李德仁院士获得了中国科技界崇高荣誉,国家最高科学技术奖。李德仁是中国科学院和中国工程院双院士,是我国最著名的测绘遥感测绘学家。

而在采访中,李德仁院士表示,解放军的遥感卫星的分辨率已经超过美国最强侦察卫星,中国的遥感卫星不仅能够从太空锁定外军航母,还能够实时追踪美军F-22隐身机。

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美军锁眼卫星发展

1960年8月,美国成功发射了世界第1颗侦察卫星--“锁眼”1号(又叫“发现者”13号)光学成像侦察卫星。至今,美国已研发了6代“锁眼”系列光学成像侦察卫星(KH6-KH12)。现役的“锁眼”12号(KH-12)分辨率最高,达0.1米,0.1m分辨率这个技术指标基本上已经是光学遥感影像的最高水平了,再向下走的话,一方面受到环境的影响,一方面受到实用性的影响。

侦察卫星亦称电子情报卫星,平时它的主要任务是确定敌方防空雷达和反导弹雷达的精确位置、信号特征和作用距离,以提高己方战略导弹和轰炸机的突防能力:确定敌方军用电台的位置和信号特征:以便战时将其摧毁。电子侦察卫星掌握的情报信息,在某种意义上能更准确地反映敌方军队的调动、武器的试验与装备情况及了解其战略意图。

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“锁眼”侦察卫星该卫星长19.5米,星体直径3米,早期型号重约12吨,后期型号从17吨到19.6吨不等,接近一艘宇宙飞船的质量。卫星上配备一套肼动力推进系统,用于轨道调整,以增加卫星的在轨寿命,其中部分型号卫星还可以与航天飞机对接以获取燃料,不过随着美国航天飞机全部退役,这种补给方式随之中断。

“锁眼”侦察卫星采用高分辨率数字成像技术及先进的光学遥感设备,可随时改变轨道飞行高度甚至轨道平面,以便尽快飞经侦察地区上空,执行侦察任务。“锁眼”采用专门的数字相机拍摄地面场景图像,然后经卫星数据系统传回华盛顿国家图像判读中心,还原成高分辨度的实地图像。从卫星拍摄图像到地面判读人员看到此图像,只需一个半小时或更短的时间,因此这种卫星具有近实时的侦察能力。而从K-11开始,锁眼就成了光学数字成像间谍卫星,取代了前一代的KH-8和KH-9返回式光学卫星。

其核心是一套高精度光学镜面,其中主镜直径达2.4米。加工如此大直径的高精度光学镜片,技术要求非常高,为此美国国家侦察局专门开发出一项计算机控制镜面抛光技术。副镜是一副卡塞格伦反射望远镜系统,这是一套可移动拍摄系统,允许从卫星的不同角度拍摄图像。“锁眼”KH-11间谍卫星每5秒钟拍摄一次图像,其主镜在可见光下(即波长为500纳米)的衍射极限分辨率约为0.05弧秒,即从轨道高度250千米处可以观测地面6厘米左右的目标,甚至可以看清楚地面汽车的车牌。拍摄到的照片需要通过中继卫星传回,这些中继卫星在莫尼亚轨道和地球静止轨道上运行。因为是使用电荷耦合器摄像机拍摄地物场景图像,并将拍摄的照片实时传输回地面,不用像返回式卫星那样等到返回舱回来后才能取出胶卷进行研判,因此具有更好的情报及时性。

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而与“锁眼”KH-11系列卫星相比,“锁眼”KH-12通过采用新技术进一步提高了空 间分辨率;通过组成星座进行侦察,提高了时间分辨率,即缩小了观测周期。卫 星采用当今最先进的自适应光学成像技术,可在计算机控制下随观测视场环境的 变化,灵活地改变主透镜表面曲率,从而有效地补偿大气影响造成的观测影像畸 变。星上可旋转反光镜可使卫星进行大斜角拍摄,从而获得处于飞行路线数百公 里外物体的图像。

而K-12在发展的过程中,还发展出来了“长曲棍球”雷达成像侦察卫星,其加装了先进的合成孔径雷达,能够实施全天候的实时侦察,可轻松识别诸如吉普车、坦克、导弹运输车等地面机动军事目标。

当然即使是最强大的K-12也存在缺陷,虽然分辨率达到了0.1米,但是成像幅宽仅有40千米,而且位于太阳同步轨道。这就意味着,卫星的过顶时间仅有10分钟左右,重访周期为1天。

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这就为我们的操作留下了空间。虽然不能完全规避侦察,但是我们可以通过舰载大型相控阵雷达,对敌方卫星进行预警。综合卫星的轨道特性和扫描频次,在获得预警的前提下,我军有足够的时间,让舰艇通过机动离开高分辨率遥感卫星的成像带。

中国高分系列卫星发展

那李德仁院士提到的超过美国锁眼卫星的,则是中国的高分辨率系列卫星对地遥感观测系统,一开始是规划了14颗遥感卫星,简称为“高分对地观测卫星”,其中第一颗至第七颗为民用遥感卫星,第八颗至第十四颗是军用遥感卫星。这14颗遥感卫星包含了光学遥感和合成孔径雷达观测卫星,按轨道分别地球同步轨道卫星和太阳同步轨道卫星。

中国的高分系列卫星除了高分四号外,都运行在太阳同步轨道,由于其普遍倾角超过了80度,卫星一次回访会途经地球两极点,因此属于极地轨道。由于地球围绕着太阳进行公转。每天相同时间内,太阳直射光照到的地球表面总会比上一天的位置有所偏移,因此,太阳同步轨道卫星采用一个约89至100度的发射倾角,也就是向接近两极地区发射,这样入轨后由于倾角的存在,卫星每回访一次均会向东偏移,一天的累积偏移量为0.9856度,而一年的累积偏移量正好为360度。这样卫星每天都位于太阳直射点的正下方垂直轨道运行,也因此得名太阳同步轨道。这条轨道上运行的卫星,可以正好在一年时间内对全球所有地表进行遥感测绘。实现自主化全球观测,无需每天消耗燃料进行变轨。是一条十分机智方便的轨道。

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“高分系列”光学遥感卫星的分辨率达到了0.1米~0.5米,合成孔径雷达观测卫星的分辨率达到了0.5米~1米。两颗地球同步轨道的超高空遥感卫星的分辨率分别是15米和15米,此外我国的宽幅遥感卫星的地面幅宽达到了800公里。

根据李德仁院士之前的采访,早在2018年,我们就已经掌握了超越KH12“锁眼”军用侦察卫星的关键技术。2018年我国发射了高分11号卫星,这颗三吨重的卫星分辨率达到0.1米,已经追平了KH-12侦察卫星。

相比于美国最强大的K-12锁眼卫星“,高分系列”光学遥感卫星实现了多颗卫星实现寻找海上移动目标,精度达到10米以内,数据可在1分钟内传输到地面。而且实现了在轨智能处于,实时跟踪识别目标。

五角大楼曾公开警报,说中国卫星强大的观测和侦察能力,正在形成美军最畏惧的“杀伤网络”,让中国在中美情报战和信息战中掌握了主动。

这对于美国来说,是“不可接受的”。但再怎么不可接受也得接受。

总结

李德仁院士是我国遥感与地理信息系统的奠基人,中国在遥感卫星领域实现了领先全球,其作出了卓越的贡献,他还提出了一套完备的多传感器遥感图像融合理论与方法。这套方法不仅提升了影像解析精度,还解决了多源遥感数据的兼容问题,这可是个大难题,因为不同的传感器获取的数据格式、分辨率、光谱信息都不一样,,融合这些数据就像把不同规格的积木,拼成一个完美的模型一样复杂。

基于这个理论,李德仁提出将各类卫星组网,实现通信、导航、遥感一体化,为此,我国开启“珞珈”系列科研卫星任务。珞珈三号01星是“东方慧眼”星座项目的科学实验星。“东方慧眼”星座项目于2023年正式启动,李德仁提出的计划是,到2030年,整个星座在轨200多颗卫星,通信导航遥感一体化,天地网络互联。

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到那个时候,中国的遥感卫星就不仅仅是领先美国了,而是引领全球潮流,主导未来技术标准!