美展示巨型折叠太空望远镜镜片，或用于追踪反舰弹道导弹 ...

部分内容来自：光学侦察卫星——静止轨道的天眼 http://www.cjdby.net/junbeidongtai/2013-09-17/military-5162.html


2013年12月5日，美国国防部先进研究项目局（DARPA）展示了基于塑料的可折叠轨道望远镜镜片，其聚合物薄膜材质只有玻璃的七分之一重，将用于“薄膜光学成像仪实时利用”(MOIRE)或简称为“云纹”项目，是利用地球同步轨道成像卫星提供持续监视能力，预计2014年发射，DARPA称最终版本使用薄膜成像阵列直径将达到68英尺（20米），搭载此种镜头的卫星每台造价5亿美元

“云纹”项目自2010年3月启动，2011年9月结束了第一阶段的研究，已经试验了0.6米口径的衍射光学薄膜，传统上光学薄膜作为光学望远镜使用一直过于低效。“云纹”则将效率从30％提高到了55％，达到将近一倍的效率，实现薄膜首次用于光学元件的技术。并通过薄膜光学器件第一次采集到了图像。





目前已经进入第二和最后阶段，由波尔航太公司（Ball Aerospace）负责设计一座口径5公尺的望远镜，2012年夏，空军学院在“波音727”飞机微重力飞行期间验证了“猎鹰卫星7”薄膜部署系统。此外，“云纹”项目将通过美国空军学院的“猎鹰卫星7”进行小型薄膜光学系统在轨试验。“猎鹰卫星7”计划 2014年发射。






目前DARPA和USAF合作，使用“猎鹰卫星7”为“云纹”进行技术验证



使用飞机模拟零重力进行研究和宇航员训练








DARPA表示，该项目将能展现其制造大型薄膜与可撑开薄膜的大型结构的能力，同时展示用以将衍射光学仪器转换成宽频成像设备的次级光学元件，





第三阶段是选择性的系统展示，将发射一座口径10公尺的望远镜进入太空中进行飞行测试，最终完成的望远镜口径将达20米，薄膜制造的光学元件的效率比玻璃制造的低90%，但是受益于轻量化的材料，可以通过使用更大尺寸的镜头予以弥补，通过原型机的测试，使用“云纹”的新型光学系统将可以实现同现有系统一样的分辨率的成像质量，而重量只有现有系统的七分之一



同现有的斯必泽太空望远镜、哈勃太空望远镜、韦伯太空望远镜（口径6.5米，将是有史以来最大的太空望远镜）、凯克望远镜（当前世界上已投入工作的最大口径的光学望远镜，口径10米，被安放在夏威夷）的镜头进行比较




“云纹”使用衍射薄膜技术，入轨后展开直径20米的大型光学薄膜，厚度同家用保鲜膜大致相同，可藉由蚀刻出来的衍射图形将光线聚焦在感应器上，使其能“看见”物体。据DARPA的合约指出，此种望远镜可以侦测移动速度低于每小时60英里（96公里）的飞弹发射器，将在静止轨道上实现优于2.5米的高分辨率









而更高的运行轨道也增加了敌方进行反卫星作战的难度，DARPA要求卫星可以通过一次发射就能完成部署，DARPA的项目经理中校拉里·冈恩称：“光学薄膜可以使我们能够使用更小，更轻的装置携带更大，分辨率更高的望远镜，并且突破传统材料制造的光学设计的限制。大大降低整体成本，并采用更小，更便宜的运载火箭能够更及时部署。“









这里有一个视频片段，演示其是如何展开工作



[WARNING! WARNING!] http://you.video.sina.com.cn/api/sinawebApi/outplayrefer.php/vid=121229073_1989534434_PULhSiI4DDXK+l1lHz2stqlF+6xCpv2xhGu9s1uhJgpdVgiYJMXNb9wF4SvUCc9F8noLHcwydPwn1R8kaK1b/s.swf

“云纹”项目旨在为作战人员提供实时的战术视频以及实时的(弹道)导弹发射和跟踪情报，因此对光学系统提出了很高的指标。根据DARPA的BAA公告，“云纹”可对其他侦察方式无法提供情报的地区提供24/7的可见光探测跟踪，拍摄照片的美国国家图像可判读等级(NIIRS)为3.5+(NIIRS 3的分辨率为2.5~4.5米，NIIRS 4的分辨率为1.2~2.5米)，图像刷新频率至少要达到1赫兹，对移动目标的瞄准探测能力要达到0.1赫兹左右，卫星的视野范围(FOV)要超过100平方千米，凝视视场(FOR)超过一千万平方千米。要求中还特意提到要对“飞毛腿”级别弹道导弹的发射实现99%的探测概率，同时虚警的概率要小于每月一次，可以对地求表面40%的区域保持实时侦测，并以每秒1帧提供实时视频。



理想天候和海况中的大型水面舰艇（Lg ship）目标需要至少美国国家图像可判读等级(NIIRS)-3才能发现

具备地面分辨距离4.5-9米的地面分辨率才能发现

具备地面分辨距离2.5-4.5米的地面分辨率才能识别

具备地面分辨距离0.4-2.5米的地面分辨率才能确定




而对于弹道导弹移动发射和支持装置（TEL suppt vehs）

具备地面分辨距离2.5-4.5米的地面分辨率才能发现

具备地面分辨距离0.75-1.2米的地面分辨率才能识别

具备地面分辨距离0.1-0.2米的地面分辨率才能确定







如果“云纹”项目在DARPA手中走完研制过程，并在不太遥远的未来成功转化为实际侦察卫星项目并投入使用的话，美国将获得空前的侦察能力。虽然“云纹”只明确提到了“飞毛腿”导弹，似乎只是为了克服历次战争中对“飞毛腿“侦察的漏洞，但从“云纹”的指标看，高达2.5米的分辨率不仅可以对”飞毛腿“导弹的发射车和导弹发射进行实时精确探测，对体积更大的中程弹道导弹发射车的实时探测效果只会更好。在美国提出”空海一体战”战略，试图打击我国内陆弹道导弹机动发射车的形势下，“云纹”如果最后转换为实际侦察卫星项目投入使用，将完全填补美国无力远距离定位我国内陆目标的侦察缺口，其战略意义怎么说也不过分.











冷战时期，美国空军发展B-2轰炸机穿透苏联国土防空系统进入其境内猎杀洲际弹道导弹机动发射装置，但是因为侦测系统的问题，能否实现尚存疑问






我国已经研制大型轻质碳化硅镜片和高性能的CCD探测器，用于满足静止轨道光学成像的要求
不过话说回来，技术进步从来就是一把双刃剑，它给先发者带来更多优势的同时，也给后发者提供了快速追赶的可能。技术和力量强如美国，目前也缺乏可靠有效的远距离侦察手段，我国远程侦察能力就更弱了。在目前热炒的弹道导弹打航母方案中，最大的障碍恰恰就是对移动的航空母舰实时定位跟踪能力，无论是电子侦察卫星还是超视距雷达或是其他现有方案，都存在探测跟踪能力不及时也不可靠的问题，而静止轨道光学侦察卫星恰恰是填补这一空白的最好选择。根据目前的公开规划，我国“高分辨率对地观测系统”中已经包括50米分辨率的高分四号地球静止轨道光学卫星，这颗卫星属于民用用途，很可能也承担军用静止轨道光学卫星的技术演示任务。
2011年国防科技成就展上的我国静止轨道遥感卫星光学系统模型，据称我国的目标很可能是达到10米分辨率的水平
上海航天局的论文中，也提出了地球静止轨道长寿命大型遥感卫星的设计方案，这颗静止轨道长寿命大型遥感卫星以一个巨大的光学望远镜作为核心，包括推进舱在内的总质量高达10吨，其中平台质量7.5吨载荷质量2.5吨，设计寿命15年。在光学载荷的研究上，我国也已经提上日程，根据长春光机所“高精度非球面组件先进制造技术”的介绍，目前长春光机所除了现有1米口径反射镜加工能力外，还在预研4米量级轻质反射镜加工技术研究，满足中地轨道0.1~0.5米分辨率相机和静止轨道5~20米分辨率相机的技术要求。虽然受限于技术水平，我国可预见的未来不可能出现可展开的衍射光学薄膜技术，以物美价廉的方案实现静止轨道光学侦查任务，但使用较为常规的技术，我国未来仍然可以获得较低分辨率的静止轨道实时侦察能力。目前我国海洋监视系统的技术体系还相当传统，主要使用电子侦察卫星进行粗略定位，随后使用雷达和光学侦察卫星进行详查和普查，这样的体系对抗其他国家如印度的航母编队问题不大，但要有效跟踪具备丰富海洋监视和反监视经验，无论是反卫星能力还是电子对抗能力都独步天下的美国海军航母编队来说，仍然存在不小的困难，只能说初步解决了海上大型战舰定位能力的有无问题。如果未来我国研制成功并部署10米分辨率的静止轨道光学侦察卫星，虽然这个分辨率对于识别跟踪“飞毛腿”导弹肯定力不从心，但识别长度百米，宽度数十米，同时拖着巨大尾流航迹的航空母舰等大型战舰却是轻而易举的，这将从根本上提高我国海洋监视体系的可靠性和有效性，从而更有效的做到识别、跟踪和打击上千千米外的航空母舰，具备更强大的区域拒止和反介入能力。
上海航天局提出了静止轨道侦察卫星方案，虽然设计相对传统，但分辨率指标也有望做到10米左右
虽然静止轨道光学侦察卫星尚在研制阶段，未来投入使用还遥遥无期，但它未来实用化的话，在对我国国防构成严重威胁的同时，对美国军事力量构成的威胁也是实实在在的。静止轨道实时大范围侦察能力的实现，将对现代战争带来巨大的改变，它对导弹发射车或是航空母舰生存能力的影响仅仅是个开始。









部分内容来自：光学侦察卫星——静止轨道的天眼 http://www.cjdby.net/junbeidongtai/2013-09-17/military-5162.html


2013年12月5日，美国国防部先进研究项目局（DARPA）展示了基于塑料的可折叠轨道望远镜镜片，其聚合物薄膜材质只有玻璃的七分之一重，将用于“薄膜光学成像仪实时利用”(MOIRE)或简称为“云纹”项目，是利用地球同步轨道成像卫星提供持续监视能力，预计2014年发射，DARPA称最终版本使用薄膜成像阵列直径将达到68英尺（20米），搭载此种镜头的卫星每台造价5亿美元

“云纹”项目自2010年3月启动，2011年9月结束了第一阶段的研究，已经试验了0.6米口径的衍射光学薄膜，传统上光学薄膜作为光学望远镜使用一直过于低效。“云纹”则将效率从30％提高到了55％，达到将近一倍的效率，实现薄膜首次用于光学元件的技术。并通过薄膜光学器件第一次采集到了图像。





目前已经进入第二和最后阶段，由波尔航太公司（Ball Aerospace）负责设计一座口径5公尺的望远镜，2012年夏，空军学院在“波音727”飞机微重力飞行期间验证了“猎鹰卫星7”薄膜部署系统。此外，“云纹”项目将通过美国空军学院的“猎鹰卫星7”进行小型薄膜光学系统在轨试验。“猎鹰卫星7”计划 2014年发射。






目前DARPA和USAF合作，使用“猎鹰卫星7”为“云纹”进行技术验证



使用飞机模拟零重力进行研究和宇航员训练








DARPA表示，该项目将能展现其制造大型薄膜与可撑开薄膜的大型结构的能力，同时展示用以将衍射光学仪器转换成宽频成像设备的次级光学元件，





第三阶段是选择性的系统展示，将发射一座口径10公尺的望远镜进入太空中进行飞行测试，最终完成的望远镜口径将达20米，薄膜制造的光学元件的效率比玻璃制造的低90%，但是受益于轻量化的材料，可以通过使用更大尺寸的镜头予以弥补，通过原型机的测试，使用“云纹”的新型光学系统将可以实现同现有系统一样的分辨率的成像质量，而重量只有现有系统的七分之一



同现有的斯必泽太空望远镜、哈勃太空望远镜、韦伯太空望远镜（口径6.5米，将是有史以来最大的太空望远镜）、凯克望远镜（当前世界上已投入工作的最大口径的光学望远镜，口径10米，被安放在夏威夷）的镜头进行比较




“云纹”使用衍射薄膜技术，入轨后展开直径20米的大型光学薄膜，厚度同家用保鲜膜大致相同，可藉由蚀刻出来的衍射图形将光线聚焦在感应器上，使其能“看见”物体。据DARPA的合约指出，此种望远镜可以侦测移动速度低于每小时60英里（96公里）的飞弹发射器，将在静止轨道上实现优于2.5米的高分辨率









而更高的运行轨道也增加了敌方进行反卫星作战的难度，DARPA要求卫星可以通过一次发射就能完成部署，DARPA的项目经理中校拉里·冈恩称：“光学薄膜可以使我们能够使用更小，更轻的装置携带更大，分辨率更高的望远镜，并且突破传统材料制造的光学设计的限制。大大降低整体成本，并采用更小，更便宜的运载火箭能够更及时部署。“









这里有一个视频片段，演示其是如何展开工作



[WARNING! WARNING!] http://you.video.sina.com.cn/api/sinawebApi/outplayrefer.php/vid=121229073_1989534434_PULhSiI4DDXK+l1lHz2stqlF+6xCpv2xhGu9s1uhJgpdVgiYJMXNb9wF4SvUCc9F8noLHcwydPwn1R8kaK1b/s.swf

“云纹”项目旨在为作战人员提供实时的战术视频以及实时的(弹道)导弹发射和跟踪情报，因此对光学系统提出了很高的指标。根据DARPA的BAA公告，“云纹”可对其他侦察方式无法提供情报的地区提供24/7的可见光探测跟踪，拍摄照片的美国国家图像可判读等级(NIIRS)为3.5+(NIIRS 3的分辨率为2.5~4.5米，NIIRS 4的分辨率为1.2~2.5米)，图像刷新频率至少要达到1赫兹，对移动目标的瞄准探测能力要达到0.1赫兹左右，卫星的视野范围(FOV)要超过100平方千米，凝视视场(FOR)超过一千万平方千米。要求中还特意提到要对“飞毛腿”级别弹道导弹的发射实现99%的探测概率，同时虚警的概率要小于每月一次，可以对地求表面40%的区域保持实时侦测，并以每秒1帧提供实时视频。



理想天候和海况中的大型水面舰艇（Lg ship）目标需要至少美国国家图像可判读等级(NIIRS)-3才能发现

具备地面分辨距离4.5-9米的地面分辨率才能发现

具备地面分辨距离2.5-4.5米的地面分辨率才能识别

具备地面分辨距离0.4-2.5米的地面分辨率才能确定




而对于弹道导弹移动发射和支持装置（TEL suppt vehs）

具备地面分辨距离2.5-4.5米的地面分辨率才能发现

具备地面分辨距离0.75-1.2米的地面分辨率才能识别

具备地面分辨距离0.1-0.2米的地面分辨率才能确定







如果“云纹”项目在DARPA手中走完研制过程，并在不太遥远的未来成功转化为实际侦察卫星项目并投入使用的话，美国将获得空前的侦察能力。虽然“云纹”只明确提到了“飞毛腿”导弹，似乎只是为了克服历次战争中对“飞毛腿“侦察的漏洞，但从“云纹”的指标看，高达2.5米的分辨率不仅可以对”飞毛腿“导弹的发射车和导弹发射进行实时精确探测，对体积更大的中程弹道导弹发射车的实时探测效果只会更好。在美国提出”空海一体战”战略，试图打击我国内陆弹道导弹机动发射车的形势下，“云纹”如果最后转换为实际侦察卫星项目投入使用，将完全填补美国无力远距离定位我国内陆目标的侦察缺口，其战略意义怎么说也不过分.











冷战时期，美国空军发展B-2轰炸机穿透苏联国土防空系统进入其境内猎杀洲际弹道导弹机动发射装置，但是因为侦测系统的问题，能否实现尚存疑问







我国已经研制大型轻质碳化硅镜片和高性能的CCD探测器，用于满足静止轨道光学成像的要求
不过话说回来，技术进步从来就是一把双刃剑，它给先发者带来更多优势的同时，也给后发者提供了快速追赶的可能。技术和力量强如美国，目前也缺乏可靠有效的远距离侦察手段，我国远程侦察能力就更弱了。在目前热炒的弹道导弹打航母方案中，最大的障碍恰恰就是对移动的航空母舰实时定位跟踪能力，无论是电子侦察卫星还是超视距雷达或是其他现有方案，都存在探测跟踪能力不及时也不可靠的问题，而静止轨道光学侦察卫星恰恰是填补这一空白的最好选择。根据目前的公开规划，我国“高分辨率对地观测系统”中已经包括50米分辨率的高分四号地球静止轨道光学卫星，这颗卫星属于民用用途，很可能也承担军用静止轨道光学卫星的技术演示任务。

2011年国防科技成就展上的我国静止轨道遥感卫星光学系统模型，据称我国的目标很可能是达到10米分辨率的水平
上海航天局的论文中，也提出了地球静止轨道长寿命大型遥感卫星的设计方案，这颗静止轨道长寿命大型遥感卫星以一个巨大的光学望远镜作为核心，包括推进舱在内的总质量高达10吨，其中平台质量7.5吨载荷质量2.5吨，设计寿命15年。在光学载荷的研究上，我国也已经提上日程，根据长春光机所“高精度非球面组件先进制造技术”的介绍，目前长春光机所除了现有1米口径反射镜加工能力外，还在预研4米量级轻质反射镜加工技术研究，满足中地轨道0.1~0.5米分辨率相机和静止轨道5~20米分辨率相机的技术要求。虽然受限于技术水平，我国可预见的未来不可能出现可展开的衍射光学薄膜技术，以物美价廉的方案实现静止轨道光学侦查任务，但使用较为常规的技术，我国未来仍然可以获得较低分辨率的静止轨道实时侦察能力。目前我国海洋监视系统的技术体系还相当传统，主要使用电子侦察卫星进行粗略定位，随后使用雷达和光学侦察卫星进行详查和普查，这样的体系对抗其他国家如印度的航母编队问题不大，但要有效跟踪具备丰富海洋监视和反监视经验，无论是反卫星能力还是电子对抗能力都独步天下的美国海军航母编队来说，仍然存在不小的困难，只能说初步解决了海上大型战舰定位能力的有无问题。如果未来我国研制成功并部署10米分辨率的静止轨道光学侦察卫星，虽然这个分辨率对于识别跟踪“飞毛腿”导弹肯定力不从心，但识别长度百米，宽度数十米，同时拖着巨大尾流航迹的航空母舰等大型战舰却是轻而易举的，这将从根本上提高我国海洋监视体系的可靠性和有效性，从而更有效的做到识别、跟踪和打击上千千米外的航空母舰，具备更强大的区域拒止和反介入能力。

上海航天局提出了静止轨道侦察卫星方案，虽然设计相对传统，但分辨率指标也有望做到10米左右
虽然静止轨道光学侦察卫星尚在研制阶段，未来投入使用还遥遥无期，但它未来实用化的话，在对我国国防构成严重威胁的同时，对美国军事力量构成的威胁也是实实在在的。静止轨道实时大范围侦察能力的实现，将对现代战争带来巨大的改变，它对导弹发射车或是航空母舰生存能力的影响仅仅是个开始。