以色列偵察衛(wèi)星體系發(fā)展情況與特點分析

胡 磊，張岐龍，張樹才，劉力瑛

(解放軍95806部隊，北京 100076)

0 引 言

隨著空間技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星情報對于各國安全的重要性日益凸顯，世界軍事強國均把加強航天情報偵察作為新時期軍隊建設(shè)的重點，大力研究發(fā)展自主的航天偵察手段。地平線-1的發(fā)射成功，使以色列成為繼俄羅斯、美國之后世界上第3個擁有偵察衛(wèi)星的國家[1]。經(jīng)過多年的發(fā)展，以色列偵察衛(wèi)星體系已具備了一定的早期戰(zhàn)略預(yù)警能力，在歷次局部戰(zhàn)爭中發(fā)揮了重要作用。

1 以色列偵察衛(wèi)星發(fā)展概況

自建國以來，以色列因歷史、領(lǐng)土和宗教等因素，頻繁遭受周邊阿拉伯國家圍攻，先后發(fā)生了5次大規(guī)模的中東戰(zhàn)爭。其中，在第4次中東戰(zhàn)爭中，以色列一度幾乎全軍覆沒，最后依靠美軍提供的偵察衛(wèi)星圖像情報，提前偵獲戰(zhàn)場征候情報，為戰(zhàn)略決策和戰(zhàn)術(shù)行動提供了關(guān)鍵支撐，最終以色列在這次戰(zhàn)爭中實現(xiàn)了絕地反攻[2]。戰(zhàn)爭實踐讓以色列人認識到衛(wèi)星情報的重要性，但由于使用美國衛(wèi)星情報存在靈活性差和時效性不高等問題，以色列于1984年和1988年先后組建了空間技術(shù)理事會和航天局，主要負責(zé)制定和實施以色列國家航天計劃，開始著手發(fā)展本國的偵察衛(wèi)星。迄今為止，以色列共發(fā)展了4個衛(wèi)星系列，分別是“地平線”偵察衛(wèi)星系列，“地球資源觀測系統(tǒng)”軍民兩用遙感衛(wèi)星系列、“阿莫斯”通信衛(wèi)星系列和“技術(shù)衛(wèi)星”試驗衛(wèi)星系列[3-4]，其中“地平線”和“地球資源觀測系統(tǒng)”主要用于航天偵察，尤其是“地平線”衛(wèi)星系列影響最大，正所謂“中東上空的地平線”。

1988年9月，以色列使用國產(chǎn)“沙維特”運載火箭發(fā)射了首顆光學(xué)成像衛(wèi)星——地平線-1。由于以色列周邊均是敵對的阿拉伯國家，向東、南，被發(fā)射火箭均會經(jīng)過敵對國領(lǐng)空，且火箭殘骸會落入他國，唯有西側(cè)地中?！爸辛ⅰ保詈?，以色列采用與地球自轉(zhuǎn)相反方向發(fā)射該衛(wèi)星[3]，將其送入逆行軌道，該衛(wèi)星作為試驗衛(wèi)星，在軌僅運行4個月。

1990年4月～1998年1月，以色列采用相同方式先后發(fā)射了4顆“地平線”系列衛(wèi)星，其中，地平線-2衛(wèi)星仍為試驗衛(wèi)星，在軌運行僅3個多月；地平線-3是以色列首顆形成能力的偵察衛(wèi)星，但分辨率達16 m，僅能大致辨別地面的大型隱蔽洞庫以及機場上有多少架飛機，難以滿足高精度作戰(zhàn)需求，且設(shè)計壽命僅2年；1998年1月，地平線-4發(fā)射失敗。另外，1994年以色列有過1次秘密衛(wèi)星發(fā)射活動，據(jù)報道，該衛(wèi)星也是“地平線”系列衛(wèi)星，最終以發(fā)射失敗告終。

2000年5月，以色列發(fā)射了地平線-5，填補了因地平線-3無法工作和地平線-4發(fā)射失敗而導(dǎo)致的航天情報偵察能力缺失，彌補了對中東地區(qū)各國軍事設(shè)施和活動監(jiān)視的短暫空白。該衛(wèi)星地面分辨率達1 m，能夠執(zhí)行高分辨率觀測任務(wù)，可拍攝地面部隊移動、導(dǎo)彈發(fā)射架位置、核設(shè)施修建情況等內(nèi)容，通過圖像能清晰地看出機場每個角落的變化，識別暴露在外的飛機型號，是以色列實施軍事偵察的主要裝備。

2007年9月，以色列成功發(fā)射地平線-7衛(wèi)星，該衛(wèi)星主要用于替代超年限服役的地平線-5衛(wèi)星，其分辨率達0.7 m，僅次于美國同類衛(wèi)星，拍攝的圖像足以辨別導(dǎo)彈發(fā)射車內(nèi)是否搭載了導(dǎo)彈等細節(jié)。

由于光學(xué)成像衛(wèi)星受晝夜和天氣等因素影響，不能全天候工作，對此，以色列于2008年1月首次使用印度“極軌衛(wèi)星運載火箭”發(fā)射了首顆雷達成像衛(wèi)星——地平線-8，該衛(wèi)星載有先進的合成孔徑雷達，分辨率達1 m，可以全天候監(jiān)視周邊敵對國家相關(guān)動向，與地平線-5、7實現(xiàn)雙重性能互補，確保對重點區(qū)域的高頻次偵察。

2010年6月，以色列成功發(fā)射地平線-9衛(wèi)星，該衛(wèi)星與地平線-7、8，以及超年限服役的地平線-5組成星座，增加了對伊朗、敘利亞等敏感區(qū)域的偵察頻次。

2014年4月、2016年9月和2020年7月，以色列分別發(fā)射了地平線-10、11、16衛(wèi)星，其中，地平線-10是以色列第2顆雷達成像衛(wèi)星；地平線-11是全新一代光學(xué)偵察衛(wèi)星，采用了光學(xué)衛(wèi)星-3 000平臺，具備高度的敏捷性和自主性，可拍攝大量高清衛(wèi)星圖片[4]；地平線-16與地平線-11性能相近，但做了更加精密的改進，可以提供最大的輸出[5]。這3顆衛(wèi)星的成功發(fā)射使以色列偵察衛(wèi)星體系規(guī)模逐步擴大，偵察范圍和偵察頻率得到進一步提升。

截止2020年10月12日，以色列共發(fā)射了15顆偵察衛(wèi)星，包括13顆“地平線”系列衛(wèi)星和2顆“地球資源觀測系統(tǒng)”系列衛(wèi)星，其中有3次發(fā)射失敗，如表1所示[1-5]。據(jù)掌握，以色列目前有8顆偵察衛(wèi)星在軌工作，6顆為光學(xué)成像衛(wèi)星(地平線-5、7、9、11、16和地球遙感觀測衛(wèi)星-B)，2顆為雷達成像衛(wèi)星(地平線-8、10)，其中大部分衛(wèi)星均超年限服役。

表1 以色列主要偵察衛(wèi)星發(fā)射情況

2 以色列偵察衛(wèi)星偵察能力仿真分析

評估偵察衛(wèi)星的偵察能力指標包括分辨率、圖像質(zhì)量、探測范圍、過境頻率等因素[6]，本文主要基于STK軟件，從過境頻率這個因素出發(fā)，對以色列偵察衛(wèi)星體系的運行情況和偵察能力進行仿真分析，其中，由于未獲取地平線-16的最新軌道根數(shù)，該衛(wèi)星在此不作分析。

2.1 仿真條件

探測模型：假設(shè)以色列偵察衛(wèi)星探測模型為矩形，探測范圍為60°×60°；

偵察對象：伊朗導(dǎo)彈基地1(56.007°E、27.861°N)和基地2(46.5925°E、38.2173°N)；

軌道根數(shù)：以色列目前在軌工作的7顆偵察衛(wèi)星軌道根數(shù)如表2所示，軌道歷元在此略過；

表2 以色列在軌工作偵察衛(wèi)星軌道根數(shù)

軌道預(yù)報模型：SGP4；

仿真時長：20 d。

2.2 結(jié)果分析

根據(jù)以色列在軌偵察衛(wèi)星最新軌道根數(shù)和假定的偵察對象，基于STK軟件，仿真了以色列7顆偵察衛(wèi)星過伊朗導(dǎo)彈基地1和2的情況。

圖1 以色列在軌運行的偵察衛(wèi)星三維示意圖

圖2 以色列在軌運行的“地平線”系列衛(wèi)星星下點軌跡

圖3 以色列在軌運行的地球遙感觀測衛(wèi)星B星下點軌跡

圖1、2、3是以色列7顆在軌工作衛(wèi)星運行示意圖和星下點軌跡，可以看出，地球遙感觀測衛(wèi)星B運行在傾角為97°的太陽同步軌道，其星下點軌跡基本遍布全球，可以拍攝到全球任意區(qū)域，但數(shù)量過于單薄，難以對特定區(qū)域?qū)嵤└哳l次偵察；“地平線”系列衛(wèi)星主要運行在3個500 km左右高度的近地軌道面，其中有2個軌道面采用光學(xué)成像和雷達成像衛(wèi)星協(xié)同工作(地平線-7、8協(xié)同，地平線-9、10協(xié)同)，性能互補，以此克服光學(xué)成像衛(wèi)星受天氣和夜間等因素的影響。另外，“地平線”系列衛(wèi)星星下點軌跡主要分布在南北緯41°之間，只能監(jiān)視中低緯度地區(qū)，但可覆蓋整個中東地區(qū)。圖4、5和表3是以色列偵察衛(wèi)星2020年6月17日～7月7日連續(xù)20天過伊朗導(dǎo)彈基地1和2的情況和統(tǒng)計次數(shù)，結(jié)果顯示，7顆在軌工作星可以對伊朗導(dǎo)彈基地1和基地2實現(xiàn)每日5次或5次以上的過境偵察，由此可得出，以色列偵察衛(wèi)星體系可對中東地區(qū)實施高頻次的過境偵察，為以色列提供近實時的戰(zhàn)場征候情報。

表3 以色列偵察衛(wèi)星過伊朗導(dǎo)彈基地1和2情況

圖4 以色列在軌運行偵察衛(wèi)星過伊朗導(dǎo)彈基地1情況

3 以色列偵察衛(wèi)星發(fā)展特點分析

從以色列偵察衛(wèi)星發(fā)展歷程和偵察能力來看，其發(fā)展主要有以下幾個特點：

一是偵察衛(wèi)星整體技術(shù)水平穩(wěn)步提高?！暗仄骄€”系列衛(wèi)星大都由以色列國產(chǎn)“沙維特”火箭采用逆向方式發(fā)射，由于與地球自轉(zhuǎn)方向相反，火箭速度受到一定損失，限制了火箭有效載荷運載能力[3]，因此，“地平線”系列衛(wèi)星均采用超小型衛(wèi)星平臺，然而，其有效載荷探測性能逐步提升，從最初的“看得見”階段逐步發(fā)展到“辨得清”階段，被世界公認為與美國、俄羅斯同屬“第一集團”。據(jù)資料統(tǒng)計，以色列“地平線”系列衛(wèi)星技術(shù)主要經(jīng)歷了4代，第1代主要包括地平線-1，屬于試驗星；第2代包括地平線-3，采用光學(xué)衛(wèi)星-1000平臺，分辨率達16 m；第3代包括地平線-5、7、9，均采用光學(xué)衛(wèi)星-2000平臺，分辨率分別為1 m、0.7 m和0.7 m；第4代包括地平線-11，采用光學(xué)衛(wèi)星-3000平臺，分辨率達0.5 m。以色列偵察衛(wèi)星體系總體呈現(xiàn)在軌數(shù)量逐步增多、性能穩(wěn)步提高的特點。

圖5 以色列在軌運行偵察衛(wèi)星過伊朗導(dǎo)彈基地2情況

二是對中東地區(qū)國家的偵察能力得到有效提升。目前以色列在軌運行的偵察衛(wèi)星共計8顆，其中，“地平線”系列衛(wèi)星7顆，“地球資源觀測系統(tǒng)”系列衛(wèi)星1顆。“地平線”系列衛(wèi)星主要采用光學(xué)成像和雷達成像2種模式搭配工作，地平線7、8在同一軌道面協(xié)同工作，地平線9、10在另一軌道面協(xié)同工作，這種搭配可以實現(xiàn)對中東地區(qū)重點區(qū)域全天候、全天時、高頻次的偵察監(jiān)視。雖然部分衛(wèi)星是超年限服役，但仍高效工作，既可參與體系工作，亦可作為備份?？傮w來看，經(jīng)過30多年的發(fā)展，不論是衛(wèi)星性能還是對重點地區(qū)的偵察頻次都在逐步提高，以色列整體偵察能力得到了有效提升。目前，以色列與印度開展長期合作研究，其衛(wèi)星亦可從印度發(fā)射。未來，以色列會根據(jù)作戰(zhàn)需求發(fā)展不同軌道的偵察衛(wèi)星，拓展其偵察區(qū)域。屆時，隨著新的“地平線”系列衛(wèi)星不斷入軌，其偵察能力將得到進一步提升。

三是天基導(dǎo)彈預(yù)警能力有待提高。目前，以色列利用“箭-2”、“箭-3”、“大衛(wèi)彈弓”、“鐵穹”以及“愛國者-3”等防空導(dǎo)彈系統(tǒng)構(gòu)建了3層防空反導(dǎo)作戰(zhàn)體系[7-9]，具備了全方位的國土防空反導(dǎo)作戰(zhàn)能力。然而，反導(dǎo)作戰(zhàn)是典型的跨空域、跨地域作戰(zhàn)，彈道導(dǎo)彈的高、快、遠特點對反導(dǎo)作戰(zhàn)提出了更高的時效性要求。這些年不管是在數(shù)量還是性能上，以色列偵察衛(wèi)星體系都得到了不斷的完善，對中東地區(qū)的偵察能力不斷提升，為以色列提供了大量的周邊敵對國家戰(zhàn)場征候情報。但對于導(dǎo)彈預(yù)警來說，偵察衛(wèi)星情報均是非實時的，難以滿足反導(dǎo)作戰(zhàn)需求。目前，以色列沒有自己的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，主要引接了美國的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星情報，以此獲取導(dǎo)彈發(fā)射告警和來襲告警情報，但受制于人，無法靈活調(diào)度導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星對自己關(guān)注的重要目標進行重點監(jiān)控，天基導(dǎo)彈預(yù)警對美國依賴性強。

4 結(jié)束語

歷次戰(zhàn)爭實踐凸顯了情報對作戰(zhàn)的重要性，促進了情報在作戰(zhàn)中的滲透，大大提高了作戰(zhàn)行動的有效性[10]。以色列深刻認識到這一點，自上世紀開始發(fā)展并不斷擴充完善其偵察衛(wèi)星體系，提高對中東等地區(qū)的監(jiān)視力度，并將情報納入到作戰(zhàn)指揮鏈條之中，充分發(fā)揮戰(zhàn)場征候情報對防空反導(dǎo)作戰(zhàn)的支撐服務(wù)作用，這種“大情報”體系下的防空反導(dǎo)作戰(zhàn)模式值得借鑒。