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日本航天侦察能力建设发展概况

作者:jkyxc 浏览数:

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8Ӓe_5ӭDDF计划被长期搁置。进入20世纪90年代,日本加快了天基侦察与情报力量的建设步伐。1997年度的日本《防卫白皮书》提出,把用于通信、导航、侦察的卫星系统作为“特别关注”的重点加以发展。

2008年5月,日本国会通过《宇宙基本法》,允许日本进行“以防卫为目的”的开发及利用空间的军事行为。此法案彻底打破了日本在空间领域近40年的法律限制,为日本军事利用空间、研制更高分辨率的侦察卫星乃至发展弹道导弹预警卫星铺平了道路。

2009年1月,日本防卫省(2007年1月9日,防卫厅升格为防卫省)发布了开发和利用外层空间的第一个军事航天基本指南,决定了2020~2015年日本航天政策的主要走势,确定了发展包括更多高分辨率成像卫星,补充现有4颗“情报搜集卫星”(IGS)星座;发展导弹预警卫星;发展信号情报卫星等一系列卫星的目标。

日本航天侦察能力分析

普查和详查能力

目前,日本卫星侦察手段仅局限于成像侦察。成像卫星按其任务可分为普查型和详查型。联合国卫星侦察机构的一项研究表明:执行普查任务需3~5米的地面分辨率,执行详查任务需0.2~2米的地面分辨率,而对目标详细描述则需0.15~0.3米的分辨率。

就日本在轨成像卫星拍摄全色图像时所能达到的地面分辨率而言,2011年9月23日发射的IGS-4A光学卫星的分辨率为0.6米,与美国20世纪60-70年代KH-7光学成像卫星0.66米的水平相当,但未达到KH-11卫星0.15米的水平。2011年12月12日发射的IGS-R3雷达卫星采用第三代合成孔径雷达,分辨率约为1米。由此可见,日本侦察卫星的能力发展较快,目前已完全具备了天基侦察所需的普查能力,并具备了一定的详查能力,在世界范围内处于较高水平。

全天时、全天候侦察能力

侦察的时效性主要表现在侦察要实现全天时、全天候;信息的实时或近实时传输;对侦察目标的快速重访三个方面。天基侦察的全天时、全天候主要靠星载遥感器的多手段来实现,目前侦察卫星比较常用的装备包括:可见光相机、红外相机、多谱段相机和合成孔径雷达等,其中合成孔径雷达能克服不良照相条件影响,实现全天时、全天候侦察。

日本自主发展天基侦察装备虽然起步晚,但技术起点高,加之又有雄厚的资金支持,在短短几年之内就拥有了性能较先进的光学和雷达成像卫星,具备了全天时、全天候成像侦察能力。从设计之初,日本就在光学成像卫星上同时装载两种遥感器,做到优势互补,节省发射和研制资金。如,IGS-AN星装载了三线阵可见光遥感器(PRISM)和多光谱遥感器(AVNIR2)。此外,IGS-B卫星携带了L波段的合成孔径雷达(也有学者认为采用了C波段或X波段)。

尤其值得注意的是,根据日本制定的侦察卫星计划,它通常以一颗光学成像卫星和一颗合成孔径雷达卫星为一发射单元进行协同工作。可见,日本这种独特的组合发射方式,使它通过一次发射就可高效地获得全天时、全天候的卫星侦察能力,也由此一跃成为继美国之后第二个同时拥有光学和雷达两种成像卫星的天基侦察大国。

实时传输能力

要实现实时侦察,就必须实现侦察信息的实时传输。通常,当本国建立的地面站接收不到侦察卫星的信息时,信息传输就主要通过星载飞行数据记录仪(MDR)以及通信卫星中继两种方式解决。前者是将侦察信息暂时存储到记录仪上,待卫星运行到地面站的接收区域后,再将这些数据回放。后者是将通信卫星用作轨道间数据中继手段,在相应的地面站系统配合下,传输侦察卫星信息。

日本国土狭小,对卫星的接收范围很有限,特别是低轨道卫星信号更难以接收,这是日本卫星普遍面临的问题。为此,日本曾与澳大利亚政府谈判,在其西部地区珀斯新建一个临时地面接收站,以便接收本国侦察卫星信号。但在别国领土上建站实施侦察毕竟要受制于人。为改变这种状态,日本2002年9月使用H-2A火箭发射了一颗“数据中继与跟踪卫星”(DRTS),作为传输本国在轨民用遥感卫星图像以及侦察卫星所获信息的“中转站”。此前,日本已分别利用其“工程试验卫星4”(ETS4)、“通信广播工程试验卫星”(COMETS)和“轨道间光学通信工程试验卫星”(0ICETS)进行了S波段中继链路、Ka波段中继链路和激光通信链路试验。DRTS卫星的成功发射表明,日本已完全达到近实时传输卫星侦察信息的水平。

重访能力

单就一颗卫星而言,要实现对同一目标的连续侦察,就必须拥有快速重访能力,而时间分辨率则是衡量这一能力的重要指标。一般来说,提高重访能力的途径有多种,如降低卫星轨道,发射多颗卫星组成侦察星座,或者给卫星增加侧视功能。日本侦察卫星往往采取后两种方式有效提高时间分辨率,从而将卫星侦察的“盲区”降至最小。“情报搜集卫星”系统当前在轨的5颗卫星均运行在高约485千米的太阳同步轨道上,分别工作在两个轨道面上,一组在上午飞越,另一组在下午飞越。各卫星轨道回归周期均为4天,对同一目标每4天重访一次,整个系统具备对全球任一目标每天重访一次的能力。此外,IGS卫星还具有整星侧摆的能力,如果卫星在某一天因云层覆盖等原因而无法对某一地区成像,那么它可在另一天用这种侧摆观测能力对该地区成像。

日本天基侦察装备的发展趋势

提高成像侦察卫星性能,增加在轨数量

日本在2011年完成两次侦察卫星发射,进一步补充并完善了“情报搜集卫星”系统。目前,该系统有4颗光学成像卫星和l颗雷达成像卫星在轨。日本还计划在2012年内再发射一颗雷达成像卫星,以保证在任何条件下对地球上任何地点每天至少侦察1次。

日本“情报搜集卫星”系统采用光学成像卫星和雷达成像卫星相互组合的模式,克服了单一侦察手段的不足,具有全天候、全天时的对地侦察能力。此外,卫星还采用了太阳同步轨道,可对世界任何目标实施侦察监视。但是,现有lOS获取的侦察数据主要是通过“通信广播工程试验卫星”、“数据中继与跟踪卫星”等进行传递,这些卫星传输速度过低、收发容量小,直接影响了信息传递的时效性。为改变这种状况,在侦察卫星星座的建设中,日本还计划引进大容量商业通信卫星。日本防卫厅在2005年3月制定的一项情报战略计划中指出,应通过引进大容量商业通信卫星,与侦察卫星匹配成套,以求实时把卫星搜集到的情报传输至地面指挥与控制中心。

日本防卫省2011年9月30日发布的一份文件中披露,防卫省已为2012年军事航天计划申请了2600亿日元的预算,其中包括用于研制成像卫星和购买天基红外导弹预警传感器的经费。

侦察卫星小型化、轻量化

小卫星可应用于成像、环境遥感、通信、空间控制等领域。虽然在大规模通信和高分辨率成像方面不如大的卫星平台,但其具有费用低、研制周期短、更新换代快等优势。目前世界上只有美国、法国和以色列部署了军用小卫星。日本也在努力使其侦察卫星小型化、轻量化从而进一步提高机动性。日本现已发射的第三代成像侦察卫星,质量仅为1.2吨,采用了更轻的材料以及高效太阳能电池板,机动性大幅度提升。

日本航空航天探索局(JAXA)正在开发名为Hypersat的一系列50千克级或更小的卫星。目前已确定了4个主要研究领域:用一组50千克级的卫星进行通信、观测和测量;从低轨道进行地球观测和通信;用一组小于50千克的卫星进行在轨服务;用200千克的卫星进行深空探测。此外,JAXA正在考虑制造一种边长40厘米的立方体卫星,卫星重50千克,其电子设备高度集成于一个组件中。这种卫星的任务是从低轨道进行高分辨率的地球成像和高速通信。JAXA预测,这种卫星将可替代目前500千克的卫星。

筹划发展导弹预警卫星

在日本安全保障会议和内阁会议出台的《2001-2005年度中期防卫力量整备计划》和《2005-2009年度中期防:卫力最整备计划》中,强调要建立并大力发展本国的弹道导弹防御(BMD)系统。根据防卫预算计划安排,日本BMD系统建设的重点包括加快战区导弹防御系统研究、更新导弹拦截系统、重组预警机部队和独立开发军用侦察卫星(包括导弹预警卫星)四个方面。

日本计划从09年开始,在5年内研制出导弹预警卫星。该卫星将使日本在导弹防御任务中增强独立性,同时又能对美国的导弹预警卫星系统加以补充,因而日本财务省将其列入最高优先级位置。日本在《宇宙基本计划》中明确提出不仅要研制导弹预警卫星,还要扩展、强化预警监视功能,研制可大幅度提高空间分辨率和观测频率,缩短数据处理时间,具备早期预警功能的遥感器等。

从近期公布的侦察卫星计划看,在2012年以前,日本不会拥有独立的导弹预警卫星侦察能力,更多地将依靠美国的导弹预警卫星,并通过日美情报共享机制获得别国弹道导弹发射的情况。预计在2020年前,日本将拥有针对弹道导弹的卫星预警侦察能力。

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