地平線-16：以色列發(fā)射最新偵察衛(wèi)星

文/ 龐之浩

2020年7月6日，以色列國(guó)防研究與發(fā)展局和以色列航宇工業(yè)公司在帕勒馬希姆空軍基地用沙維特-2運(yùn)載火箭成功發(fā)射了地平線-16光學(xué)成像偵察衛(wèi)星。

“地平線-16”能為以色列提供必不可少的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和情報(bào)能力，向以色列國(guó)防軍9900情報(bào)組提供圖像。它主要用于持續(xù)監(jiān)測(cè)以色列所面臨的威脅，收集伊朗和其他國(guó)家的軍事情報(bào)。伊朗的太空項(xiàng)目盡管最近幾年屢次失敗，但仍是以色列必須要加以監(jiān)測(cè)的危險(xiǎn)目標(biāo)。

新星一瞥

地平線-16偵察衛(wèi)星使用了以色列三大防務(wù)公司的技術(shù)研制而成：以色列航宇工業(yè)公司負(fù)責(zé)建造沙維特-2火箭和衛(wèi)星平臺(tái)；拉斐爾先進(jìn)防務(wù)系統(tǒng)公司負(fù)責(zé)建造火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料加注等；以色列國(guó)防承包商埃爾比特系統(tǒng)公司提供星載多光譜高分辨率相機(jī)，該相機(jī)長(zhǎng)1.5米、重120千克、口徑700毫米，在距地面高度為600公里時(shí)分辨率達(dá)到0.5米，幅寬15公里。

“地平線-16”是一顆擁有以色列先進(jìn)技術(shù)的光學(xué)成像偵察衛(wèi)星，運(yùn)行在近地點(diǎn)高度為613公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度為334公里、軌道傾角為140.9°的軌道上，它雖然與“地平線-11”的性能相似，但已進(jìn)行了精密的改進(jìn)，能提供最大的工作輸出。

以色列總理內(nèi)塔尼亞胡在推特上說(shuō)，“對(duì)于國(guó)家的安全，我們一刻也不會(huì)放松安全工作”；“‘地平線-16’的成功極大地增強(qiáng)了我們對(duì)付以色列敵人的能力，無(wú)論是近處還是遠(yuǎn)處的敵人。它極大地拓展了我們的陸?？仗熳鲬?zhàn)能力”。

“地平線-16”及其運(yùn)載火箭的研制工作由以色列國(guó)防部的國(guó)防研究與發(fā)展局領(lǐng)導(dǎo)，以色列國(guó)防部長(zhǎng)甘茨稱贊說(shuō)，此次發(fā)射是“國(guó)防機(jī)構(gòu)、整個(gè)國(guó)防工業(yè)尤其是以色列航空航天工業(yè)公司的一個(gè)非凡成就，技術(shù)優(yōu)勢(shì)和情報(bào)能力對(duì)以色列國(guó)家安全至關(guān)重要”。以色列國(guó)防研究與發(fā)展局局長(zhǎng)阿姆農(nóng)·哈拉里表示，“地平線-16”是“國(guó)防部目前航天資產(chǎn)的補(bǔ)充，它將帶來(lái)必要的情報(bào)，讓我們能夠監(jiān)視任何來(lái)自遙遠(yuǎn)地區(qū)和鄰近地區(qū)的敵人?！?/p>

▲ 沙維特-2火箭成功發(fā)射地平線-16衛(wèi)星

▲ 地平線-16光學(xué)成像偵察衛(wèi)星

▲ 地平線-9光學(xué)成像偵察衛(wèi)星

四代“神探”

“地平線”系列衛(wèi)星是以色列發(fā)展的小型成像偵察衛(wèi)星，由以色列國(guó)防部投資并運(yùn)行。主要為以色列情報(bào)部門和軍事作戰(zhàn)部門提供戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)圖像情報(bào)，并為作戰(zhàn)指揮控制中心和作戰(zhàn)部隊(duì)提供重要的情報(bào)信息。自20世紀(jì)80年代，以色列一直堅(jiān)持采用小衛(wèi)星執(zhí)行成像偵察任務(wù)。

以色列首顆成像偵察衛(wèi)星“地平線-1”于1988年升空。不算這次發(fā)射的“地平線-16”，以色列目前已先后發(fā)射4代共11顆“地平線”系列成像偵察衛(wèi)星，其中地平線-1、2為第1代，是技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，衛(wèi)星沒(méi)有攜帶有效載荷，主要用于驗(yàn)證“沙維特”火箭以及低軌衛(wèi)星技術(shù)；地平線-3、4為第2代，采用光學(xué)衛(wèi)星-1000衛(wèi)星平臺(tái)，是第一批業(yè)務(wù)衛(wèi)星，但“地平線-4”發(fā)射失敗；地平線-5～9為第3代，采用光學(xué)衛(wèi)星-2000衛(wèi)星平臺(tái)，但“地平線-6”發(fā)射失?。坏仄骄€-10、11為第4代，采用光學(xué)衛(wèi)星-3000衛(wèi)星平臺(tái)。除了地平線-8、10是雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星外，其余均為光學(xué)成像偵察衛(wèi)星。

1995年升空的“地平線-3”發(fā)射質(zhì)量為225千克，其中衛(wèi)星平臺(tái)重189千克、有效載荷36千克，設(shè)計(jì)壽命2年，但實(shí)際在軌運(yùn)行6年?！暗仄骄€-3”星體呈截頂圓錐體，頂部直徑0.7米，底部直徑1.2米，高2.3米，太陽(yáng)電池翼面積3.6平方米，衛(wèi)星采用三軸穩(wěn)定控制方式，指向精度0.1°，地面分辨率1.8米。由于以色列沒(méi)有數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，所以衛(wèi)星獲取的圖像數(shù)據(jù)采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，在飛經(jīng)以色列地面站接收范圍內(nèi)時(shí)下傳數(shù)據(jù)。

“地平線-5”是2002年上天的，它運(yùn)行在近地點(diǎn)538公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)574公里的近地軌道。衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量300千克，高約2.3米，直徑約1.2米，采用三軸穩(wěn)定方式，載有1臺(tái)高分辨率光學(xué)偵察相機(jī)，分辨率0.5米，幅寬約7公里，足以鑒別導(dǎo)彈發(fā)射車內(nèi)是否搭載導(dǎo)彈等細(xì)節(jié)性情報(bào)。衛(wèi)星連同太陽(yáng)能電池陣列展開后的寬度為3.6米，設(shè)計(jì)壽命4～6年?！暗仄骄€-5”具有多角度拍攝功能，可拍攝全球任何區(qū)域的照片，可以提供有關(guān)部隊(duì)移動(dòng)、導(dǎo)彈發(fā)射架位置或者核設(shè)施修建情況的圖片情報(bào)，主要用于監(jiān)視伊朗、敘利亞和伊拉克。衛(wèi)星不僅能清晰地看出機(jī)場(chǎng)每個(gè)角落的變化，連暴露在外的飛機(jī)型號(hào)都能識(shí)別?！暗仄骄€-5”目前仍在服役。

2007年，“地平線-7”升空，它所攜帶的載荷與“地平線-6”基本相同，是“地平線-5”的后繼星，分辨率為0.5米。衛(wèi)星上載有先進(jìn)成像有效載荷和改進(jìn)版軟件、GPS接收機(jī)、星上計(jì)算機(jī)、氣體燃料貯箱、望遠(yuǎn)鏡以及其他先進(jìn)組件。

近年發(fā)展

2010年，以色列成功發(fā)射了“地平線-9”，該衛(wèi)星仍由以色列宇航工業(yè)公司建造，攜帶了由以色列埃爾比特系統(tǒng)公司制造的高分辨率全色相機(jī)。雖然這顆新衛(wèi)星并沒(méi)有重大的技術(shù)突破，不過(guò)它為以色列國(guó)防軍提供了更大的靈活性?！暗仄骄€-9”長(zhǎng)2.3米、直徑1.2米，帶有30升的肼燃料，平均功率400瓦，采用反作用輪控制衛(wèi)星姿態(tài)?！暗仄骄€-9”載有與地平線-5、7衛(wèi)星相同的高分辨率相機(jī)，全色分辨率優(yōu)于0.5米，幅寬7公里。

▲ 以色列首顆成像偵察衛(wèi)星“地平線-1”

2016年，以色列發(fā)射了地平線-11光學(xué)成像偵察衛(wèi)星，衛(wèi)星入軌后不久在測(cè)試過(guò)程中出了問(wèn)題，但問(wèn)題在數(shù)天后得到了解決?！暗仄骄€-11”是以色列改進(jìn)型新一代偵察衛(wèi)星系列的首星，采用光學(xué)星-3000衛(wèi)星平臺(tái)建造，配備一臺(tái)先進(jìn)的全色相機(jī)，并可能配備了多光譜成像有效載荷。

“地平線-16”是以色列自1988年以來(lái)發(fā)射的一系列軍用間諜衛(wèi)星中最新的一顆。以色列國(guó)防部未解釋“地平線-11”和“地平線-16”之間為何空出了幾個(gè)編號(hào)。以色列國(guó)防部稱，以色列的衛(wèi)星計(jì)劃自1988年啟動(dòng)實(shí)施以來(lái)大幅增強(qiáng)了以色列的情報(bào)能力，而這主要?dú)w功于以色列航宇工業(yè)公司及其他工業(yè)伙伴開發(fā)出了突破性的技術(shù)和能力。

“地平線”系列衛(wèi)星由以色列國(guó)防軍9900部隊(duì)操作，這是一支控制以色列所有間諜衛(wèi)星的情報(bào)部隊(duì)。

擁有數(shù)顆在軌先進(jìn)的成像偵察衛(wèi)星，將使以色列擴(kuò)大情報(bào)覆蓋范圍。以色列沒(méi)有披露其在軌成像偵察衛(wèi)星的總數(shù)，但有報(bào)道顯示，其至少還擁有另外5顆現(xiàn)役成像偵察衛(wèi)星。

▲ 采用光學(xué)衛(wèi)星-3000衛(wèi)星平臺(tái)的“地平線-11”在軌示意圖

▲ 以色列“地平線”系列衛(wèi)星

穿云破霧

2008年1月21日，由印度“極軌衛(wèi)星運(yùn)載火箭”發(fā)射上天的“地平線-8”是以色列首顆專用雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星。它進(jìn)一步提高了以色列天基成像基礎(chǔ)能力，全天候監(jiān)督以色列的最大敵人伊朗發(fā)展核武器的動(dòng)向，增強(qiáng)以色列針對(duì)伊朗的情報(bào)收集能力。

之所以用印度火箭發(fā)射主要有以下幾個(gè)原因：一是因?yàn)楸阋?，費(fèi)用為1500萬(wàn)美元，如果用以色列沙維特-2火箭發(fā)射，成本為2000萬(wàn)美元；二是顯示了以色列對(duì)印度火箭的信任，此次發(fā)射能成為日益增強(qiáng)的印以軍事合作的重要里程碑，“地平線-8”拍攝的某些秘密照片會(huì)提供給印度；三是以色列國(guó)防部為“地平線-8”增加了新的軌道需求，旨在為該衛(wèi)星提供更大的覆蓋范圍，而以色列的“沙維特”火箭不能滿足上述需求。衛(wèi)星入軌后，仍由以色列國(guó)防部控制。

“地平線-8”的質(zhì)量也只有300千克，載有重約100千克的先進(jìn)合成孔徑雷達(dá)，分辨率為1米。如此輕的重量在雷達(dá)衛(wèi)星中是少有的，技術(shù)要求極高。其設(shè)計(jì)壽命為4年，期望壽命可能長(zhǎng)達(dá)8年。以色列宇航工業(yè)公司首席執(zhí)行官尼桑稱，這顆衛(wèi)星是以色列空間技術(shù)實(shí)力的體現(xiàn)，使以色列的空間實(shí)力取得重大飛躍。

“地平線-8”是一個(gè)六面體，其中一端是合成孔徑雷達(dá)和X頻段數(shù)據(jù)下傳天線，另一端是推進(jìn)器和燃料罐。該衛(wèi)星的平臺(tái)與有效載荷艙是獨(dú)立的，以便組裝時(shí)更簡(jiǎn)單、更容易、更快捷，兩者通過(guò)電纜和電線相連接?？拷炀€的有效載荷艙裝有有效載荷電子部件和射頻組件。其有效載荷能以寬覆蓋模式、多視成像模式、各種條帶模式、各種極化組合成像模式（任選）和若干聚束模式等多種模式工作，不同的工作模式有不同的分辨率、覆蓋面積和處理方法，其中采用鑲嵌模式可獲取高分辨率、大覆蓋面積的圖像。這幾種工作模式采用電子束方式來(lái)控制。能以這些不同模式工作是因?yàn)椴捎昧嗽S多新技術(shù)，例如：其天線和發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)新穎，使衛(wèi)星重量輕，所以容易機(jī)動(dòng)；高速電子部件可產(chǎn)生靈活多變的波形（帶寬、脈沖重復(fù)頻率和脈沖寬度等等）。

2014年4月9日 升空 的“地 平線-10”是以色列第2顆雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星，也是首顆第4代“地平線”衛(wèi)星，采用光學(xué)衛(wèi)星-3000衛(wèi)星平臺(tái)。根據(jù)設(shè)計(jì)，第4代衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命為6年，重約400千克，采取三軸穩(wěn)定技術(shù)，具備了高度的敏捷性和自主性，可拍攝大量高清晰度衛(wèi)星圖像。

“地平線-10”采用的小型平臺(tái)可適應(yīng)多種類型有效載荷，具有圖像融合生成能力，能由單獨(dú)的地面控制站控制，為多個(gè)用戶服務(wù)。它裝有1臺(tái)高分辨率合成孔徑雷達(dá)，重約100千克、功率1600瓦，包括大型陣饋和可展開網(wǎng)狀天線，工作在X波段，中心頻率9.59GHz。其寬測(cè)繪帶掃描合成孔徑雷達(dá)模式分辨率8米，聚束模式分辨率優(yōu)于1米，帶條模式成像沿飛行方向分辨率3米，鑲嵌模式下獲取多個(gè)目標(biāo)區(qū)域畫面，組合形成給定區(qū)域的一幅較大圖像，分辨率1.8米。

分辨率為1米的地平線-8、10，是世界上最小的雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星。近年，美國(guó)一企業(yè)要從以色列購(gòu)買多達(dá)4顆雷達(dá)偵察衛(wèi)星，每顆重370千克，將同時(shí)發(fā)射上天，以串行方式工作，能保證對(duì)所關(guān)注區(qū)域的連續(xù)高頻次覆蓋。

▲ 測(cè)試完畢的地平線-16衛(wèi)星

▲ “地平線”系列衛(wèi)星在軌分布示意圖

小型火箭

為了降低費(fèi)用，并且適應(yīng)沙維特-2火箭的發(fā)射能力，以色列“地平線”系列成像偵察衛(wèi)星都是小衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星質(zhì)量只有300～400千克左右，但性能均非常優(yōu)異。

這次發(fā)射“地平線-16”是沙維特-2火箭的第11次飛行，在這11次發(fā)射中，有9次取得了成功，1998年和2004年發(fā)射地平線-4、6衛(wèi)星時(shí)失敗。地平線-1～10是1988～2014年間發(fā)射的，其中只有“地平線-8”是2008年用印度“極軌衛(wèi)星運(yùn)載火箭”發(fā)射的，其余均由“沙維特-2”發(fā)射。

“沙維特-2”是一種三級(jí)固體火箭，箭高21米，近地軌道運(yùn)力550千克，從帕勒馬希姆空軍基地發(fā)射時(shí)能把380千克的衛(wèi)星送入軌道。其第一級(jí)和第二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)射后，火箭滑翔至適當(dāng)?shù)母叨?，以便將衛(wèi)星射入軌道。在第三級(jí)燃燒期間，“沙維特-2”的上面級(jí)旋轉(zhuǎn)起來(lái)以穩(wěn)定火箭，最終達(dá)到衛(wèi)星的入軌速度。

由于以色列發(fā)射區(qū)域位于地中海的西部，所以像以前的以色列衛(wèi)星發(fā)射一樣，為了避免從其東部鄰國(guó)上空經(jīng)過(guò)，防止火箭各級(jí)在分離后掉落到阿拉伯鄰國(guó)的領(lǐng)土上引起糾紛，“沙維特-2”采取了自東向西發(fā)射的方案，即向地中海方向發(fā)射，把衛(wèi)星送入逆行軌道，這在世界上是獨(dú)一無(wú)二的。由于與地球自轉(zhuǎn)方向相反，火箭速度要受到一定損失（約損失每秒530米），所以限制了其有效載荷能力。這也是“地平線”系列衛(wèi)星均采用超小型衛(wèi)星平臺(tái)的原因之一。

目前，以色列衛(wèi)星的分辨率等關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)際軍事需求仍有一定差距，并且還不具備大中型衛(wèi)星的發(fā)射能力。為此，以色列擬與美國(guó)等國(guó)合作快速發(fā)展。與美國(guó)規(guī)模龐大的、覆蓋全球的成像偵察衛(wèi)星系統(tǒng)相比，以色列現(xiàn)有的成像偵察衛(wèi)星數(shù)量和體系顯得較為單薄，所以其偵察對(duì)象相對(duì)集中，使用原則明確，即以本國(guó)需求為中心，監(jiān)視范圍包含“從阿富汗到摩洛哥”的廣大伊斯蘭國(guó)家，重點(diǎn)遏制伊朗核力量發(fā)展、黎巴嫩真主黨勢(shì)力擴(kuò)張以及打擊“基地”恐怖組織?！?/p>