求科普:海洋侦察卫星

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/27 16:39:32
1)原苏修和奥斯卡配套的海洋监测卫星工作原理是什么?

2)对全球海洋或者全球24小时不间断侦查需要几颗个卫星?轨道高度是多少?什么种类的卫星?


3)可不可以卫星自动识别说拍摄图像(或者根据其他识别)中航母目标或者其他移动目标?或者传回地面人工识别?

然后卫星变轨跟踪目标不间断提供目标位置?或者玩卫星接力棒!?

当中,弹道导弹再入大气层与移动的目标与卫星提供实时的目标坐标误差有多大?靠什么弥补?

拥有洲际反舰能力!?


4)美帝设想中的弹道反舰导弹系统工作原理是什么?特别是远距离跟踪识别目标能力?


求科普:{:yi:}



1)原苏修和奥斯卡配套的海洋监测卫星工作原理是什么?

2)对全球海洋或者全球24小时不间断侦查需要几颗个卫星?轨道高度是多少?什么种类的卫星?


3)可不可以卫星自动识别说拍摄图像(或者根据其他识别)中航母目标或者其他移动目标?或者传回地面人工识别?

然后卫星变轨跟踪目标不间断提供目标位置?或者玩卫星接力棒!?

当中,弹道导弹再入大气层与移动的目标与卫星提供实时的目标坐标误差有多大?靠什么弥补?

拥有洲际反舰能力!?


4)美帝设想中的弹道反舰导弹系统工作原理是什么?特别是远距离跟踪识别目标能力?


求科普:{:yi:}



1.美国的海洋监视系统计划与海洋监视卫星

  美国海军海洋监视系统(NOSS)计划又称“白云”(White Cloud)计划,该计划于20世纪60年代末开始启动,到1995年发射了最后一组卫星,共发展了三代“白云”系列电子型海洋监视卫星。此后,接替它的是“天基广域监视系统”(SBWASS)计划。目前使用的是“高级白云海洋监视卫星”(AWOSS),采用被动式雷达观测技术,属电子型海洋监视卫星。“白云”系统还有其他名称:“一流奇才”(Classic Wiz-ard)和“命运三女神”(Parcae)。而“命运三女神”更准确地反映了该系统各卫星的使命和工作原理。

    (1)NOSS系统计划

  NOSS计划于60年代末开始启动,经历了试验、第一代、第一代改进型和新一代等阶段。第一代卫星分别于1976年4月30日、1977年12月8日和1980年3月3日发射,共3组卫星,被送入1092×1 125 km高度、63.5°倾角的轨道,卫星重600 kg,轨道运行寿命约3~5年。3颗子卫星以三角构型绕主卫星运行,彼此间隔50~240 km。

  第一代改进型“白云”海洋监视卫星分别于1983年2月9日、1983年6月10日、1984年2月5日、1986年2月9日和1987年5月15日发射,共5组卫星,卫星由“宇宙神-H”系列火箭发射,星上稳定与数据转发系统比以前更加完善。首组卫星进入1 063×1 186 km高度、63.4°倾角的轨道,携有4颗箱形结构子卫星,编号SS(用于监视卫星)A-D,采用相似的轨道和倾角;第二组释放了3颗编号为GB1-3的子卫星;第三组释放了3颗编号为JD1-3的子卫星,轨道基本相同;第五组进入1 050×1 170km、63.4°倾角轨道。

  进入90年代以来,美国至少发射了3次新型海洋监视卫星,新一代“白云”卫星由“大力神-4”火箭发射,因此新一代卫星比前一代体积更大,重量更重。第一次发射于1990年6月8日,卫星编号USA59~62,先进入448 km高度、61°倾角轨道,后机动到1 116 km高、63.4°倾角的轨道,并在那里释放了3颗子卫星(USA60~62)。1991年11月8日,进行了第二次发射,部署了4颗卫星,但其编号却不连贯,为USA-72、USA-74、USA-76和USA-77,卫星进入1 053×1 165 km高、63.4°倾角的轨道。据报道,美国在1990年6月7日和1991年11月7日又分别发射了“命运三女神-11”和“命运三女神-12”卫星,估计这2颗目前仍在工作,但寿命不会很长了。

    1993年8月2日进行了第三次发射,但却失败了。

    (2)“白云”海洋监视卫星系统的技术性能

  “白云”卫星由美国海军研究实验室研制,系统星座是由1颗主卫星和3颗子卫星(SSU)组成。其中SSU子卫星在空间成直角三角形排列,分别截获对方雷达波,利用三角测量技术,根据雷达波到达各卫星的时间差和雷达波的特征参数,判明对方舰队(或陆上雷达)的位置、方向或速度,然后再根据事先掌握的雷达波特征判明雷达类型。目前,“白云”海洋监视卫星系统以4组(星座)16颗卫星(即4颗主星,12颗子星)体制组网工作。标准星座由彼此相隔120°的3个轨道面组成,每个轨道面上都部署一组卫星。因此,卫星的间距为50~240 km(第一代)和30~110 km(新一代),随时间逐渐增大。“白云”海洋监视卫星的主卫星装载了红外扫描仪和毫米波辐射仪,子卫星上有射频天线,通过测定每颗子卫星收到的电子信号的时间,再通过计算机计算,就可得到精确的信号发射源的距离和方位。

  美国新一代海洋监视卫星仍采用一主三副的卫星簇模式,但主卫星已采用高级“KH-11”卫星和“长曲棍球”成像侦察卫星,使海洋监视卫星成为可对动态目标快速定位、具有可见光、红外、微波等多种侦察手段的复杂系统。新老两代卫星的重要区别是:新的主卫星重7 t,而老一代系统的主卫星只重600 kg;新一代系统的子卫星重300 kg,而老一代子卫星重45 kg;新一代卫星采用新的定位基线、新型侦听与数据转发设备,而且无线电发射机已不再采用过去的天文射电望远镜所用频率。尽管新老卫星的组网方式一样,但新卫星的定位基线长度几乎比以前卫星的缩短了二分之一。这可能是因为侦察频率的范围扩展到超高频的厘米波段的缘故,在这个波段工作时,舰船无线电电子装置利用狭窄方向图的天线。新卫星的先进之处在于主卫星上载有分辨率为1.5 m的成像雷达、数据处理系统、探测核潜艇尾流的红外扫描仪、探测海况和确定海洋特性的微波辐射计;子卫星用接收机增强性能;每组卫星的布局结构发生了变化。因此,该卫星系统的侦收、处理和传输能力有较大增强,侦收范围也扩大了,每组卫星侦察区域可达7 000 km2。

  “白云”系统每组卫星能接收半径3 500 km(地区表面上)的区域内的信号,在一定条件下还可在108 min后监视同一目标。由4组卫星组成的系统能够对地球上40~60°纬度的任何地区每天监视30次以上。为了接收SSU卫星截获的雷达信号数据,美国海军在世界范围内布设了地面接收站。负责信号接收和处理的地面站分别设在美国马里兰州的布洛索姆角、缅因州的温特港,英国苏格兰的埃德塞尔,以及关岛、迪戈加西亚岛、阿达克岛等地。此外,自1990年初开始,还将接收处理站安装在军舰上(包括核潜艇)。系统的操控由海军航天司令部负责,侦察信号的处理则由海军设在马里兰州休特兰的主情报中心及其设在西班牙、英国、日本和夏威夷的地区情报中心负责。

  多星制组网技术的实现,说明美国在卫星运载火箭、入轨控制、小型化和实施机动,以及地面站跟踪和处理能力诸方面的进展。采用这种体制和配置在世界不同地区的地面站,可以连续而实时地对特定目标与指定地区进行侦察监视。通过最佳选择卫星间的轨道间隔,可获得满意的辐射目标定位精度和具有侦收密集信号的能力。其侧面定位采用反罗兰时间差定位法,精度一般不低于40 km,最佳可达6 km以上。由于卫星将截获的电子情报数据实时地传输给地面站,星上无需进行数据处理,因此星上设备相对就较简单。

    (3)“白云”海洋监视卫星在海湾战争的作用

  在1990~1991年海湾战争期间,共有4组“白云”海洋监视卫星在轨运行,即第7组(1986年2月9日发射)、第8组(1987年5月15日发射)、第9组(1988年9月5日发射)和第10组(1989年9月6日发射)。每组卫星每天至少飞经海湾地区1次,最多可达3次,对北纬19~35°、东经40~62°地域进行侦收、定位,为美军提供海上及部分陆上信号情报保障。但该系统在海湾战争中作用的评价尚没有权威性报道。因为在战争期间,除有“白云”海洋监视卫星星座以外,还有3颗光学成像侦察卫星(“KH-11”)和2颗合成孔径雷达卫星(“长曲棍球”卫星)。这些卫星都提供了大量有关伊拉克的军事情报。在这种情况下,单独评估“白云”卫星的作用是困难的。因此,这就掩盖了“白云”卫星的作用,实际上,美国军方比较重视成像侦察卫星的作用,因为图像情报既客观又形象。以下一些事例说明,“白云”卫星是有效的。1990年7月29日NOSS报告:伊拉克苏制雷达“大帝号”(TALLKING)在关闭几个月后突然在某日上午开启使用,这是伊拉克进攻科威特的迹象之一。1990年10月下旬,“白云”卫星首次侦察到伊拉克的“飞鹰号”(Hawk)雷达的信号特征。在海湾战争期间,“白云”卫星还侦察到了伊拉克使用小型雷达监视气球网(防空袭工具)的运动。

    (2)SBWASS计划

  “天基广域监视系统”(SBWASS)计划最初由2个系统运作,即“海军天基广域监视系统”(SBWASS-Navy)和“空军与陆军天基广域监视系统”(SB-WASS-Air Army)。

  “海军天基广域监视系统”(SBWASS-Navy)计划是用来接替NOSS计划的。SBWASS-Navy不同于NOSS计划,它不是信号侦察卫星系统,而是红外成像侦察卫星系统。它通过卫星上的高灵敏度红外CCD相机获取目标的红外图像,经处理后判明对方水面舰艇和潜艇的位置、方向与速度。该计划于80年代末启动,但只发射了一组卫星此计划就终止了。后来,“海军天基广域监视系统”(SBWASS-Navy)与“空军陆军天基广域监视系统”(SBWASS-Air Army)合并,成为美国国防部的一项新计划,即“联合天基广域监视系统”(SBWASS-Consolidated)计划。该计划兼顾空军的战略防空和海军海洋监视的需求,现正在执行过程中,它将运行到2010年以后。

      1)SBWASS计划的执行情况

  SBWASS-Navy由3颗卫星组成星座,每颗卫星上装载高灵敏度红外相机,主要侦察对象是对方的水面舰和潜艇。此外,它能也对飞机进行侦察。该计划于20世纪80年代末启动,并分别于1990年6月7日、1991年12月8日、1993年8月4日发射了3颗称为“三弹头”(TRIPLET)的卫星。1993年8月4日第4颗卫星发射失败,此计划宣告结束。

  “空军与陆军天基广域监视系统”(SBWASS-Air Army)计划的目的是战略空中防御,主要侦察对象是对方的飞机。此外,它还对水面舰船进行侦察。它是由3颗称为“孤独者”(SINGLETON)的卫星组成星座,每颗卫星装载一部大型扫描雷达和一台电子侦察信号接收机,其中雷达天线口径为15.2 m。该计划于20世纪80年代后期启动后,发射了3颗“孤独者”卫星,发射时间分别为1988年9月5日、1989年9月6日和1992年4月25日,其中1颗因故障失效。该计划于1992年结束。

  若要实现全球覆盖,SBWASS系统需要卫星较多,投资也大,对于SBWASS-Navy系统需要8~10颗卫星,而SBWASS-Air Army则需要8~24颗卫星,投资至少要80~200亿美元。由于投资太大,美国国防部于20世纪90年代初动议将SBWASS-Navy计划和SBWASS-Air Army计划合二为一,即“联合天基广域监视系统”(SBWASS-Consolidated),并于1994年启动。

  SBWASS-Consolidated的卫星称为“奥林匹克”(OLYMPIC)卫星,目前已进入评估和验证阶段。计划于2002年发射第一颗试验示范卫星,2004年发射业务使用卫星,此后每隔2年发射一颗,并列入美国国家卫星发射序列,代号B[Mission-B(V)]。

       2)SBWASS卫星的技术性能

  表1是SBWASS-Navy系统的“三弹头”卫星和SBWASS-Air Army系统的“孤独者”卫星的主要技术参数。

      SBWASS卫星主要特性如下:

  ①SBWASS-Navy系统的“三弹头”卫星是红外成像侦察卫星,其特点是红外CCD灵敏度很高,达0.1K,具有足够能力探测水面舰船和水下潜艇,并且能够进行全天候侦察;

  ②SBWASS-Air Army系统的“孤独者”卫星以雷达扫描方式探测对方飞机和水面舰艇为主,配合接收目标的雷达发射信号。其特点是具有全天候侦察能力。该卫星为空军发展“天基雷达系统”(Spaced Radar System)打下了基础;

  ③SBWASS-Consolidated系统的“奥林匹克”卫星尚未发射,主要技术参数也没有公布。但据报道,该卫星序列是天基雷达系统的主要组成部分。

      (3)“飞弓”雷达型海洋监视卫星  1976年,美国海军在发展“白云”系列的同时,开始对代号为“飞弓”(Clipper Bow,又译为“快船”)的雷达型海洋监视卫星计划开展研制工作,试图用海洋监视卫星建立大型全天候的天基雷达系统。“飞弓”卫星类似于前苏联的US-A/RORSAT,是一种低轨道主动式雷达型海洋监视卫星,特别适于观测海上相对来说低速运动的目标,并能根据所测得的雷达信号判断舰只的大小。它不会受到气候的限制,因此可全天候为海军海上指挥官提供他国舰艇的活动情报。

  在1980年就有报道说“飞弓”计划因耗资过大而被国会取消了,有关技术研究划给三军的“综合战术监视系统”继续研究。但后来,当首颗“长曲棍球”成像侦察卫星在1988年12月发射时,又有报道说,“飞弓”计划还在实施,海军会在今后适当时候部署它。

     (4)海军海洋遥感卫星计划  1981年,美国航空航天局哥达德航天中心受命负责实施“海军海洋遥感卫星”(NROSS)计划,该计划拟使用由洛克希德和通用电气两家公司合作研制的一种重量更重、倾角更大的卫星,以同时满足国防和民用需要。在民用方面,其数据拟用来改善天气预报,促进气象研究、海冰预报和声传播预测。然而,在研制工作开展了6年以后,NROSS计划于1986年被海军部长宣布取消了。

  此外,美国于1978年发射的“海洋1号”(“海洋-A”)卫星可用于军事领域,它能利用蓝-绿激光穿透云和水,探测高速潜航的导弹核潜艇。星上的侧视雷达能全天候监视和发现海上的小型船只,星上的雷达高度计能探测到高度不超过10 cm的海浪。

    2.前苏联/俄罗斯的海洋监视卫星

  前苏联的海洋监视卫星计划始于60年代,可分为2个阶段,1965~1973年为试验阶段,1974年5月开始进入实用阶段。其海洋监视卫星分为电子型海洋监视卫星和核动力雷达型海洋监视卫星。前者收集无线电和雷达发射的信号,后者使用功率为几千瓦的雷达探测海面舰艇,电子型海洋监视卫星不带核燃料。1985年开始发射装有侧视雷达探测海洋特性监视卫星。这3类卫星均混编在“宇宙”(COS-MOS)号卫星系列中。卫星可以单独工作,也可以协同工作。目前在轨工作的是3颗电子型海洋监视卫星。这类卫星机动能力很强,能很快从低轨道机动到高轨道,且能为海上舰船等提供更为可靠的通信,其通信距离可达3 500 km。

  电子型和雷达型2种卫星的地面轨迹表明,前苏联还配合使用这2种不同探测方法的卫星,使之充分发挥互补作用。雷达型卫星用于普查,电子型卫星用于详查。对于海上的军事目标,无论其采用电子寂静措施,还是使用电子干扰手段,互补的卫星都有办法探测到它。在1982年英阿马岛冲突中,前苏联接连发射几颗海洋监视卫星,侦察海上战况,并把所截取的有关情报提供给阿根廷军队,在阿军击沉英“谢菲尔德”号驱逐舰的作战中发挥了重要作用。

     (1)“宇宙”电子型海洋监视卫星

  “宇宙”电子型海洋监视卫星(EORSAT)系列卫星始发于1974年,1979年正式进入实用性发射,主要用于探测、识别和跟踪舰船,迄今为止已发40余颗。卫星重约4 000 kg,部署在高450 km、倾角65°的轨道上,由太阳能电池供电,寿命为8~12个月,卫星通常采用双星组网工作方式(即2颗卫星为一组执行任务)。星上装载被动式电子侦察接收机,通过探测舰队通信和雷达信号监视舰船活动。另外,电子型海洋监视卫星还能同成对的雷达型海洋监视卫星配合使用。当采用双星工作体制的电子型卫星时,2颗卫星的发射时间间隔比较靠近。当成对的电子型卫星与成对的雷达型卫星配合使用时,因为电子型卫星的寿命比较长,一般先发射电子型卫星,后发射雷达型卫星。1988年前苏联终止雷达型卫星发射后,主要通过电子型海洋监视卫星执行海上侦察任务。典型轨道高度为438×457 km,倾角65°,地面轨迹重复周期3天,工作寿命早期为数月,目前为2年以上,有效载荷为电子侦察接收机。1990年3月,发射了“宇宙-2060”号电子型海洋监视卫星。其后在海湾战争爆发的前后几个月里,又发射了3颗电子型海洋监视卫星,从而使其海洋监视卫星的数量达到6颗,达到历史最高记录。该星座由6颗卫星组成,随时间逐年减少。据报道,现只有1颗1997年12月15日发射的“宇宙-2347”卫星在工作。

     (2)“宇宙”雷达型海洋监视卫星

  “宇宙”雷达型海洋监视卫星(RORSAT)系列卫星始发于1967年12月,1974年5月15日正式发射工作型卫星。RORSAT计划的真正名称叫US-P(“P”表示被动型)。首次发射的工作型卫星是核动力雷达型海洋监视卫星。卫星星体由姿控助推器、星载雷达系统和核电源系统3部分组成。卫星总长14 m,重约4 500 kg。工作方式是:首先由星载雷达的抛物面天线扫描海上舰船的活动,然后通过无线电把收集到的情报发回地面站,从而得出舰只的位置、航速和航向。由于雷达功率要求很大,因此其雷达和无线电设备需小型核反应堆供电。该系列卫星的典型轨道高度为260×280 km,倾角65°,周期89.5 min,双星组网,工作寿命一般为60~70天,有效载荷为X波段相控阵雷达(长10 m,直径1.3 m)。星载雷达能在恶劣气象条件下和海况下实施昼夜监测。此类卫星被列为美国反卫星武器的首要打击目标。卫星上带有以浓缩铀235为燃料的热离子核反应堆,功率可达2 kW。卫星完成任务后核反应堆舱段与卫星主体分离,并被小火箭推到高约900 km的轨道,可运行500~600年。由于核反应堆可靠性低且不安全,这种卫星于1988年4月后停止了发射。

  US-P电子情报型海洋监视卫星计划仍在继续实施中,通常每年有1次发射(而且最近的6次发射中有5次是在11~12月进行的)。

  前苏联海洋侦察卫星计划是其冷战时期战时战略最重要的组成部分之一。该系统现在只包含被动型卫星,却仍然是俄罗斯今后实现对世界各大洋保持影响这一主张的一个重要工具。
同步轨道的侦查卫星还在纸面上

美国DARPA计划开发地球同步轨道光学成像系统

    [据美国《军事与宇航电子》2010年2月28日报道]    美国国防高级研究计划局(DARPA)的天文学家计划为基于地球同步轨道卫星的望远镜开发一种大型衍射薄膜光学系统和通讯设备,这种望远镜将成为天基视频监视系统的一部分。DARPA正在邀请业界对此有兴趣的公司参加这一项目。

    该项目称为薄膜光学成像器实时开发(Membrane Optic Imager Real-Time Exploitation,MOIRE)计划,DARPA官员称随后将发布BAA官方公告,以便对该计划的概况和目标等情况进行说明。MOIRE计划旨在为作战人员持续提供实时战术视频,DARPA的科学家坚信,这种衍射薄膜光学系统的开发将有助于实现低成本地球同步轨道成像。

    DARPA将最终开发一种尺寸为20m的系统,该系统可对无法进行地面侦察的地区提供7×24h的可见光图像覆盖,其美国国家图像可判读等级(NIIRS)为3.5+,刷新频率至少为1Hz,覆盖面积超过60平方英里(155平方公里),而每个系统的成本则低于5亿美元。MOIRE计划第三阶段将开发一种尺寸为10米量级的衍射薄膜光学系统。

    MOIRE计划未来的BAA公告将在业界寻求投标,以实现:用于地球同步轨道成像系统的体积更大、成本更低、重量更轻的可部署衍射薄膜光学系统;近实时图像稳定和战术地理位置信息;可增加光谱带宽的望远镜设计;大型装置在地球同步轨道的稳定性和动力学性能;目标运动快速探测性能。 (北方科技信息研究所 李小磊)

薄膜光学成像仪实时探测(MOIRE)计划的目标是利用地球同步轨道成像系统,向作战人员提供持续、实时的战术视频。
  
  提案应包括以下技术方面:
  
  •大型、低成本、轻型衍射薄膜光学元件
  •近实时成像稳定性与战术地理定位知识
  •采用增大光谱带宽的望远镜设计
  •地球同步轨道内大型结构的稳定与动力
  •高速目标移动探测能力
看我的老贴
楼主估计琢磨怎么跟踪定位美航母,为df21d提供坐标了。
我们要有,必须有
哪位给发两张图片,谢谢了


苏联航母配套工程:核动力海洋侦察卫星http://caojfumando88.blog.163.co ... 805201081904713106/

1959年,苏联科学家弗拉迪米尔·契洛米伊于向赫鲁晓夫上书建议研制对海侦察卫星系统,赫鲁晓夫高度重视这一建议,立即转交国防部。兼任国防部副部长的海军司令戈尔什科夫支持并全力推动,1961年3月该计划获得立项,全系统研制代号是 “神话”海洋太空侦察导航系统。

按照契洛米伊的设想,卫星侦察系统将具有主动与被动雷达探测系统,能够不受气象干扰、全天候监视美国航母编队的行动。为了实现设计目标,需要研制新型探测设备、卫星平台、运载平台、数据传输系统、数据处理系统、地面测控站及其他配套设施。在当时这些子系统的研制都是开创性的课题,需要大量资金和人才支持。为此戈尔什科夫于1964年将该项目列入了1966年开始的5年计划之中。契洛米伊领导的第52设计局为主要研制单位,负责研制卫星与发射平台(运载火箭),而KB-1设计局则负责研制卫星使用的电子设备。整个侦察卫星代号为US。

但是第52设计局很快就在运载火箭的研制上遇到麻烦。按计划该设计局研制的UR-200运载火箭能够将4吨重的卫星送入200千米高的低轨道,但是接连9次试射失败使其失去了主要研制单位的地位,而KB一1设计局继而全面负责整个系统的研制。接手任务后,KB-I设计局的负责人拉斯普利金立即组织了一个小组重新审查第52设计局的技术方案,并得出了两大修改意见:

1.第52设计局研制的卫星同时安装了主动和被动雷达探测系统,导致卫星重近4吨,只有研制新型大推力火箭才能将其送入预定轨道。应当将原先的一种卫星改为分别安装主动、被动雷达探测系统的两种卫星,这样一来每种卫星的重量可以减少到2吨,能够使用现有的运载火箭入轨。这两种卫星分别称为US-A雷达海洋侦察卫星与US-P电子情报海洋侦察卫星。

2.停止不可靠的UR-200运载火箭的研制。将发射平台改为R-36洲际弹道导弹的改进型“旋风”运载火箭,其低轨道运载能力为2吨,可有效降低发射平台的成本(该卫星系统实际的发射平台是“旋风”2运载火箭)。

苏联航母配套工程:核动力海洋侦察卫星http://caojfumando88.blog.163.co ... 805201081904713106/

1959年,苏联科学家弗拉迪米尔·契洛米伊于向赫鲁晓夫上书建议研制对海侦察卫星系统,赫鲁晓夫高度重视这一建议,立即转交国防部。兼任国防部副部长的海军司令戈尔什科夫支持并全力推动,1961年3月该计划获得立项,全系统研制代号是 “神话”海洋太空侦察导航系统。

按照契洛米伊的设想,卫星侦察系统将具有主动与被动雷达探测系统,能够不受气象干扰、全天候监视美国航母编队的行动。为了实现设计目标,需要研制新型探测设备、卫星平台、运载平台、数据传输系统、数据处理系统、地面测控站及其他配套设施。在当时这些子系统的研制都是开创性的课题,需要大量资金和人才支持。为此戈尔什科夫于1964年将该项目列入了1966年开始的5年计划之中。契洛米伊领导的第52设计局为主要研制单位,负责研制卫星与发射平台(运载火箭),而KB-1设计局则负责研制卫星使用的电子设备。整个侦察卫星代号为US。

但是第52设计局很快就在运载火箭的研制上遇到麻烦。按计划该设计局研制的UR-200运载火箭能够将4吨重的卫星送入200千米高的低轨道,但是接连9次试射失败使其失去了主要研制单位的地位,而KB一1设计局继而全面负责整个系统的研制。接手任务后,KB-I设计局的负责人拉斯普利金立即组织了一个小组重新审查第52设计局的技术方案,并得出了两大修改意见:

1.第52设计局研制的卫星同时安装了主动和被动雷达探测系统,导致卫星重近4吨,只有研制新型大推力火箭才能将其送入预定轨道。应当将原先的一种卫星改为分别安装主动、被动雷达探测系统的两种卫星,这样一来每种卫星的重量可以减少到2吨,能够使用现有的运载火箭入轨。这两种卫星分别称为US-A雷达海洋侦察卫星与US-P电子情报海洋侦察卫星。

2.停止不可靠的UR-200运载火箭的研制。将发射平台改为R-36洲际弹道导弹的改进型“旋风”运载火箭,其低轨道运载能力为2吨,可有效降低发射平台的成本(该卫星系统实际的发射平台是“旋风”2运载火箭)。

根据KB-1设计局的计划,US-A的星体长度达到10米,直径1.3米,安装有NII-17设计局研制的大型X波段侧视雷达。但根据计算,卫星如果采用传统的太阳能电池板将难以满足雷达的供电需求,为此第670设计局负责为卫星配备小型核反应堆作为供电装置,其研制代号为“黄玉”。

这种核装置由于是用于供电而被称为“核电池”,其准确的物理学名称是“放射性同位素温差发电器”。这种温差发电器由高性能半导体材料,如碲化铋、碲化铅、锗硅合金和硒族化合物等串联起来组成,配有热源(核装置)和换能器,依靠在热源和换能器之间形成温差来发电。在结构上其最外层由合金制成,起保护电池和散热的作用;次外层是辐射屏蔽层,防止辐射线泄漏;第三层是换能器,在这里热能被转换成电能;最后是电池的心脏部分热源,放射性同位素原子在这里不断地发生蜕变并放出热量。

核电池的热源是钚-238、锶-90、钴-60等放射性同位素。它们在蜕变过程中会不断以具有热能的射线的形式,向外界释放大量能量。其特点是:

1.蜕变时放出的能量大小、速度,不受外界环境中的温度、化学反应、压力、电磁场的影响,因此,核电池的抗干扰性强,工作准确可靠。

2.蜕变时间很长,这决定了核电池可长期使用。

核电池的核心是换能器。目前常用的换能器叫静态热电换能器,它利用热电隅的原理在不同的金属中产生电位差,从而发电。它的优点是体积很小,只是目前热利用率只有10%~20%,大部分热能被浪费掉。

第一个核电池是在1959年1月由美国人制成的。1961年美国发射的第一颗人造卫星“探险者”1号的无线电发报机就是由核电池供电。但是苏联US-A卫星的供电能力远远超过了美国此时拥有的同类设备,这就使得部分设计师提出了环境保护方面的问题—一旦卫星失控或者到达使用寿命,卫星将会坠落到地面。届时如果坠落到外国领土上,核电池中的放射性物质很可能会造成大范围的环境污染,必将引起国际争端。

为了避免这种事故,KB-1设计局为核电池部分专门设计了助推火箭系统,当地面控制站发出卫星自毁的指令后,核电池的助推火箭立即点火,将核电池与星体分离。接着星体坠人大气层烧毁,而核电池则由助推火箭送入1 000千米的高轨道运行。根据计算在如此高的轨道上核电池要坠落到地面至少需要400年。到时候核电池中的放射性物质已经衰变,不会造成环境污染。这样的环保措施看起来天衣无缝,但是可操作性并不强,因为一旦通信系统故障导致地面失去对卫星的控制,所有的环保措施也就形同虚设。

从1965年12月起,US-A卫星开始进入轨道测试阶段,首颗测试卫星“宇宙”102号由于超重(重量再度接近4吨),发射平台改为R-7洲际弹道导弹。试验的最初阶段先将卫星送入近地点205千米/远地点267千米的轨道。接下来验证的是环保措施,助推火箭成功地将核电池送到900千米高的轨道。当时美国中央情报局正在密切监视苏联卫星的发射情况,苏联卫星的环保措施被美国人误判为苏联正在测试卫星的变轨机动测试,以躲避美国反卫星武器的袭击。

但是US-A卫星雷达系统的研制很不顺利,直到1972年8月才进行了首次在轨雷达试验。而1973年4月则发生了首次严重事故,卫星未能入轨,直接坠入了太平洋,而核电池保护措施也没有发挥作用,至今仍然沉睡在太平洋海底的某个角落。但是苏联还是在1973年8月宣布海洋监视卫星系统建成。事实上直到1973年12月末US-A卫星才完成首次全系统测试,但是卫星仅仅工作了44天就耗尽了全部寿命。

1975年,苏联海军开始对US-A卫星系统进行验收测试,当年5月,2颗US-A卫星先后入轨,并分别进行了71天和74天的在轨测试。当时苏联海军正在大西洋、太平洋和印度洋同步进行代号为“海洋”75的实兵演习,US-A卫星系统在演习中提供了大量实时情报。演习证明US-A卫星不仅具有海上侦察能力而且具有目标指示功能,能够引导反舰导弹攻击美国航母。受到演习结果巨大鼓舞的苏联海军从1975年10月起开始在水面舰上部署US-A卫星数据接收设备——“风帆”卫星通信系统。

到1975年末,苏联海军已经拥有了世界领先的海洋卫星侦察系统,但是情况并非一帆风顺。1975年12月12日发射的代号为“宇宙”785号的US-A卫星在进入250千米高的轨道后未能正常工作,地面测控站启动了环保措施将核电池送入了1000千米高的轨道。但是苏联政府对外宣布“宇宙”785号顺利进入了1000千米高的轨道,且运行正常。这次事故使得设计人员对环保措施过于自信,没有为核电池增加新的“保险”措施,最终导致了严重的事故。

1977年9月18日,代号为“宇宙”954号的US-A卫星从拜科努尔发射场升空进入250千米高的轨道,但是卫星仅仅运行了1个月就失去控制,核电池环保措施也未能实施。最终,该卫星在坠人大气层过程中核电池产生了大量放射性尘埃,严重污染了大气环境。更糟糕的是核电池产生的放射性尘埃还散落到了加拿大不列颠哥伦比亚省洛特群岛上大奴湖东部约5万平方千米的范围内,造成该地区永久性放射性污染。这是人类航天史上最严重的环境污染事件,其严重程度仅次于切尔诺贝利核电站爆炸事故,后来被西方称为来自太空的切尔诺贝利。这一事件引起了加拿大和美国为首的西方国家的强烈抗议,要求苏联停止部署装有核电池的卫星。但是苏联强调卫星污染的是无人区,而且坚决拒绝停止使用核电池卫星。

颜面扫地的KB-1设计局立即进行了核电池的改进工作,此时他们才意识到原先的核电池保护措施太不可靠了。于是设计师们提出了一个让人“瞠目”的环保措施:让核电池在大气层彻底燃烧一当卫星坠毁时,核电池在120千米左右的高度与星体分离,通过与大气层的强烈摩擦彻底烧毁在大气层内。尽管这个方法不会污染地面,但是仍然有人质疑核电池在燃烧中产生的放射性尘埃会污染大气层热层,其危害接近于在大气层热层中引爆一枚原子弹。但是设计局领导的结论是,美国人没有能力在120千米的高度部署放射性尘埃探测设备,该方案可行。1982年8月发射的“宇宙”1402号US-A卫星在1983年初失效时,核电池首次成功地在大气层中烧毁,但是关于这次核电池销毁的情况一直被严格保密,直到苏联解体后才对外公布。

苏联专家后来意识到最可靠的核电池保护措施还是提高US-A卫星的工作轨道,1987年6月发射的“宇宙”1860号US-A卫星的工作轨道就提高到了900千米。根据计算在这么高的轨道运行的卫星,即使在失效后也要至少350年后才能坠毁到地面。作为第二道安全措施,到1980年代末期设计师们成功地降低了雷达系统的耗电量,并将核电池的功率减少了一半,至此才基本解决了核动力卫星的安全问题。

事实上1980年代初期US-A卫星的功能已经比较完善,该卫星系统不仅能够测定美航母战斗群的坐标,还能通过多颗卫星的联合工作来获得美航母的航向和航速信息。这3组信息对于苏联的反舰导弹具有十分重要的价值,当时苏联的重型反舰导弹如专用于攻击航母的P-500 (SS-N-12)、P-700(SS-N-19)等都安装了US-A卫星数据接收系统。当对美国航母发起攻击时,导弹依靠接收卫星提供的数据进行无线电静默飞行,直到接近美国航母时才打开制导雷达。这种飞行方式使得苏联反舰导弹难以被美国舰队的被动侦察系统发现,攻击的突然性大大提高。1982年的马岛战争是US-A卫星系统首次进行接近实战的测试。当时苏联在5月14日和6月1日紧急发射了2颗US-A卫星,这2颗卫星成功地跟踪了英国航母战斗群。当时美国中央情报局一直密切跟踪苏联的卫星发射活动,并且认为苏联向阿根廷提供了英国航母的坐标情报才使得阿根廷重创了英国舰队。但是实际情况是苏联与阿根廷此时并没有进行情报方面的合作。

US-A最大的问题还是成本过于昂贵,即使是苏联政府也难以负担,早期产品的工作寿命只有40天,后期产品的寿命也仅有6个月至12个月,大大低于美国同类产品。为了维持US-A卫星对美国航母的侦察能力,每年都要进行多次发射,其中仅1982就进行了了4次发射。1988年3月14日发射的“宇宙”1932号是最后一颗US-A卫星。此后,戈尔巴乔夫下令停止了US-A卫星的发射和后继的US-AM卫星研制计划。至此,苏联的核动力海洋侦察卫星计划宣告结束。

尽管US-A卫星系统于1980年代末就废弃,但是苏联海军转而依靠更加廉价可靠的US-P电子I青报海洋侦察卫星。第一颗US-P于1974年发射,装有17K114无线电侦察系统,能够发现并确定产生电磁信号的目标位置,其侦察目标包括:水面舰艇、飞机、通信中的潜艇。US-P卫星系统由于使用的是被动侦察系统,且运行轨道高度达到420千米,因而采用的是传统的太阳能电池板。

按最初计划US-P卫星将与US-A卫星组成联合星座——一颗US-P卫星与4颗US-A卫星共同工作。1984年联合星座试验完成,设计师们认为US-P卫星应当以2颗一组共2组的形式组成独立侦察系统。到1989年,US-P卫星取代了US-A卫星系统,而到了1990年苏联共有6颗US-P卫星同时在轨工作。但随着苏联解体,到1997年时仅有2颗US-P卫星在轨,到1999年时仅剩下一颗仍能工作。2001年俄罗斯发射了一颗US-P卫星,但是在2003年失效。2006年6月俄罗斯再度进行US-P的发射,但是该卫星一块太阳能电池板未能打开,导致功能不足50%。目前俄罗斯的海洋卫星侦察系统的全部卫星已经失效,其对美国航母的监视能力也完全丧失。

即使在今天看来,采用核动力的卫星也是非常超前的设计,苏联科学家早在40年前就研制了这类系统。然而,苏联科学家并没有将这类技术用于探索太空,而是用到了与美国争夺军事霸权上,最终造成的严重环境污染,又不能不令人扼腕。苏联海军对美国航母的立体监测系统

冷战时期,苏联海军为了防范和打击美航母战斗群建立了陆地、海洋、空中、太空四维一体的立体监测网。目前,俄罗斯对于美航母的卫星侦察系统已经失效,使得前三种监测系统的作用凸现出来。

陆地监测系统:该系统主要由部署在沿岸地区的雷达站、无线电测向站、侦听站等组成。陆地监测系统的历史很久远,早在一战中,英国海军就利用沿海无线电测向站,测得德国舰队通信信号的方向,引导英国舰队进行截击。目前俄罗斯海军保留的这个监测系统的最大缺点在于沿岸雷达站的探测距离短,无线电测向站等被动定位设施只能进行概略定位。

海洋监测系统:该系统主要由海军的水面舰艇、潜艇和民用船舶组成。其中核潜艇是长时间跟踪美国航母战斗群的主要力量,而水面舰艇由于隐蔽性差,不是理想的战时跟踪平台。但是,水面舰艇装有完善的电子侦察设备,适合在和平时期跟踪美国航母,收集其电子信号情报。特别值得一提的是,苏联海军在冷战中部署了大量装有电子侦察设备的远洋渔船,随时跟踪美国航母,收集了大量情报,被美国海军称为“苏联的影子舰队”(美国海军将可以参战的民用和预备役船只称为“影子舰队”)。目前,俄罗斯海军没有保留民船侦察系统,其水面舰艇和核潜艇的活动也十分有限,难以做到长时间跟踪美国航母。

空中监测系统:苏联海军航空兵在冷战时期跟踪美航母的王牌是图一95RT侦察机和图-142巡逻机。这两种飞机都是著名的图-95轰炸机的改进型,最大航程达到15000千米。其中,图-95RT装有远程水面搜索雷达、远程反舰导弹制导雷达、电子信号情报侦察系统。主要负责对美航母战斗群进行搜索、定位,并制导反舰导弹发动攻击。在无干扰情况下,图-95RT可以在12000米高空发现675千米外的美航母。而图-142巡逻机主要负责远程反潜巡逻,兼有对美航母的侦察能力。目前俄海军保留了这两种飞机,是侦察、监视美航母的主要力量。
苏联海洋侦察卫星运载平台

R-7洲际弹道导弹:R-7是世界上第一种洲际弹道导弹,其改进型曾经完成了世界上第一颗人造卫星的发射,是航天技术的重要里程碑。该导弹在著名火箭专家科罗廖夫领导下于1953年开始研制,1957年5月15日首次试射,8月26日,改进型将“人造地球卫星”1号送入轨道。1959年2月,该导弹交付部队试用,1962年正式部署。

R-7长达34米,发射重量280吨,最大射程12000千米,最大有效载荷5370千克,可携带一枚百万吨当量核弹头,命中精度5000米。该导弹的燃料是液态氧和煤油,发射准备时间较长,并不适合战备值班,因而主要用于航天发射。

UR-200洲际弹道导弹:UR-200是苏联第52设计局于1960年开始研制的一种洲际弹道导弹。该导弹于1963年11月15日首次发射,最大射程12000千米,最大有效载荷3900千克,发射重量135.71吨。该导弹采用四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂,有效缩小了导弹体积。UR-200除了可担任海洋侦察卫星的运载工具外,还是一种“部分轨道轰炸系统”的运载平台。所谓“部分轨道轰炸系统”就是将核弹头送入高度为150千米的低轨道,从而能够攻击全球范围目标。但是由于UR-200的可靠性不佳,最终于1965年停止研制。

R-36洲际弹道导弹:R-36是苏联第586设计局研制的一种洲际弹道导弹。该导弹于1 962年开始研制,1963年9月28日首次试射,发射重量为209.6吨,最大射程16000千米,最大有效载荷5.8吨。R-36于1966年11月开始装备战略火箭军使用,1967年7月开始战备值班。R-36是一种十分成功的洲际弹道导弹,部署数量达到268枚,对美国产生了巨大的战略威慑。除了早期的单弹头型号外,R一36从1970年起开始部署可搭载多个弹头的改进型。由于该导弹产量很大,成本较低,因而发展成“旋风”系列运载火箭,广泛用于卫星发射,并发展出“部分轨道轰炸系统”。到1978年R-36逐步退役。

“旋风”2运载火箭:“旋风”2是在R-36洲际弹道导弹基础上研制的一种运载火箭,也是US-A与US-P卫星的主要运载工具。该火箭于1969年8月6日首次试射,到2006年6月24日最后一次发射为止,累计发射106次,是最可靠、最常用的运载火箭。“旋风”2的发射重量为108吨,近地轨道有效载荷2820千克。