戰機之類的隱身武器是最有力的選擇。從長遠來看,平流層飛艇不僅應具備長時間的預警功能,並應具備攻擊的能力,發現敵方目標的同時即可進行攻擊,不再需通過戰機或防空導彈進行攔截,這個系統將使隱形戰機無敵的神話破滅。
如以平流層飛艇為中心、可監測國土面積約為78萬平方公里。所以如果大陸部署30艘平流層飛艇,就可對國土安全與環境監控達到全覆蓋、無縫隙的實時監控。
中國作為一個航天大國,亟需一套完整的「空天預警系統」。未來會以地球同步的高分辨率成像衛星,低軌道太空實時監測衛星,平流層飛艇,陸基超地平線遠程監視雷達組成一個多層次、全時段、全球範圍監控的空天預警系統,作為中國國土安全與全球核打擊力量的主要支柱。
(作者係東亞統合研究中心執行長)