2022年国外军用对地观测卫星发展综述

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‍文章转载自微信公众号国际太空，来源：《国际太空》2023年第2期，作者：刘韬，责编：刘晓敏，监制：祁首冰，版权归原作者及刊载媒体所有。



（NROL－87任务徽章）

2022年，面向大国竞争，美国重视将商业能力纳入国家侦察监视体系，全方位发展涵盖军、情、民、商、盟的侦察监视体系，旨在提升监视能力与对抗环境下的体系抗毁能力；高度重视发展前沿系统和技术，情报界部署秘密新型大型侦察卫星，军方攻关天基地面动目标指示雷达技术和天基遥感数据边缘计算等技术，试图持续保持天基侦察监视技术全球领先。在俄乌冲突背景下，俄罗斯加快天基侦察监视系统发展，卫星发射数量相比去年大幅提升。欧洲多国新型合成孔径雷达更新换代，英国在国防太空战略牵引下提出发展本国天基侦察监视系统，并高度重视与盟国的合作。印度新一代对地成像卫星补网加强。

从卫星发射情况看，2022年，仅美国、俄罗斯、欧洲和印度发射了军用或军民两用对地观测卫星。

1 美国

2022年，美国共发射6颗军用对地观测卫星。军用对地观测相关规划及卫星发射情况见下文。

国家侦察局高度重视多类商业遥感数据采购和研究

2022年，美国国家侦察局（NRO）频繁授出商业遥感卫星数据采购与研究论证合同，一方面，积极采购较为成熟的光学遥感数据，另一方面，研究论证商业合成孔径雷达数据、商业射频定位数据和商业高光谱数据是否满足军用需求。

（1）国家侦察局正式授出“光电商业层”EOCL合同，美国未来10年采办商业光学遥感数据的政策落地

美国国家侦察局于2022年5月25日宣布，与美国黑色天空公司（BlackSky）、麦克萨技术公司（Maxar Technologies）以及行星实验室公司（Planet Labs）签署了为期10年的EOCL合同，旨在为美国情报、国防和联邦民事机构提供遥感卫星图像。美国国家侦察局将此称为“有史以来金额最大的商业图像合同”。在这10年里，麦克萨技术公司的交易价格将超过32亿美元，黑色天空公司的合同价格高达10亿美元。行星实验室公司尚未完全披露其合同的价格，仅公布获得了5年期1.46亿美元合同，后续可扩展至10年。

（2）国家侦察局向5家公司授出SAR论证合同

2022年1月20日，美国国家侦察局宣布同空客（Airbus）、卡佩拉空间（Capella Space）、冰眼（ICEYE）、捕食SAR（PredaSAR）和本影（Umbra）等5家商业雷达图像提供商签署了协议。该协议是在地理空间情报国家体系的用户都期盼探讨使用商业SAR的背景下签订的，意在帮助美国国家侦察局评估各公司的商业SAR图像质量和网络安全能力等。

（3）在商业天基射频和高光谱领域发出征集建议的公告，为未来正式授出研究合同做准备

2022年7月，美国国家侦察局发布了向商业天基射频（RF）数据供应商征求建议的公告。国家侦察局表示下一轮合同将涉及采购高光谱卫星数据。

国家侦察局现有卫星系统补网加强，同时发射多颗新型秘密卫星

（1）国家侦察局发射新型侦察卫星，很可能是新一代光学侦察卫星

2022年2月2日，国家侦察局利用猎鹰－9（Falcon－9）火箭成功发射美国－326（USA－326/NROL－87）卫星。国家侦察局未提供有关这颗卫星的任务或能力的信息。这次发射是“一箭一星”发射，猎鹰－9火箭低轨运载能力为22.8t，火箭直径3.7m。因此可推测这颗卫星是大型侦察卫星。

值得一提的是，USA－326卫星发射后，得到俄罗斯的高度关注。俄罗斯于2022年8月1日发射了一颗编号Kosmos－2558秘密军用卫星，外媒推测其为具备抵近侦察能力的攻防对抗卫星。据国外航天领域专家计算，8月4日，Kosmos－2558卫星距离USA－326卫星仅为75km。俄罗斯如此关注USA－326卫星，某种程度上可以说明USA－326卫星是美国新型侦察卫星。


俄罗斯派出Kosmos－2558卫星跟踪美国USA－326卫星

（2）美国国家侦察局与澳大利亚联合研制小型侦察卫星

2022年夏天，美国火箭实验室公司（RocketLab）把美国－334（USA－334/NROL－162）和美国－335（USA－335/NROL－199）2颗国家侦察局的新型侦察卫星送入太空。

国家侦察局一名发言人表示，“二者均携带涉及国家安全的有效载荷，由美国国家侦察局与澳大利亚国防部联合设计、建造和运营。NROL－162和NROL－199任务是我们致力于加强与美国盟友关系的最新例证。”

美澳的太空合作始于2021年9月的两国部长级联合声明。该声明称，国家侦察局和澳大利亚国防部“致力于广泛的卫星发射活动，旨在扩大澳大利亚的空间感知能力”。“美澳合作还将为NRO的长期目标作出贡献，该目标旨在（用卫星）提供全球覆盖，支持有关情报搜集的广泛要求。”

美国试图在近地空间打造全新的多边防务机制。2022年2月，五角大楼与澳大利亚、加拿大、法国、德国、新西兰和英国签署了一份“太空军事行动倡议”，各国承诺共享情报，就发展新的太空能力展开深度合作。这2颗卫星在新西兰发射，由美国国家侦察局联合澳大利亚军方研发，凸显了美国情报界的全球布局。

（3）“锁眼”卫星系统补网加强

NROL－91任务卫星于2022年9月24日发射。该卫星高度保密，外媒推测为锁眼－11－19（KH－11－19）卫星。根据国家侦察局新闻稿，NROL－91是国家安全有效载荷，将从太空提供美国作战人员和决策者所需的关键情报信息。习惯上，美国“全球安全”网站将从1992年发射的锁眼卫星称为KH－12卫星。根据该习惯，KH－11－19即为KH－12－10卫星。

KH－12卫星的相机光学系统仍采用R-C系统，口径约为3m左右，地面分辨率0.1m。红外分辨率0.6～1m，主要用于揭示伪装、侦察掩体工事和探测目标的热特性等。

（4）“入侵者”（Intruder）海洋监视卫星系统补网加强

2022年4月17日发射了入侵者－13A/13B（Intruder 13A/13B）卫星。这2颗卫星是第三代“海军海洋监视系统”（NOSS）的第11对卫星，根据火箭运载能力推算，发射质量约为6500kg，设计寿命约8年。NOSS－3卫星一般采用“一箭双星”发射，双星构型完全相同，带有时差/频差测向定位载荷、低噪声接收机、星上信号处理机等载荷，采用双星时差和频差相结合的定位体制，对海上舰船的定位精度优于2km。

战术ISR领域，军方和商业界积极发展相关系统

（1）空军（天军）企图复活天基雷达项目

2022年1月18日，美国太空作战部长约翰•雷蒙德将军在米切尔航空航天研究所航天力量论坛上，公布了天基“地面动目标指示”（GMTI）能力开发项目新进展。美国天军预计于2024财年为该项目申请经费。如果天基GMTI雷达卫星项目得以顺利实施，完成部署后，必将大幅提升美军的实时情报、监视与侦察（ISR）能力，进而将成为美军全球精确火力打击的有力保障。

美国空军快速能力办公室于2018年秘密启动了GMTI雷达卫星研究项目，2019年末项目转交给天军负责。在该项目中，美军提出了发展天基GMTI雷达卫星取代“联合监视与目标攻击雷达系统”（JSTARS）飞机。

（2）洛马公司提出涵盖军事侦察的低轨星座

洛马公司（LM）于2022年7月提出发展“战术星”（TacSat），将演示在轨处理、ISR和通信能力。TacSat将拥有经验证的ISR有效载荷，把洛马公司先前开发的技术应用于空间；该任务还将首次携带洛马的5G军事通信（5G.MIL）有效载荷；TacSat基于航天发展局（SDA）的传输层0期设计，降低了SDA在未来几期的风险，同时为新有效载荷的原型提供了灵活性；该卫星约一个迷你冰箱大小。

2023年洛马公司计划发射其小型卫星星座，以演示卫星如何在严峻、被拒止、有争议的地区提供全球战场感知、传感和通讯。


洛马公司2022年提出的ISR和通信架构

（3）“星盾”勾勒出持续监视的应用场景

2022 年 12 月 3 日，美国太空探索技术公司（SpaceX）官网上线“星盾”（Starshield）业务板块，明确表示新系统将专门服务于政府和军事用户，提供遥感、保密通信和军用载荷搭载等能力。一是增设对地遥感能力。“星盾”系统卫星将搭载地球观测传感器，支持遥感数据的快速传输，并能“将处理后的（遥感）数据直接交付给用户”；二是提供安全通信能力；三是提供军用搭载能力。

“星盾”卫星若实现规模化部署，通过搭载遥感载荷构建侦察监视系统，结合其重访率高的优势，对于全球的主要地区，每个时间段天顶方向都可能有几颗“星盾”卫星飞过，将实现24小时不间断监视，大幅提升美国对地面目标的监控能力。

天基遥感数据边缘计算初见端倪

天基遥感数据边缘计算是2019年太空发展局（SDA）提出的“七层架构”之“监护层”（Custody）的重要能力之一。2021年，SDA采用搭载有效载荷的方式，将其原型在轨实验台（POET）载荷搭载在又一次任务－3（YAM－3）商业卫星上发射入轨。2022年，美国科学系统公司（SSCI）透露，POET实验对SSCI研制的人工智能边缘处理系统进行了初步演示。

POET的天基边缘处理系统由SSCI公司研制的协同任务自主（CMA）软件组成。POET在CMA软件中提供了一个在轨SDA数据融合应用原型，该软件在POET的Innoflight CFC－400处理器上运行，这是一个尺寸小、重量轻、功率高、0.5U立方星大小的商用现货空间处理器。

CMA软件能够实现任务分配、数据收集、处理和传输等环节的完全自动化。该软件可在低轨大规模卫星星座上运行，并有能力协调大量多域无人平台的行动。CMA是一个开放和模块化的环境，允许加载和运行各种应用程序，以实现所需的任务能力。

持续研制下一代军用气象卫星

美国天军于11月9日宣布，向鲍尔航空航天公司（Ball Aerospace）订购了称为“气象系统后续-微波”（WSF-M）的第2颗气象卫星，计划于2028年发射。WSF-M卫星上携带微波成像仪和带电粒子探测器，用于收集海洋表面风速和风向、冰层厚度、积雪深度、土壤湿度和空间天气数据，两颗卫星将在极地轨道运行。WSF-M卫星将为美国及其盟国的作战人员提供重要的气象数据。

2 欧洲

2022年，欧洲发射2颗军用雷达成像卫星。各国具体部署见下文。

（1）英国推出国防太空战略，积极发展侦察监视卫星系统

英国于2022年2月提出包括天基情报、监视和侦察领域的国防太空战略。该战略提出将结合军、民用对地观测（EO）系统建设，发展包括监测信号特征、获取光谱数据等在内的太空ISR能力，使之可用于国防及民用领域。未来10年，英国计划投资约9.7亿英镑，开发灵活且具弹性的在轨传感器，并将国防部数字网络扩展至太空，并发展合成孔径雷达星座。4年内，将实施一系列陆基和在轨演示，为构建天基ISR星座奠定基础。其中，国防部计划于2025年整合“五眼联盟”相关力量，进行天基ISR综合系统展示，以及先进传感器交付。同时，英国计划根据英国-欧盟贸易与合作协定相关条款发展“哥白尼”计划，以同步提升太空情报、监视和侦察能力。


经费绝大部分将用来建设一个全球低轨星座，名为“伊斯塔力”（Istari），旨在开发小型情监侦卫星星座及支撑体系架构，同时投资对地观测数据基础设施和硬件开发能力。该系统将配备各种传感器，包括光学、雷达、电子情报学，以增强对全球军事行动进行监测的能力。未来传感器将与五眼联盟进行集成，预计2025年实现初步运行能力。

（2）意大利军民两用的第二代地中海盆地观测小卫星星座持续组网



2022年1月31日，第二代地中海盆地观测小卫星星座－2（CSG－2）搭乘美国猎鹰－9火箭从卡纳维拉尔角航天中心发射升空。CSG卫星项目由意大利国防部投资，由意大利航天局给定任务需求，仍然作为军民两用系统接替现役Cosmo－SkyMed系统。

CSG卫星采用改进的“多用途可重构意大利卫星平台”（PRIMA），电源分系统增加40%的功率，用于保证所需的成像性能。CSG卫星载有CSG-SAR载荷，工作在X频段，采集数据率高达2×1.2Gbit/s，采用分块自适应量化（BAQ）算法进行数据压缩，数据量化10bit。具体来说，CSG-SAR有标准成像模式和非标准（试验）成像模式，最高分辨率优于0.35m（对外公开）。

（3）德国发射新一代雷达成像侦察星座首星

2022年6月18日，德国下一代军用雷达成像侦察卫星萨拉－1（SARah－1）搭乘猎鹰－9火箭从范登堡空军基地发射，取代上一代的“合成孔径雷达－放大镜”（SAR－Lupe）卫星星座，为德国军方提供全天时全天候高精度雷达成像侦察、高精度测绘和地面动目标检测能力。

SARah系统由空间段和地面段两部分组成，空间段由3颗编队飞行的卫星组成，其中一颗为主动卫星（即SARah－1），由空客防务与航天公司研制，采用相控阵天线，负责向地表发射雷达信号。SARah－1以“X频段陆地合成孔径雷达”（TerraSAR－X）卫星为基础研制，与德国下一代TerraSAR－X民用卫星具有很多相似的功能。另外2颗为被动卫星（即SARah－2/3），由OHB系统公司研制，采用抛物面反射器天线，用于接收回波雷达信号。地面段由OHB系统公司负责建造，实现与SAR－Lupe系统兼容使用，具体包括位于德国的盖尔斯多夫（Gelsdorf）和瑞典的基律纳（Kiruna）的2个地面站、卫星运行管理和任务规划、图像处理与存档等设施，以及与用户和其他系统连接的各种接口。




SARah－1卫星（上）和SARah－2/3卫星（下）

SARah－1卫星质量约2200kg，SARah－2/3卫星质量1800kg，与SAR－Lupe卫星的770kg相比增幅较大，卫星设计寿命10年。SARah系统充分结合了第一代SAR－Lupe卫星和TerraSAR－X/TanDEM－X双星的技术特点，分辨率从SAR－Lupe卫星的1m提高到优于0.5m（据英文维基百科，SARah卫星分辨率为0.35～0.4m）。

SARah系统是一个“一发多收”的分布式多基地SAR系统，采用TerraSAR－X双星任务类似的编队飞行控制技术和干涉合成孔径雷达（InSAR）技术，同时具备垂直航迹基线和沿航迹基线，可实现高精度的数字高程模型（DEM）测量和高精度的地面动目标检测。对于SARah系统而言，2颗被动卫星作为长基线的端点，可有效地提高对慢速运动目标的探测能力。主被动卫星相结合的空间配置方案将大幅增强整个星座系统的有效性，同时通过多星协同获取观测数据，可同时实现高分辨率和宽幅成像。

3 俄罗斯

俄乌冲突背景下，俄罗斯加速侦察监视卫星的部署，2022年发射6颗侦察卫星，超过往年侦察卫星的部署速度，主要卫星发展如下。

（1）俄罗斯发射一颗高度保密侦察卫星

2022年2月5日，中子－1（Neitron－1）卫星搭乘联盟－2.1a（Soyuz－2.1a）火箭从普列谢茨克航天中心发射升空。Neitron－1卫星是俄罗斯机械制造工艺科学生产联合体（NPO Mashinostroyeniya）为俄罗斯军方研制的侦察卫星。据报道，该卫星除具有成像侦察能力外，还能够对在轨卫星进行成像。

（2）“莲花”低轨电子侦察卫星系统补网加强

俄罗斯于2022年4月7日和11月30日，分别发射了莲花－S1－5/6（Lotos－S1－5/6）卫星。“莲花”系列卫星是俄罗斯发展的第三代电子侦察卫星——下一代“蔓藤”（Lian）电子侦察卫星综合系统的组成部分。“莲花”系列卫星发射质量约6000kg，设计寿命5年，采用高度900km、倾角67.1°的圆轨道。

（3）俄罗斯发射猎豹系列第3颗军用测绘卫星

2022年5月19日，猎豹－M－3（Bars－M－3）卫星搭乘联盟－2.1a火箭从普列谢茨克航天发射场发射升空。Bars－M－3卫星是俄罗斯国防部发展的新一代光学测绘卫星的第3颗卫星，用于替代琥珀－1KFT（Yantar－1KFT）系列卫星。Bars－M系列卫星单星质量大于4000kg，设计寿命5年。卫星有效载荷包括1台双波长激光高度计和1台Karat光电综合仪器，后者由1台宽视场相机和1台高分辨率相机组成，高分辨率相机分辨率约1m。

（4）俄罗斯发射Kosmos－2560小型光学成像侦察卫星

2022年10月15日，俄罗斯太空部队利用安加拉－1.2（Angara－1.2）火箭从普列谢茨克发射场为俄国防部发射了一颗侦察卫星。该卫星官方称为Kosmos－2560，运行在太阳同步轨道，轨道高度约320km。Kosmos－2560是一颗小型军事光学侦察卫星，质量150kg，分辨率约0.9m。

4 印度

2022年，印度发射1颗军民两用对地观测卫星。2月14日，印度成功发射雷达成像卫星－1A（RISAT－1A）。卫星发射质量1710kg，运行轨道为高度529km的太阳同步轨道，设计寿命10年。RISAT－1A采用C频段SAR，中心频率5.35GHz，最高分辨率为1m。

5 总结

总体来看，2022年，西方航天强国正在构建涵盖军、情、民、商、盟对地观测卫星组成的混合太空架构，这实质上遵循了美国2013年曾经提出的弹性空间体系的理念，综合采用了以分散、分布、多样化、防护、扩散和欺骗为特征的弹性实现途径，以提升体系抗毁能力。在技术发展上，积极发展战术ISR卫星相关技术以缩短杀伤链的时间，特别是天基地面动目标指示雷达、天基遥感数据边缘计算等前沿技术成为研究热点。



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