星眼巡天，鵬鳥無蹤

張雪松

搭載著239條生命的馬航MH370航班悄無聲息地消失在茫茫夜色之中，至今下落不明，令人揪心。先且不論飛機(jī)上到底發(fā)生了什么，失聯(lián)之后，世界多國(guó)派出各型搜尋力量，前往飛機(jī)可能失事的海域參與搜尋工作。海面上，艦船乘風(fēng)破浪，天空中，飛機(jī)低空暸望，本著對(duì)生命負(fù)責(zé)的態(tài)度，包括中國(guó)在內(nèi)的一些有能力的大國(guó)，甚至調(diào)用在近地軌道運(yùn)行的衛(wèi)星，投入到搜尋工作當(dāng)中。

看過電影《國(guó)家公敵》的讀者可能會(huì)被其中政府使用衛(wèi)星追蹤主角戴恩的橋段所震撼，坐在屏幕前的操作員只需在鍵盤上輸入指令，衛(wèi)星便可快速機(jī)動(dòng)到目標(biāo)人物上空，實(shí)時(shí)傳輸動(dòng)態(tài)影像，監(jiān)視其一舉一動(dòng)，而傳回的影像甚至可以看清目標(biāo)人物手表上的時(shí)間。但電影終歸是電影，現(xiàn)實(shí)中衛(wèi)星并沒有如此強(qiáng)大的能力。

“變軌”的誤解

“針對(duì)馬來西亞失蹤客機(jī)失聯(lián)時(shí)間長(zhǎng)，劃定的搜尋區(qū)域面積大的特點(diǎn)，西安衛(wèi)星測(cè)控中心根據(jù)應(yīng)急預(yù)案迅速調(diào)集了‘高分、‘遙感、‘海洋和‘風(fēng)云等4個(gè)型號(hào)的衛(wèi)星，緊急對(duì)在軌運(yùn)行衛(wèi)星測(cè)控計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，為搜尋工作提供技術(shù)支持。”

這條信息的發(fā)布彰顯出中國(guó)作為負(fù)責(zé)任大國(guó)對(duì)該事件的重視，同時(shí)展現(xiàn)了中國(guó)在近40年大力發(fā)展航天事業(yè)所擁有的實(shí)力。但是，在該信息的擴(kuò)散中，卻被演繹成“我國(guó)衛(wèi)星進(jìn)行變軌機(jī)動(dòng)以盡快訪問目標(biāo)海域”的解讀，有失偏頗。根據(jù)北美防空司令部公開的軌道數(shù)據(jù)，我國(guó)的“高分”、“遙感”等衛(wèi)星的軌道近期并沒有發(fā)生改變。

事實(shí)上，衛(wèi)星變軌本身就是一個(gè)誤會(huì)。運(yùn)行在距離地球表面500千米以上軌道的遙感衛(wèi)星，受空氣阻力影響小，燃料僅用于軌道維持，專門進(jìn)行變軌以盡快訪問熱點(diǎn)區(qū)域則是子虛烏有。尚且不談中國(guó)民用“高分”1號(hào)，即便是美國(guó)極為先進(jìn)的KH-12“鎖眼”軍用偵察衛(wèi)星，據(jù)專業(yè)觀星組織測(cè)得的軌道參數(shù)，軌道變化都是在遠(yuǎn)地點(diǎn)提升衛(wèi)星速度以維持軌道高度的機(jī)動(dòng)，并沒有表現(xiàn)出異常的改變軌道傾角、軌道面內(nèi)位置、軌道周期等參數(shù)的機(jī)動(dòng)。

因此，中國(guó)調(diào)動(dòng)衛(wèi)星參與搜尋工作并沒有改變衛(wèi)星運(yùn)行的軌道。那么，這些遙感衛(wèi)星又做了些什么？

地面的“調(diào)令”

“緊急對(duì)在軌運(yùn)行衛(wèi)星測(cè)控計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。”

遙感衛(wèi)星要盡快訪問熱點(diǎn)區(qū)域，進(jìn)行變軌機(jī)動(dòng)是代價(jià)極其昂貴的一錘子買賣。其實(shí)，通過衛(wèi)星側(cè)擺，就可以拍攝衛(wèi)星軌道兩側(cè)的區(qū)域，我國(guó)參與馬航失聯(lián)客機(jī)搜尋的各型衛(wèi)星進(jìn)行的“機(jī)動(dòng)”就是側(cè)擺機(jī)動(dòng)。側(cè)擺機(jī)動(dòng)并非一般認(rèn)為的軌道機(jī)動(dòng)，而是衛(wèi)星姿態(tài)的變化，一般無需消耗衛(wèi)星燃料，只需要調(diào)整衛(wèi)星的動(dòng)量輪轉(zhuǎn)速。

我國(guó)的“高分”1號(hào)衛(wèi)星側(cè)擺角一般可達(dá)25°，必要時(shí)可達(dá)35°，結(jié)合“高分”1號(hào)衛(wèi)星650千米的軌道高度，意味著它最遠(yuǎn)可以拍攝星下點(diǎn)軌跡兩側(cè)450千米的區(qū)域，這比正常情況下60千米的幅寬大了近8倍。雖然側(cè)擺機(jī)動(dòng)拍攝要付出分辨率下降的代價(jià)，但相比縮短訪問周期，利還是遠(yuǎn)大于弊。

“調(diào)整”還包括對(duì)衛(wèi)星工作計(jì)劃的更新，如注入指令對(duì)疑似失事海域進(jìn)行拍攝。必要時(shí)還需清空衛(wèi)星上原有任務(wù)，全力進(jìn)行拍照以滿足搜尋工作的需求。而這些調(diào)整對(duì)衛(wèi)星完成原有任務(wù)勢(shì)必造成一定影響。遙感衛(wèi)星的指令與數(shù)據(jù)傳輸是在經(jīng)過我國(guó)測(cè)控站上空時(shí)進(jìn)行的，而且衛(wèi)星上的電量和存儲(chǔ)空間十分有限。為優(yōu)先保證對(duì)搜尋海域的成像工作，必須占用上行指令和下傳數(shù)據(jù)的時(shí)間與空間。一般來說，對(duì)特定區(qū)域的成像拍攝都是根據(jù)衛(wèi)星軌道和該地區(qū)光照條件精心設(shè)計(jì)的，雖然衛(wèi)星沒有變軌，但優(yōu)先保證拍攝搜尋海域后，有些任務(wù)只能等下一次訪問時(shí)才能成像。“高分”1號(hào)衛(wèi)星的重新訪問周期為4天，這就意味著有些預(yù)定觀測(cè)任務(wù)要等至少4天后才能再次執(zhí)行。

接到調(diào)整命令之后的衛(wèi)星，又能拍攝出怎樣的畫面呢？

“星眼”的視界

這4個(gè)系列的衛(wèi)星中，“高分”和“遙感”都是太陽同步軌道的高分辨率對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星。目前“高分”系列唯一的一顆“高分”1號(hào)衛(wèi)星，其高分辨率相機(jī)的全色分辨率為2米、多光譜分辨率為8米，幅寬約60千米，主要用于拍攝高分辨率衛(wèi)片。此外，它還攜帶了一部由4個(gè)相機(jī)拼接而成的分辨率16米、幅寬800千米的大幅寬相機(jī)?！斑b感”系列已經(jīng)發(fā)射到“遙感”19號(hào)衛(wèi)星，其中既有類似“高分”1號(hào)的傳輸型光學(xué)遙感衛(wèi)星，也有使用合成孔徑雷達(dá)的偵察衛(wèi)星。“海洋”系列包括“海洋”1號(hào)B和“海洋”2號(hào)衛(wèi)星，主要用于海洋水色和動(dòng)力研究，其中光學(xué)傳感器最高分辨率僅有250米，基本沒有偵察能力?！帮L(fēng)云”系列包括太陽同步軌道的“風(fēng)云”3號(hào)系列和地球靜止軌道的“風(fēng)云”2號(hào)系列，主要用于大氣、云雨、陸地和海洋等氣象數(shù)據(jù)收集，同樣不具備對(duì)MH370航班飛機(jī)殘骸類目標(biāo)的探測(cè)能力。后兩型衛(wèi)星在此次任務(wù)中主要負(fù)責(zé)提供相關(guān)區(qū)域水文與氣象條件，輔助搜尋力量執(zhí)行任務(wù)。

我國(guó)調(diào)用參與搜尋工作的4型衛(wèi)星均為對(duì)地對(duì)海觀測(cè)的光學(xué)與雷達(dá)遙感衛(wèi)星。雖然艦船與飛機(jī)仍然是搜尋工作的主力，但衛(wèi)星搜尋也彌補(bǔ)了傳統(tǒng)搜尋方式的不足。衛(wèi)星搜尋最大的優(yōu)勢(shì)是觀測(cè)區(qū)域大，即使像“高分”1號(hào)這樣的高分辨率的光學(xué)遙感衛(wèi)星，主相機(jī)幅寬也有60千米，這對(duì)盡快搜尋失聯(lián)客機(jī)的可能失事海域具有極大的價(jià)值。其中“高分”1號(hào)衛(wèi)星攜帶的另一臺(tái)800千米幅寬的超大幅寬相機(jī)，更為在大洋上遍尋失聯(lián)客機(jī)提供了不小的幫助。3月9日，“高分”1號(hào)衛(wèi)星就曾拍攝到泰國(guó)灣海域疑似殘骸，不過后經(jīng)證實(shí)這些物體與失聯(lián)航班無關(guān)。

隨著新信息的披露，雖然搜尋方向從早期的泰國(guó)灣海域，到馬六甲海峽以西，再到后來的南印度洋，這些衛(wèi)星一直為搜尋工作盡著自己的一份力。

結(jié)語

事實(shí)上，馬航航班失聯(lián)事件，并非我國(guó)第一次調(diào)集對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星支援地面搶險(xiǎn)救災(zāi)工作。2008年的汶川大地震，雖然我國(guó)當(dāng)時(shí)的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)還不夠強(qiáng)大，但仍緊急使用了“遙感”1號(hào)和“遙感”2號(hào)等軍用遙感衛(wèi)星，加上“北京”1號(hào)、“資源”2號(hào)等民用遙感衛(wèi)星對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行了遙感觀測(cè)，為抗震救災(zāi)提供了很大的幫助。我國(guó)民用高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)的首星“高分”1號(hào)，發(fā)射后很快就為雅安地震提供了幫助，并為其后的甘肅岷縣地震、東北洪澇災(zāi)害等自然災(zāi)害中提供了大量精確的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

但此次調(diào)用衛(wèi)星執(zhí)行搜尋工作又與以往有很大的不同。墜落在海面的飛機(jī)可能四分五裂，隨著時(shí)間的流逝，浮在海面上的大件殘骸會(huì)因浸水沉入海底，而海面上零星碎片也會(huì)隨著洋流飄散開來。大目標(biāo)逐漸丟失，而小目標(biāo)又極難被衛(wèi)星在復(fù)雜的海況下識(shí)別。因此，后續(xù)搜尋工作中利用光學(xué)遙感衛(wèi)星對(duì)相關(guān)海域進(jìn)行光學(xué)成像進(jìn)而發(fā)現(xiàn)殘骸的概率將會(huì)變得越來越低。然而不管怎樣，我們都期盼著早日發(fā)現(xiàn)失聯(lián)的飛機(jī)，還真相于天下。endprint