商業(yè)遙感衛(wèi)星星座的軍事化應(yīng)用分析彭振忠

李丹

世界正經(jīng)歷著百年未有之大變局，航天已經(jīng)處于技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿，商業(yè)航天正在以前所未有的速度與深度重塑航天基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)模式與應(yīng)用方式。這其中，商業(yè)遙感作為商業(yè)航天的主力軍之一，正以“互聯(lián)網(wǎng)式”的風(fēng)格對國防科技發(fā)展與軍事場景應(yīng)用產(chǎn)生顛覆性影響。20世紀(jì)70年代以來，以美國、法國、英國為代表的西方航天大國通過積極的政策導(dǎo)向和資金扶持，迅速開展了高性能遙感衛(wèi)星的研制和商業(yè)化運營，形成了政府監(jiān)督管理引導(dǎo)、企業(yè)自主運營的良性循環(huán)商業(yè)模式，這期間的遙感主要服務(wù)于軍事和政府。進(jìn)入21世紀(jì)以來，互聯(lián)網(wǎng)浪潮下催生了以SpaceX、One Web、Planet等為代表的一批商業(yè)航天企業(yè)，經(jīng)過20年的發(fā)展與競爭，已經(jīng)形成商業(yè)航天領(lǐng)域的領(lǐng)頭企業(yè)，并不斷形成產(chǎn)業(yè)凝聚優(yōu)勢。在世界各國開始逐步著手建立自主可控的對地觀測系統(tǒng)的同時，商業(yè)遙感企業(yè)如雨后春筍般沖擊著航天產(chǎn)業(yè)。目前已經(jīng)形成了以美國數(shù)字地球（Digital Globe）公司、美國Planet公司、波蘭和芬蘭Iceye公司等為代表的企業(yè)。

遙感技術(shù)是現(xiàn)代戰(zhàn)爭中遂行態(tài)勢感知和作戰(zhàn)支援任務(wù)的重要手段?；谛l(wèi)星平臺的空間遙感具有巨大的優(yōu)勢：一是軌道高，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)快，偵察范圍大，可在短時間內(nèi)偵察遼闊的地域;二是既可長期、重復(fù)地監(jiān)視全球，又可定期或連續(xù)地監(jiān)視某一地區(qū);三是可在短期內(nèi)或?qū)崟r地提供偵察情報，能滿足軍事情報時效性的要求;四是不受國界和地理條件的限制。自海灣戰(zhàn)爭以來，美軍已經(jīng)通過越來越廣泛的途徑獲取商業(yè)遙感數(shù)據(jù)，衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用也已經(jīng)從戰(zhàn)略應(yīng)用廣泛下沉到戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用，以廣泛支撐聯(lián)合作戰(zhàn)過程中對態(tài)勢感知和目標(biāo)指示的需求。

典型商業(yè)遙感企業(yè)

基于星座的近地軌道遙感衛(wèi)星系統(tǒng)逐漸成為大國遙感領(lǐng)域競爭的熱點和太空經(jīng)濟新的增長點。

國外主要在軌遙感衛(wèi)星投資運行模式

美國數(shù)字地球公司是全球領(lǐng)先的高分辨率光學(xué)衛(wèi)星圖像和信息提供商，總部設(shè)在美國科羅拉多州的朗蒙特市。1993年，美國商務(wù)部首次授予許可證，允許其建造和運營衛(wèi)星系統(tǒng)，收集高分辨率的商業(yè)銷售數(shù)字地球圖像，開創(chuàng)了商業(yè)遙感的先河。公司圖像解決方案具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括國防和情報、民間機構(gòu)、環(huán)境監(jiān)測、互聯(lián)網(wǎng)門戶和導(dǎo)航技術(shù)等。數(shù)字地球公司已經(jīng)發(fā)展的第二代高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星，其中WorldView-3的分辨率達(dá)到0.31米，其市場用戶主要包括美國政府用戶和多元化的商業(yè)市場用戶，大部分收入都來源于美國政府。政府機構(gòu)通過大訂單和長期合約等形式購買其數(shù)據(jù)服務(wù)，扶持其商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)和運營。

美國Planet公司主要建設(shè)高頻成像對地觀測小衛(wèi)星星座，用于獲取時序圖像，制作視頻產(chǎn)品，并服務(wù)于高分辨率遙感大數(shù)據(jù)應(yīng)用。Planet公司是前美國國家航空航天局（NASA）科學(xué)家于2010年在舊金山成立的一家遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)公司，主要從事光學(xué)遙感業(yè)務(wù)。Planet公司2015年完成對德國

BlackBridge公司的收購，獲得5顆RapidEye衛(wèi)星，2017年從谷歌公司手中收購Skybox獲得15顆Skysat衛(wèi)星。目前，Planet公司“鴿群”（Flock）星座已完成系統(tǒng)部署，星座規(guī)模達(dá)到149顆在軌衛(wèi)星，該星座有著其他公司無法比擬的每天覆蓋全球1次的超高頻時間分辨率。Planet公司是新興遙感小衛(wèi)星公司的典型代表，在衛(wèi)星設(shè)計研制方面技術(shù)更迭快，在數(shù)據(jù)獲取方面經(jīng)濟、快捷、適用性強，同時專注于挖掘海量遙感圖像中隱藏的信息，為各類分析決策提供支持。

Iceye公司是一家波蘭和芬蘭初創(chuàng)公司。目前，Iceye公司是全球惟一一個通過小型合成孔徑雷達(dá)（SAR）衛(wèi)星提供高分辨率成像商業(yè)服務(wù)的機構(gòu)，也是世界上第一個發(fā)射商業(yè)微型合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星的公司。截至2020年5月，Iceye公司一共發(fā)射運營著3顆SAR衛(wèi)星組成的星座。2020年3月9日，Iceye公司在YouTube上發(fā)布了有關(guān)其合成孔徑雷達(dá)（SAR）視頻的演示視頻顯示，SAR圖像由單個衛(wèi)星凝視模式生成，凝視時間為20秒或更長時間，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理之后，以視頻流的形式顯示目標(biāo)位置的移動變化。對場景中運動目標(biāo)的檢測對于檢測目標(biāo)的活動情況具有重大的意義，Iceye公司所提供的SAR視頻圖像可用于跟蹤卡車、火車、輪船甚至飛機去往某個地點的運動情況。

Capella Space是美國一家衛(wèi)星和地球觀測初創(chuàng)公司，通過衛(wèi)星提供衛(wèi)星數(shù)據(jù)。Capella Space推出一項在其現(xiàn)有的測試硬件平臺上進(jìn)行了改進(jìn)的衛(wèi)星技術(shù)，該技術(shù)可提供0.5米以下細(xì)節(jié)的高分辨率雷達(dá)成像，能夠提供實時任務(wù)，這意味著Capella的客戶將能夠從衛(wèi)星上獲得所需區(qū)域的成像，基本上是按需進(jìn)行的。Capella Space將建設(shè)一個由36顆衛(wèi)星組成的Capella空間星座，36顆衛(wèi)星將被放置在12個軌道平面上，以提供每小時的重訪觀測。Capella Space與美國主要政府客戶，包括美國空軍、國家偵察局（NRO）和國防部國防創(chuàng)新小組（DIUx）等均有合作。

美國政府和軍方對商業(yè)遙感衛(wèi)星的態(tài)度

第一，通過美國商務(wù)部實施對商業(yè)遙感企業(yè)、市場和數(shù)據(jù)的有效管控，既保證了美國技術(shù)的先進(jìn)性和對國外市場的壟斷打壓，又在本質(zhì)上通過商業(yè)遙感實現(xiàn)遙感霸權(quán)。出于對本國遙感企業(yè)和遙感技術(shù)的保護(hù)，美國政府和軍方非常重視對美國商業(yè)遙感企業(yè)遙感數(shù)據(jù)的采購，不斷放寬管制，釋放商業(yè)遙感市場活力。同時，以美國國家安全為由，美國不斷強化對遙感企業(yè)數(shù)據(jù)及特點區(qū)域遙感成像的限制與控制。2020年5月19日，美國商務(wù)部發(fā)布了新版商業(yè)遙感規(guī)則。新規(guī)則的制定過程歷經(jīng)坎坷，凸顯了美國對于遙感領(lǐng)域的擔(dān)憂與意圖。歷經(jīng)數(shù)月的跨部門審核后敲定的修訂版規(guī)則去掉了原先對此類系統(tǒng)施加的許多限制。美國遙感公司衛(wèi)星系統(tǒng)所提供數(shù)據(jù)與非經(jīng)商務(wù)部許可的渠道若“大體相當(dāng)”，如國外系統(tǒng)，將被歸入第一層，限制條件很少。最新版的美國商務(wù)部遙感規(guī)則指出，如果商業(yè)遙感公司所提供遙感數(shù)據(jù)只有其他美國系統(tǒng)才能與之媲美，這些系統(tǒng)的條件要求將有所增加，包括要能進(jìn)行所謂的“快門控制”，從而讓政府能夠暫時限制對特定區(qū)域的成像。對于無法在全球市場上得到的“全新能力”的擬建系統(tǒng)，除以上限制性措施以外，美國商務(wù)部將有權(quán)對其施以長達(dá)3年的更多臨時性條件。

美國NGA和NRO標(biāo)志

第二，通過美國國家地理空間情報局（NGA）逐步開放購買商業(yè)遙感數(shù)據(jù)為美軍作戰(zhàn)提供情報支援，為國家高級決策人員提供及時、準(zhǔn)確的地球空間情報信息。NGA具有國家情報機構(gòu)和國防部作戰(zhàn)支援機構(gòu)的雙重身份，其職責(zé)是處理和分析各種類型的圖像、地理信息等數(shù)據(jù)，形成與地理位置相關(guān)活動的地理空間情報（GEOINT），用于支持國家安全、國家政策、作戰(zhàn)部署等不同層次的戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)需求。該機構(gòu)從美國商業(yè)高分辨率遙感衛(wèi)星發(fā)展開始，長期負(fù)責(zé)采購或交換商業(yè)圖像和外國政府圖像，以及協(xié)調(diào)美國政府部門和機構(gòu)的圖像使用申請。

在“2019年度GEOINT學(xué)術(shù)研討會”上NGA提出其長期技術(shù)需求是基于其使命任務(wù)，包括加強和不斷提高監(jiān)測持久威脅、評估新出現(xiàn)問題、繪制世界地圖和建立世界模型、對長期情報主題進(jìn)行深入研究的能力等。2020年5月，NGA商業(yè)運營業(yè)務(wù)組負(fù)責(zé)人戴維·高蒂爾表示，NGA將與商業(yè)公司簽約，以分析軍事目標(biāo)的衛(wèi)星和其他圖像數(shù)據(jù)。盡管最初的合同數(shù)量不多，但此舉是NGA邁出的一大步。NGA將建立一個混合架構(gòu)，以同時具備連接和應(yīng)用國家偵察系統(tǒng)和商業(yè)偵察系統(tǒng)的能力，目前其正在評估眾多商業(yè)公司的能力。NGA不指定圖像來源，但對商業(yè)合成孔徑雷達(dá)（SAR）衛(wèi)星數(shù)據(jù)充滿熱情。

第三，通過NRO構(gòu)建由國家和商業(yè)能力組成的綜合偵察監(jiān)視架構(gòu)，以實現(xiàn)對美軍遙感需求和美國遙感能力領(lǐng)先的長效保障。NRO隸屬于美國國防部，位于美國弗吉尼亞州，是美國的16個情報機構(gòu)之一。該機構(gòu)是美國偵察監(jiān)視衛(wèi)星系統(tǒng)的主管機構(gòu)，負(fù)責(zé)為美國政府設(shè)計、研發(fā)、采購、發(fā)射、部署和運行光學(xué)/雷達(dá)成像、電子偵察、海洋監(jiān)視等各類偵察監(jiān)視衛(wèi)星，比如大名鼎鼎的“鎖眼”“長曲棍球”衛(wèi)星。該機構(gòu)得到國家偵察計劃的撥款，這些衛(wèi)星系統(tǒng)主要服務(wù)于國家決策層的戰(zhàn)略偵察監(jiān)視，是美國情報各部門所需天基信息的重要來源，如為國家安全局提供信號情報、為國家地理空間情報局提供圖像情報、為國防情報局提供測量與特征情報等。NRO特別希望將快速增長的商業(yè)衛(wèi)星能力與其專門制造的昂貴的偵察衛(wèi)星結(jié)合起來，創(chuàng)造出由國家和商業(yè)能力組成的綜合空中監(jiān)視架構(gòu)。2018年8月底，NRO向數(shù)字地球公司授出“增強視景-后繼”商業(yè)高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)服務(wù)合同。2019年12月，NRO分別向兩家商業(yè)遙感企業(yè)Capella Space公司和Hawkeye 360公司授出關(guān)于SAR遙感和商業(yè)無線電頻射頻（RF）遙感的合同。此次合同不僅僅是吸收更多的數(shù)據(jù)，還著眼于如何檢查情報信息準(zhǔn)確性，并將新信息整合到NRO現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中，從而能夠?qū)AR、RF和對同一目標(biāo)的可視圖像結(jié)合起來。NRO商業(yè)系統(tǒng)項目辦公室主任Pete Muend說：“通過這兩份合同，我們正在探索SAR和RF在圖像傳輸方面的整合，以納入NRO架構(gòu)?！?p>

數(shù)字地球公司的圖像拍攝于2011年1月15日拍攝的本·拉登住所遙感圖像

美國國家地理空間情報局利用遙感數(shù)據(jù)復(fù)原本·拉登住所，其中商業(yè)遙感數(shù)據(jù)扮演了積極角色

軍事應(yīng)用實例

自20世紀(jì)80年代始，商業(yè)遙感已經(jīng)被廣泛應(yīng)用和服務(wù)于國防和軍事領(lǐng)域，包括軍事偵察、導(dǎo)彈預(yù)警、海洋監(jiān)視、武器制導(dǎo)、毒劑偵察、軍事測繪、氣象觀測等。與軍事偵察衛(wèi)星相比，商業(yè)遙感衛(wèi)星多為星座布局，覆蓋面廣、成本低、重訪周期短、系統(tǒng)彈性強，在目標(biāo)偵察、戰(zhàn)爭潛力評估、攻擊后毀傷評估及戰(zhàn)時氣象保障等方面的作用不容忽視，在戰(zhàn)爭中是軍事偵察衛(wèi)星的有力補充。利用商業(yè)遙感衛(wèi)星星座可對全球敏感目標(biāo)實施全天時、全天候的偵察，戰(zhàn)前對機場、橋梁、導(dǎo)彈發(fā)射井、武器試驗場、部隊集結(jié)、武器部署等戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)軍事活動目標(biāo)進(jìn)行長時間、大覆蓋偵察，形成大規(guī)模歷史數(shù)據(jù)，以服務(wù)軍隊制定作戰(zhàn)和打擊計劃，評估對手的戰(zhàn)爭潛力，并可基于大數(shù)據(jù)預(yù)測未來對手調(diào)動與發(fā)展。打擊過程中，可實現(xiàn)對目標(biāo)的動態(tài)監(jiān)視，對火炮陣地、飛機場、裝甲集群等進(jìn)行聚焦式密切跟蹤，指示打擊目標(biāo)等。打擊后，利用商業(yè)遙感衛(wèi)星對目標(biāo)進(jìn)行打擊效果評估。

1990年—1991年，海灣戰(zhàn)爭期間，美國軍方與休斯公司合作，利用休斯公司旗下地球觀測衛(wèi)星公司的陸地衛(wèi)星-4號拍攝和處理伊拉克地區(qū)的高清遙感圖像。美軍根據(jù)軍用衛(wèi)星和商業(yè)遙感衛(wèi)星的圖像數(shù)據(jù)，制定空襲行動計劃（包括進(jìn)/出飛行路線）和打擊路線等。商業(yè)遙感衛(wèi)星為軍方提供了大量的數(shù)據(jù)，使戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈獲得了前所未有詳細(xì)和精確的數(shù)字地圖，結(jié)合戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈的地形匹配制導(dǎo)算法，使其能夠穿越上千千米的沙漠荒漠地形區(qū)，實施對巴格達(dá)等城市的精確打擊。同時，美軍利用美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的民用氣象衛(wèi)星為作戰(zhàn)過程中的氣象預(yù)測和保障工作提供支撐。

2011年5月1日，美軍擊斃了“9·11”恐怖襲擊的肇事者——“基地”組織前領(lǐng)導(dǎo)人本·拉登。2011年1月15日，遠(yuǎn)在美軍發(fā)動突襲行動之前，數(shù)字地球公司的衛(wèi)星即對本·拉登的住所進(jìn)行了重點觀測并形成了遙感數(shù)據(jù)。圖像覆蓋了巴基斯坦阿伯塔巴德附近的一片區(qū)域，其中一棟建筑后來被證實是本·拉登的藏匿之所。4個月后的5月1日，美國總統(tǒng)奧巴馬宣布美軍特種部隊當(dāng)天成功發(fā)動了定點突襲，打死了本·拉登，從而結(jié)束了長達(dá)10年之久的追蹤行動。

2019年2月，美國新聞節(jié)目《六十分鐘時事雜志》報道指出，NGA局長還展示了本·拉登被擊斃前所居住的建筑的模型，這棟建筑建設(shè)時就已經(jīng)被美國間諜衛(wèi)星拍攝過，NGA利用間諜衛(wèi)星和商業(yè)衛(wèi)星的圖片存檔將每一層建筑的室內(nèi)結(jié)構(gòu)布局、樓梯位置都還原出來，并在美國搭建了一個1：1的模擬建筑來訓(xùn)練海豹突擊隊員。

伊朗彈道導(dǎo)彈襲擊美軍基地后，商業(yè)遙感局部圖像顯示的基地局部中至少有4個軍事設(shè)施被導(dǎo)彈摧毀（紅圈處）

目前，商業(yè)遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈戰(zhàn)前的目標(biāo)識別、標(biāo)定和指示、打擊后的打擊效果評估等環(huán)節(jié)。特別是采用高光譜成像技術(shù)的遙感衛(wèi)星能夠在連續(xù)的工作波段上同時對目標(biāo)進(jìn)行探測，可以直接反應(yīng)被測物體的光譜特征，分辨出目標(biāo)表面成分和狀態(tài)，以得到空間探測信息與地面實際目標(biāo)之間存在的精確對應(yīng)關(guān)系。在軍事目標(biāo)偵察、識別偽裝方面，高光譜遙感能夠依據(jù)背景與偽裝目標(biāo)不同的光譜特性發(fā)現(xiàn)軍事裝備，通過光譜特征曲線可反演出目標(biāo)的組成成分，從而揭露與背景環(huán)境不同的目標(biāo)及其偽裝。

2020年1月3日凌晨，被視為伊朗二號人物的該國革命衛(wèi)隊“圣城旅”司令蘇萊曼尼在伊拉克巴格達(dá)機場遭遇美軍定點襲擊身亡。2020年1月8日凌晨，伊朗發(fā)射彈道導(dǎo)彈對2處駐伊拉克美軍基地發(fā)動“報復(fù)打擊”。美軍承認(rèn)有10枚彈道導(dǎo)彈命中駐扎有1500名美軍的阿薩德基地。商業(yè)衛(wèi)星拍攝到了阿薩德基地被打擊以后的情況，從美國行星公司獲得的衛(wèi)星圖像顯示，伊朗的征服者-313型導(dǎo)彈精確命中美軍基地多處臨時機堡和機場設(shè)施，展示其精確打擊能力。商業(yè)衛(wèi)星Skysat的拍攝分辨率為0.8米，但大氣影響了圖像的整體質(zhì)量。盡管如此，伊朗導(dǎo)彈造成的損失依然清晰可見。

隨著人工智能、無人機、無人車、人機協(xié)同、大數(shù)據(jù)等技術(shù)快速進(jìn)入戰(zhàn)場，未來復(fù)雜戰(zhàn)場背景下，新一代武器裝備將對遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)生爆發(fā)式的增長。隨著以行星公司、Iceye和Capella Space為代表的互聯(lián)網(wǎng)型商業(yè)遙感企業(yè)的崛起，商業(yè)遙感將會在未來作戰(zhàn)過程中扮演越來越重要的角色。軍事情報機構(gòu)將更多的購買傳感器、地理位置信息、無線電頻率收集等商業(yè)遙感數(shù)據(jù)，采納商業(yè)遙感企業(yè)基于圖像和機器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)分析工具，以增強利用數(shù)據(jù)分析、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)實現(xiàn)目標(biāo)識別、區(qū)分偽裝等目標(biāo)能力。

責(zé)任編輯：張傳良