美国KH-7侦察卫星
自从美国政府宣布俄罗斯可能于2022年2月对乌克兰发起军事行动以来,太空中的美国商业遥感卫星就紧紧盯住俄军在白俄罗斯境内、乌克兰东南部边境地带的活动,并不断通过媒体输出和发布卫星图片,近期谷歌又宣布公开俄境内所有战略与军事设施的清晰图像,在全球引发了广泛热议。
知己知彼,百战不殆。摸清卫星运行侦察轨道,是规避其侦察的前提。人造地球卫星轨道,就是人造地球卫星绕地球运行的一条封闭的曲线轨道,这条封闭曲线形成的平面叫做人造地球卫星的轨道平面,轨道平面总是通过地心的。
人造地球卫星轨道按离地面的高度,可分为低轨道、中轨道和高轨道。通常情况下,都把2000千米以下的轨道叫低轨道,2000千米至20000千米叫中轨道,20000千米以上叫高轨道;按形状可分为圆轨道和椭圆轨道;按飞行方向可分为顺行轨道(与地球自转方向相同)、逆行轨道(与地球自转方向相反)、赤道轨道(在赤道上空绕地球飞行)和极地轨道(经过地球南北极上空)等。
人造地球卫星的轨道根据其任务和应用要求来选择。例如,对地面摄影的地球资源卫星、照相侦察卫星通常采用圆形低轨道;为了不断扩大空间环境探测的范围,卫星可采用扁长的椭圆形轨道;为了节省发射卫星的能量,卫星通常采用赤道轨道和顺行轨道;对全球进行反复观测的卫星可采用极地轨道。
那么,我们在地面怎么能知道卫星是否沿预定的轨道飞行呢?这要靠卫星跟踪测轨系统。1957年10月,苏联率先成功地发射第一颗人造地球卫星时,美国霍普金斯大学的研究人员就在监听卫星发射无线电信号时发现,在卫星通过其视野的时间内,所接收信号的多普勒频移曲线与卫星轨道完全相符。这有力证明固定于地面的接收站,只要获得卫星的多普勒频移曲线,就可确定卫星的运行轨道。反之,若卫星运行轨道是已知的,那么根据接收站观测到的多普勒频移曲线,就能确定接收站的地面具体位置。基于此,利用卫星定位的机理便产生了。现代的卫星全球导航定位,使用装备原子钟或具有一定精度的石英钟的多颗卫星在精确的轨道上围绕地球飞行,不断发送卫星位置和时间的信息,接收端则根据时间信号的延迟和轨道数据,精确地得出自己的当前方位。
卫星的轨道是在卫星发射前就设计好的。但是,那是理论轨道,在卫星发射后真正运行的轨道称为实际轨道。由于各种原因实际轨道往往和理论轨道不完全一致。同时,卫星在长期运行中,由于受到地球引力、大气阻力、太阳和月球引力的影响,它的轨道会产生微小变化,这种变化叫“轨道摄动”,因此对轨道要不断地跟踪测量,必要时还要进行轨道修正和保持。
卫星跟踪测量包括光学测量和无线电测量。光学测量,就是利用望远镜、光学经纬仪、电影经纬仪、高速摄影机、激光测距仪等光学仪器,对卫星进行跟踪测量。这种手段不需要卫星太多的配合,但它受卫星的大小和表面反射特性、观测时间天气的好坏等因素的影响,跟踪范围有限。无线电测量,则不受天气影响,可以实现全天候跟踪测量,地面通过无线电和卫星建立联系。通过无线电测轨系统和卫星“对话”,使其在正确的轨道上运行。
那么,知道卫星运行轨道工作原理,就不难找出干扰规避伪装方法,让卫星成为瞎子。主要战术有:
一是采取反通信系统干扰卫星信号。反通信系统是用现有设备装配而成,由天线、接收器和发射器组成,能够被装载到拖车上,并根据战场需要,运送到各个地方。这一基于地表的可移动干扰器,可以通过发射电磁射频能量暂时干扰卫星通信,而且这种干扰是可逆的,并不会损坏卫星元件,不会对人类使用外层空间造成影响,只是暂时对信号进行干扰。
二是采取根据卫星运行侦察规律规避。卫星只能沿预定轨道飞行,通过跟踪观测,可以精确计算出侦察卫星将要经过地面目标的时刻。通常情况下,同时在天上工作的照相侦察卫星不过2~4颗,一颗卫星对同一地面目标每天最多侦察两次,每次十几分钟时间,其余时间就侦察不到了。因此,应尽可能利用卫星侦察的间隙和“空白”进行军事活动。当侦察卫星飞越过境时,地面行动应尽量减少且隐蔽行动,但当它飞过地面可视范围之后,则是侦察监视的“空白”时间,地面部队可以利用这个空隙果断行动。冷战期间,苏军总部每天都向部队通报一次外国电子侦察卫星的飞行预报,各部队和基地的重要电子装备在卫星通过上空时都要关机。伊拉克战争中,美国为了防止别的国家向伊拉克提供太空情报,每当“太阳神”卫星或其他不友好国家的卫星经过美国军队上空时,美国不得不采取各种欺骗和隐藏程序。在未来战争中,在敌方卫星过顶的时候实施烟雾遮蔽,进行严密伪装或布置大量假目标假阵地,使用更强大的干扰信号来干扰卫星信号,甚至采用主被动的雷达对抗技术,以反制合成孔径雷达卫星的侦察。
三是采取巧妙地利用设防工程藏身。孙子曰:“善守者,藏于九地之下”。从近年来爆发的几场高技术局部战争不难发现,巧妙地利用设防工程保护要害机关、指挥控制系统等战略目标,通过机动规避、动藏结合手段,与敌周旋,对于保存战争潜力具有重要的作用。科索沃战争中,北约使用了20世纪最先进的侦察监视设备和空中打击兵器,对南联盟实施了长达78天的空袭,而南联盟充分发挥其地下防御设施的作用,有效地抵御了北约的持续轰炸,直至战争结束军队仍保持了相当的实力。
四是采取疏散部署兵力减少卫星侦察概率。海湾战争中,美军每天平均有上百架次飞机对付伊拉克“飞毛腿”导弹。由于伊军采取了机动规避措施,经常变换阵地,使得美军空袭很难达到预期效果。伊军通过机动规避战术,不仅有效保护了相当数量的“飞毛腿”导弹,而且还给对方造成了一定的心理压力。科索沃战争中,塞尔维亚部队充分利用北约从侦察、目标装定到实施空袭这段时间“空白”,在广阔的战场空间对兵力兵器实施大间隔的疏散部署,化整为零,既躲避了北约的空中侦察,又降低了单个目标的战术、战略价值,使北约几乎根本找不到塞军大规模的集结地和比较集中配置的指挥中心,减少了空袭的损失。
五是采取严格电磁频谱管控措施。海湾战争伊始,美军电磁兼容分析中心就向美军中央司令部提供了多国部队用于频率指配的数据库、海湾地区电磁环境资料和分析资料,并专门从国防部电磁兼容中心抽调专家到沙特,组成多国部队频谱管理机构,实施及时有效的频谱管理和无线电管制,使无线电设备和武器系统的作用在复杂的电磁环境中得以有效地发挥,给伊拉克军队以重创。而伊拉克军队在多国部队的电磁干扰和精确制导武器的打击下,无线电通信中断、雷达迷盲、武器装备性能难以正常发挥,使军队失去指挥控制并被分割,处处被动挨打。因此,对付电子侦察卫星的首选方法是不论在平时还是战时,都要进行严格的电磁辐射控制和管理,平时不使用重要的电磁辐射信号。
六是采取隐真示假手段欺骗迷惑。就是研究图像分析过程,进行伪装欺骗。比如说,对照相侦察卫星,可以通过改变目标的形状、大小、色调、阴影、位置、活动等识别特征,或设置假目标,以假乱真;对电子侦察卫星,可以设置假发射阵地,示假隐真等。侦察卫星虽然有一定的“视力”,但是地面部队进行了严密伪装隐蔽,侦察卫星也是瞎子。科索沃战争中,塞尔维亚军队巧妙地把重要的军事基地和设施都伪装起来,通过制造假军事目标等方法,保存了军事实力。实践证明,一个真阵地周围若设置2至3个假阵地,诱敌信以为真的概率为60%至80%,目标遭空袭的损失可以降低50%至60%。因此,示假欺骗备受各国的青睐。
随着电子侦察技术的发展,示假隐真正在由传统被动型外形模拟向主动型多光谱特征模拟方向转型,应用空间正在由陆地、海上平面型向陆海空立体型方向发展,未来假目标将更加注重多谱模拟、结构轻便、设置快速、机动灵活等特性。海湾战争中,伊拉克军队设置了大量假“飞毛腿”导弹,并为这些假目标配置了小型发动机,以模拟真目标的热红外辐射特征,从而欺骗了多国部队,延长了被空袭的时间。据外刊报道,被多国部队击中的目标80%是假目标。伊拉克战争中,伊军充分借鉴海湾战争的经验,在许多地区设置了假飞机、假导弹、假导弹支援车、假防空高炮、假雷达控制站等10多种假目标,从战后美军拍摄的伊军战场照片来看,这些假目标不少都遭到了空袭。
七是采取目标与背景色彩一致战术。就是利用光致变色、电致变色、温度变色和湿度变色等材料,使目标表面颜色能随着背景颜色的不同而变色,并与所处背景混成一体的伪装术。目前,国外正在发展的变色材料有光致变色涂料、热致变色或电致变色涂料、变色纤维或用变色染料印染而成的变色织物等。光致变色涂料主要由黏合剂和光致变色颜料、填料、稀料等组成;而热致或电致变色涂料则由黏合剂和热致、电致变色颜料、填料、稀料等组成。这些变色涂料在光照、热作用下能迅速变成与周围背景相同的颜色。
八是采取迷彩伪装方法缩小目标与背景之间的波谱反射特性。在通过迷彩伪装和遮障伪装来消除或缩小目标与背景之间的波谱反射特性差别,降低目标的显著性和改变目标外形轮廓,以规避卫星侦察。海湾战争中,美军采用标准黄棕色等迷彩伪装涂料,对几乎所有武器装备喷涂了双色或三色迷彩图案,这些迷彩图案大大减弱了目标的热辐射强度。为了更好地对目标实施迷彩伪装,伊拉克则从西方引进了几十万平方米的可见光、近红外和雷达伪装遮障,并根据从第三国购买的卫星照片所揭露的目标暴露征候,对重要目标实施了周密的伪装遮蔽和歪曲变形,取得了显著的效果;伊战中,伊军还用伪装遮障成功地对51架战斗机进行了隐真伪装,蒙蔽了美英联军的“天眼”,躲过了精确制导武器的打击。近年来,随着全天候、全谱段战场侦察和感知系统的发展,以及精确制导武器打击的实时化和精确化,迷彩伪装正加速向智能变色、全谱防护的方向发展。据报道,外军正在积极开展自动变色涂料、颜料等新材料的研究,力图使目标表面颜色随机“智变”,与背景融为一体。(魏岳江)