2016年3月13日和24日,俄羅斯分別成功發(fā)射了資源-P3(Resurs-P3)和獵豹-M2(Bar-M2)兩顆高分辨率光學(xué)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星,這是俄羅斯實(shí)施《2013-2020年俄羅斯航天活動(dòng)國家規(guī)劃》、《2030年前及未來俄羅斯航天活動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略(草案)》等戰(zhàn)略以來,天基對(duì)地觀測(cè)能力的進(jìn)一步增強(qiáng),表明俄羅斯對(duì)地觀測(cè)能力正處于能力恢復(fù)和提升期,顯露出俄羅斯恢復(fù)航天大國實(shí)力的決心。目前,俄羅斯在軌對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)量已增至16顆,其中高分辨率衛(wèi)星數(shù)量增至9顆。然而,資源-P3衛(wèi)星入軌即發(fā)生單側(cè)太陽電池翼未充分展開等問題。同時(shí),俄羅斯近幾年發(fā)射事故和在軌故障時(shí)有發(fā)生,說明其對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)展并不順利。
一、近年對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)展戰(zhàn)略
2012年3月6日,俄羅斯聯(lián)邦航天局(Roskosmos,現(xiàn)已更名為俄羅斯航天國家集團(tuán))一致通過了《2030年前及未來俄羅斯航天活動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略(草案)》。4月28日,俄羅斯聯(lián)邦政府審議并原則通過了該草案,并正式頒布了俄羅斯未來國家航天新戰(zhàn)略。新戰(zhàn)略對(duì)2030年前及未來俄羅斯航天發(fā)展的宏偉藍(lán)圖進(jìn)行了規(guī)劃,闡釋了俄羅斯制定航天活動(dòng)的原則、目標(biāo)、預(yù)期成果、實(shí)施階段和途徑,為未來20年的俄羅斯航天發(fā)展指明了方向。2012年12月出臺(tái)的《2013-2020年俄羅斯航天活動(dòng)國家規(guī)劃》是俄羅斯最重要的航天發(fā)展戰(zhàn)略之一,出臺(tái)該規(guī)劃的目的是為了滿足俄羅斯對(duì)航天活動(dòng)成果的需求,樹立良好的國際形象,保持俄羅斯航天技術(shù)領(lǐng)先地位,鞏固俄羅斯聯(lián)邦在全球航天領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。2012年發(fā)布的這2項(xiàng)未來航天發(fā)展戰(zhàn)略均涉及對(duì)地觀測(cè)內(nèi)容,其后發(fā)布的戰(zhàn)略也多涉及到俄羅斯對(duì)地觀測(cè)體系建設(shè)和能力完善的內(nèi)容。
1. 恢復(fù)、鞏固、突破三步走,發(fā)展對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星
《2030年前及未來俄羅斯航天活動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略(草案)》對(duì)俄羅斯在航天領(lǐng)域未來遠(yuǎn)期的發(fā)展目標(biāo)、發(fā)展方向等進(jìn)行了規(guī)劃:2015年恢復(fù)能力;2020年鞏固能力;2030年實(shí)現(xiàn)突破;2030年后要保持突破并繼續(xù)發(fā)展。2030發(fā)展戰(zhàn)略中多處涉及到俄羅斯對(duì)地觀測(cè)能力的建設(shè)規(guī)劃:在“未來遠(yuǎn)期航天活動(dòng)的原則”章節(jié)中明確提出,“俄羅斯將鼓勵(lì)創(chuàng)新型定向企業(yè)持續(xù)發(fā)展對(duì)地遙感設(shè)備的商業(yè)制造能力”;在“2030年及未來俄羅斯航天發(fā)展戰(zhàn)略的優(yōu)先方向”章節(jié)中提出,“為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、國防與國家安全的需求,要發(fā)展對(duì)地觀測(cè)技術(shù)和服務(wù)”;在“突破性的工藝技術(shù)”章節(jié)中明確指出,要在“光學(xué)和雷達(dá)對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域”獲得技術(shù)突破。
《2013-2020年俄羅斯航天活動(dòng)國家規(guī)劃》中明確提出,“在地球遙感和氣象觀測(cè)方面”,俄羅斯計(jì)劃將實(shí)現(xiàn)“在軌航天器增至24個(gè),通過部署全新的空間系統(tǒng)來進(jìn)行測(cè)繪、自然環(huán)境監(jiān)測(cè)以及緊急情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),以確保合理的農(nóng)業(yè)、水利管理和其他活動(dòng),并對(duì)北極地區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)”。
2. 重視民商用對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
俄羅斯在《2030年及未來俄羅斯航天發(fā)展戰(zhàn)略(草案)》中明確提出,將鼓勵(lì)創(chuàng)新型定向企業(yè)持續(xù)發(fā)展對(duì)地遙感設(shè)備的商業(yè)制造能力;還特別在2014年修改了航天活動(dòng)規(guī)劃,制定了推進(jìn)國內(nèi)航天產(chǎn)業(yè)搶占國際市場(chǎng)份額的明確目標(biāo)。在民用航天項(xiàng)目增加投資,以及將航天機(jī)構(gòu)俄羅斯聯(lián)邦航天局轉(zhuǎn)變成一家商業(yè)化的公司。當(dāng)前的工作重點(diǎn)調(diào)整為“安加拉”(Angara)運(yùn)載火箭系列、通信衛(wèi)星和對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的發(fā)展。
二、俄羅斯對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星體系及系統(tǒng)能力
俄羅斯目前形成了包含地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星及低地球軌道(LEO)衛(wèi)星,兼顧軍、民、商應(yīng)用,涵蓋光學(xué)與雷達(dá)成像等多種探測(cè)手段的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星體系。
在軍用衛(wèi)星方面,形成了涵蓋光學(xué)與雷達(dá)成像的天基偵察體系,其返回式衛(wèi)星全色分辨率達(dá)到0.2m,傳輸型光學(xué)成像偵察衛(wèi)星全色分辨率約達(dá)到0.3m,雷達(dá)衛(wèi)星分辨率達(dá)到1m。其截至2016年3月底的在軌對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星情況見表1。
在民用衛(wèi)星方面,俄羅斯形成了GEO和LEO衛(wèi)星組成的對(duì)地觀測(cè)體系。氣象衛(wèi)星方面,具備光學(xué)、微波探測(cè)能力,但在軌衛(wèi)星數(shù)量較少,使俄羅斯在氣象觀測(cè)方面還非常依賴他國的氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)。在資源與環(huán)境衛(wèi)星方面,目前主要以光學(xué)為主,形成資源-P系列與“老人星”(Kanopus)系列組成的詳查與普查相結(jié)合的對(duì)地觀測(cè)體系,全色分辨率最高達(dá)1m、多光譜分辨率3m、高光譜成像分辨率30m。
在商用衛(wèi)星方面,俄羅斯處于發(fā)展起步階段,目前主要以發(fā)展小微衛(wèi)星為途徑,并處于在軌驗(yàn)證或預(yù)研階段。俄羅斯尚無如美國數(shù)字地球公司(Digital Globe)、歐洲空客防務(wù)與航天公司(Airbus)、印度安特克斯公司(Antrix)等大型商業(yè)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星運(yùn)營商,剛成立的人造衛(wèi)星公司(SPUTNIX)、達(dá)斡利亞宇航公司(Dauria Aerospace)等運(yùn)營商也無法與美國天空盒子成像公司(Skybox Imaging)、行星實(shí)驗(yàn)室公司(Planet Lab)等微小衛(wèi)星商業(yè)運(yùn)營商匹敵。為了彌補(bǔ)商業(yè)衛(wèi)星的不足,俄羅斯民用資源-DK、P、老人星-V衛(wèi)星圖像也參與商業(yè)銷售。
1. 軍用衛(wèi)星處于能力恢復(fù)期
俄羅斯近2年來高度重視成像偵察衛(wèi)星體系的構(gòu)建,體系中增加了軍用光學(xué)測(cè)繪衛(wèi)星和高分辨率合成孔徑雷達(dá)(SAR)成像偵察衛(wèi)星;發(fā)射了多顆高水平衛(wèi)星,在一定程度上恢復(fù)了在軌偵察監(jiān)視能力。目前,在軌衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到5顆,與美國在數(shù)量上的差距逐步縮小。其中,光學(xué)成像偵察衛(wèi)星2顆,光學(xué)測(cè)繪衛(wèi)星2顆,雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星1顆。
(1)光學(xué)成像偵察衛(wèi)星
在光學(xué)成像偵察衛(wèi)星方面,形成以“角色”(Persona)傳輸型高分辨率衛(wèi)星為主、琥珀-4K2M(Yantar-4K2M)返回型衛(wèi)星為輔的光學(xué)成像偵察衛(wèi)星體系。“角色”是繼“薔薇輝石”(Orlets)系列和“阿爾康”(Arkon)系列傳輸型光學(xué)成像偵察衛(wèi)星之后,俄羅斯研制的新一代傳輸型成像偵察衛(wèi)星。“角色”衛(wèi)星是俄羅斯現(xiàn)役成像偵察衛(wèi)星的主力型號(hào)。
俄羅斯分別于2008年7月27日、2013年6月7日和2015年6月23日發(fā)射了“角色”衛(wèi)星。該衛(wèi)星的主承包商為俄羅斯進(jìn)步國家航天火箭科研生產(chǎn)中心(TsSKB-Progress,前俄羅斯進(jìn)步中央設(shè)計(jì)局),有效載荷由列寧格勒光學(xué)機(jī)械聯(lián)合體(LOMO)、俄羅斯瓦維洛夫國家光學(xué)研究所(Vavilov State Optical Institute)和光學(xué)科研生產(chǎn)聯(lián)合體(NPO Opteks)研制,俄羅斯航天部隊(duì)負(fù)責(zé)衛(wèi)星的發(fā)射和運(yùn)行管理。
“角色”衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)采用三鏡消像散的科爾斯(Korsch)型望遠(yuǎn)鏡,光學(xué)口徑1.5m,焦距20m,f /13.3。相機(jī)焦平面單元由光學(xué)科研生產(chǎn)聯(lián)合體研制,采用俄羅斯電子光導(dǎo)科研生產(chǎn)聯(lián)合公司(ELAR)研制的ELCT1080v1U型CCD器件,像元尺寸9μm。“角色”衛(wèi)星星下點(diǎn)全色分辨率0.3m,是俄羅斯目前分辨率最高的傳輸型成像衛(wèi)星。
近年,俄羅斯在一定程度上還依靠返回式衛(wèi)星進(jìn)行成像偵察任務(wù),琥珀-4K2M是近10年發(fā)展的返回式光學(xué)成像偵察衛(wèi)星的最新型號(hào),首發(fā)于2004年9月25日,后約以每年1顆的頻率進(jìn)行發(fā)射,目前已發(fā)射了10顆,末次發(fā)射是2015年6月5日。該系列衛(wèi)星分辨率高達(dá)0.2m,在軌壽命約100天。
(2)光學(xué)測(cè)繪衛(wèi)星
在軍用光學(xué)測(cè)繪衛(wèi)星方面,俄羅斯彌補(bǔ)了長(zhǎng)期以來無軍用傳輸型光學(xué)測(cè)繪衛(wèi)星的空白。2015年2月27日,俄羅斯成功發(fā)射了獵豹-M1衛(wèi)星,2016年3月又成功發(fā)射了獵豹-M2衛(wèi)星。獵豹-M衛(wèi)星放棄了“琥珀”衛(wèi)星平臺(tái),采用了模塊化結(jié)構(gòu),相機(jī)分辨率1.1~1.35m,幅寬60km,有7個(gè)工作譜段。衛(wèi)星還攜帶了激光測(cè)高系統(tǒng),能夠針對(duì)很多地區(qū)難以獲取地面控制點(diǎn)的情況,進(jìn)一步提高了測(cè)量精度。這些衛(wèi)星將使俄羅斯具備全球高時(shí)效性軍用地圖測(cè)繪能力,為其軍事斗爭(zhēng)提供關(guān)鍵支撐。
(3)雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星
在雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星方面,俄羅斯填補(bǔ)了20余年無雷達(dá)成像衛(wèi)星可用的嚴(yán)重短板,分別于2013年6月27日和2014年12月19日發(fā)射了新型SAR衛(wèi)星——禿鷹-1(編號(hào)COSMOS-2487)以及禿鷹-E1(編號(hào)COSMOS-2503)雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星。該系列衛(wèi)星質(zhì)量約1150kg,采用S頻段拋物面天線,具有聚束、條帶、掃描3種成像模式,可實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星兩側(cè)成像,入射角為20°~55°,視場(chǎng)范圍為每側(cè)500km。聚束模式分辨率1m,幅寬10~20km;條帶模式分辨率1~3m,幅寬10~20km;掃描SAR模式分辨率5~30m,幅寬20~150km,并具備一定的立體觀測(cè)和干涉測(cè)量能力。
“禿鷹”與上代鉆石-1(Almaz-1)衛(wèi)星相比,在技術(shù)指標(biāo)上有極大提升,鉆石-1也攜帶S頻段合成孔徑雷達(dá),分辨率僅為10~15m,幅寬30~45km。
2. 民用衛(wèi)星初步形成規(guī)模
近年來,俄羅斯重視民用衛(wèi)星的發(fā)展,將民用遙感衛(wèi)星作為近20年俄羅斯航天發(fā)展戰(zhàn)略中的重要領(lǐng)域。
氣象衛(wèi)星方面,俄羅斯發(fā)展有“流星”系列極軌衛(wèi)星和電子-L地球靜止軌道衛(wèi)星?,F(xiàn)役流星-M衛(wèi)星是第五代極軌衛(wèi)星,總體性能與美國“諾阿”(NOAA)系列衛(wèi)星相當(dāng),搭載有分辨率為50m/100m的3通道多光譜相機(jī)、分辨率為500m/1km的X頻段側(cè)視雷達(dá),以及分辨率為35km的超光譜紅外光譜儀。俄羅斯目前沒有專用的海洋衛(wèi)星在軌運(yùn)行,主要采取氣象衛(wèi)星搭載海洋環(huán)境探測(cè)載荷的發(fā)展方式。流星-M衛(wèi)星裝載有MTVZA-GY微波輻射計(jì),用來探測(cè)陸地和海洋表面、大氣的含水量、全球大氣溫度和濕度的垂直分布。該微波輻射計(jì)的觀測(cè)頻率為10.6~183GHz,有29個(gè)探測(cè)通道,掃描方式為圓錐掃描。電子-L衛(wèi)星是第二代地球靜止軌道衛(wèi)星,性能與歐洲“第二代氣象衛(wèi)星”(MSG)相當(dāng):3個(gè)可見光通道的分辨率為1km、7個(gè)紅外通道的分辨率為1~4km。
在資源與環(huán)境衛(wèi)星方面,目前有4顆“資源”系列高分辨率光學(xué)成像衛(wèi)星在軌。最新發(fā)射的一顆為資源-P3,該衛(wèi)星設(shè)計(jì)與資源-P1、P2相同。
資源-P3衛(wèi)星運(yùn)行于高約470km、傾角97.276°的太陽同步軌道(SSO),重訪周期為3天,設(shè)計(jì)壽命5年,發(fā)射質(zhì)量約5920kg,由俄羅斯進(jìn)步國家航天火箭科研生產(chǎn)中心基于資源-DK平臺(tái)建造。資源-P3具有在45s內(nèi)側(cè)擺45°的能力,無地面控制點(diǎn)圖像定位精度為10~15m。
資源-P3衛(wèi)星有效載荷包括Geoton-2相機(jī)、寬覆蓋多光譜載荷(WCME)和高光譜載荷(HSE)。Geoton-2相機(jī)為全色/多光譜高分辨率相機(jī),采用折射成像,全色分辨率1m、多光譜分辨率4m,幅寬38km。WCME載荷包括高分辨率(HR)-寬覆蓋多光譜和中分辨率(AR)-寬覆蓋多光譜2臺(tái)相機(jī)。其中,HR-寬覆蓋多光譜相機(jī)全色分辨率11.9m,5通道多光譜分辨率23.8m,幅寬97.2km;AR-寬覆蓋多光譜相機(jī)全色分辨率59.4m,5通道多光譜分辨率118.8m,幅寬441.6km。2臺(tái)相機(jī)同步工作,共同完成多光譜成像任務(wù)。HSE載荷共有216個(gè)通道,光譜分辨率5~10nm,空間分辨率25~30m,幅寬30km。此外,資源-P衛(wèi)星具有1︰10000比例尺測(cè)繪能力。
老人星-V-1衛(wèi)星是民用地球資源衛(wèi)星,首發(fā)星于2012年7月22日發(fā)射,為俄羅斯航天局(RSA,現(xiàn)更名為俄羅斯航天國家集團(tuán))和俄羅斯聯(lián)邦水文氣象和環(huán)境監(jiān)測(cè)局(Roshydromet/Planeta)和俄羅斯緊急事務(wù)管理局(EMERCOM)提供災(zāi)害監(jiān)測(cè)能力,同時(shí)還為俄羅斯聯(lián)邦自然資源和生態(tài)部、俄羅斯科學(xué)院等其他用戶提供服務(wù)。老人星-V-1衛(wèi)星運(yùn)行在高約500km、傾角97.5°的太陽同步圓軌道。該衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量473kg,有效載荷質(zhì)量108kg,設(shè)計(jì)壽命5~7年。衛(wèi)星在俯仰和滾動(dòng)方向具有±40°的側(cè)擺能力。老人星-V-1衛(wèi)星有效載荷為全色成像系統(tǒng)(PSS)、多光譜成像系統(tǒng)(MSS)和多光譜掃描儀(MSU-200)。PSS全色分辨率2.1m,幅寬23.5km。MSS提供4個(gè)譜段的多光譜圖像,空間分辨率10.5m,幅寬20.2km。MSU-200主要提供陸地和海面以及冰層覆蓋的圖像,空間分辨率為25m,幅寬250km。
3. 商用衛(wèi)星處于發(fā)展初期
俄羅斯的商用衛(wèi)星處于發(fā)展初期,相關(guān)衛(wèi)星處于在軌技術(shù)演示驗(yàn)證或預(yù)研階段。
2011年,俄羅斯成立了航天技術(shù)初創(chuàng)公司——人造衛(wèi)星公司,該公司主要從事小微衛(wèi)星及其應(yīng)用系統(tǒng)的研制,其首顆商業(yè)衛(wèi)星于2014年6月19日成功發(fā)射。該衛(wèi)星名為“平板衛(wèi)星”,質(zhì)量為26.2kg,設(shè)計(jì)壽命1年,造價(jià)約為100萬美元,衛(wèi)星用于地球遙感監(jiān)測(cè),分辨率約為15m。發(fā)展該衛(wèi)星的目的主要是對(duì)小微衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行演示驗(yàn)證,SPUTNIX公司計(jì)劃在2020年前建成1m分辨率業(yè)務(wù)型小型衛(wèi)星星座。
2014年5月12日,俄羅斯達(dá)斡利亞宇航公司與西班牙依萊克諾德莫斯公司(Elecnor Deimos)宣布將聯(lián)合建立名為“德莫斯-英仙座”(Deimos Perseus)的由9顆衛(wèi)星組成的對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星星座,為農(nóng)業(yè)、森林和商業(yè)運(yùn)營監(jiān)測(cè)等應(yīng)用提供多光譜對(duì)地觀測(cè)圖像。
“德莫斯-英仙座”包括8顆英仙座-O衛(wèi)星和1顆德莫斯-1(Deimos-1)衛(wèi)星,該星座將以大約每天1次的重訪頻率對(duì)地球進(jìn)行多光譜成像,達(dá)斡利亞宇航公司已于2013年10月獲得了I2BF全球投資公司2000萬美元的投資,用于構(gòu)建其“德莫斯-英仙座”。德莫斯-1衛(wèi)星已于2009年成功發(fā)射,該衛(wèi)星由依萊克諾德莫斯公司與薩瑞衛(wèi)星技術(shù)公司(SSTL)基于后者的微小衛(wèi)星-1(MicroSat-1)模塊化小衛(wèi)星平臺(tái)聯(lián)合研制,分辨率22m,具有綠色、紅色和近紅外3個(gè)譜段。而8顆英仙座-O衛(wèi)星將搭載與德莫斯-1衛(wèi)星相似的相機(jī),2個(gè)系列的衛(wèi)星具有相同的分辨率和光譜范圍。
為了使用戶便于使用“德莫斯-英仙座”星座產(chǎn)品,達(dá)斡利亞宇航公司的子公司——云對(duì)地觀測(cè)公司(CloudEO)將提供云服務(wù),方便用戶獲取對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)。應(yīng)用開發(fā)者、地理空間數(shù)據(jù)用戶和服務(wù)提供者可以利用云服務(wù)存儲(chǔ)和獲取衛(wèi)星圖像。
目前,達(dá)斡利亞宇航公司和依萊克諾德莫斯公司已于2014年6月19日發(fā)射了2顆攜帶船只“自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)”(AIS)的英仙座-M海事監(jiān)視衛(wèi)星。英仙座-M和O均由康能普視系統(tǒng)公司(Canopus Systems)研制,該公司位于美國山景城,是達(dá)斡利亞宇航公司的子公司。此外,達(dá)斡利亞宇航公司于2014年7月8日發(fā)射了名為DX-1的通信技術(shù)試驗(yàn)微衛(wèi)星??梢姸砹_斯達(dá)斡利亞宇航公司在小微衛(wèi)星領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的技術(shù)成果,未來成功發(fā)射英仙座-O星座的可能性很高,將帶動(dòng)俄羅斯商業(yè)對(duì)地觀測(cè)能力的發(fā)展。
三、俄羅斯對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)展面臨的問題
近年,俄羅斯對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星發(fā)射事故時(shí)有發(fā)生、衛(wèi)星在軌故障頻發(fā)。同時(shí),在對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星體系完整性上,與美、歐還存在較大差距。
1. 發(fā)射事故時(shí)有發(fā)生,衛(wèi)星在軌故障頻發(fā)
近年,俄羅斯對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星多次遭遇發(fā)射失敗或在軌工作異常。綜合來看,俄羅斯軍用成像偵察衛(wèi)星和民用對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星在軌故障大多由于產(chǎn)品質(zhì)量低和電子器件可靠性差所致。
2011年2月1日,“隆聲”/“微風(fēng)”(ROCKOT/Briz)上面級(jí)火箭將軍用測(cè)地衛(wèi)星——測(cè)地-IK-2(GEO-IK-2)送入錯(cuò)誤軌道,隨后太陽敏感器又發(fā)生故障,進(jìn)而失去控制,所有挽回措施也全部失敗,2011年6月,俄羅斯宣布衛(wèi)星丟失。
2015年12月5日,俄羅斯海洋與氣象衛(wèi)星老人星-ST1由于火箭分離系統(tǒng)故障,衛(wèi)星沒有被送至預(yù)定軌道,最終再入地球大氣層。該衛(wèi)星發(fā)射失敗使俄羅斯在海洋觀測(cè)上遭遇了較為嚴(yán)重的損失。
資源-P3也險(xiǎn)些發(fā)射失敗,第一次發(fā)射是在2016年3月12日,就在火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前的一剎那,系統(tǒng)發(fā)出了“發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉”錯(cuò)誤。2h后,俄方公布,發(fā)射中斷的原因是飛行控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)缺失信號(hào),問題出在火箭點(diǎn)火器上。由于錯(cuò)過了僅有的10s發(fā)射窗口,發(fā)射時(shí)間推遲了24h。3月13日,衛(wèi)星成功發(fā)射,3月17日,俄羅斯航天國家集團(tuán)(原俄羅斯聯(lián)邦航天局)宣布資源-P3成功抵達(dá)運(yùn)行軌道,目前已傳回了測(cè)試圖像。
同時(shí),俄羅斯對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星在軌故障也頻繁發(fā)生。在軍用對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星方面,光學(xué)成像偵察衛(wèi)星和雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星近年的發(fā)展均暴露出俄羅斯新型軍用衛(wèi)星可靠性較低的問題。
角色-1光學(xué)成像偵察衛(wèi)星于2008年7月發(fā)射,但衛(wèi)星入軌后不久就由于空間輻射導(dǎo)致了電路故障,造成整星失效。經(jīng)過近5年的改進(jìn),角色-2衛(wèi)星于2013年6月發(fā)射,但不久就出現(xiàn)星上存儲(chǔ)器故障問題,有50%存儲(chǔ)器失效。2014年,俄羅斯上傳了新的軟件,將衛(wèi)星重新激活。據(jù)報(bào)道,就在馬航MH17失聯(lián)事件前,角色-2衛(wèi)星及時(shí)地恢復(fù)了工作狀態(tài)。
禿鷹-E1衛(wèi)星于2014年12月發(fā)射,據(jù)稱為南非政府采購,但實(shí)際由俄羅斯運(yùn)管。然而,據(jù)西方媒體報(bào)道,禿鷹-E1衛(wèi)星于2015年4月中旬發(fā)生異常,原因暫不得而知。有一種解釋是,禿鷹-E1衛(wèi)星的異常與俄羅斯為埃及研制的埃及衛(wèi)星-2(EgyptSat-2)失效相關(guān),后者于2014年4月12日發(fā)生星上計(jì)算機(jī)故障,導(dǎo)致衛(wèi)星失效。2015年9月,禿鷹-1衛(wèi)星雷達(dá)出現(xiàn)故障,使整星失效。若西方媒體報(bào)道屬實(shí),俄羅斯目前僅有1顆禿鷹-E1衛(wèi)星可用,但偵察功能或不能完全發(fā)揮。
綜合來看,俄羅斯軍用成像偵察衛(wèi)星在軌故障大多由于電子器件可靠性差所致。
在民用衛(wèi)星方面,2顆極軌流星-M氣象衛(wèi)星分別暴露出低溫制冷器故障和雷達(dá)系統(tǒng)故障,導(dǎo)致紅外成像儀和雷達(dá)載荷兩類十分重要的氣象衛(wèi)星有效載荷功能無法發(fā)揮。2016年3月發(fā)射的資源-P3衛(wèi)星一個(gè)太陽電池翼未能正常開啟,半張開的太陽電池翼阻擋了星跟蹤器的視線,幸運(yùn)的是,該衛(wèi)星還攜帶了另一套用于確定衛(wèi)星姿態(tài)的系統(tǒng)。盡管俄羅斯航天國家集團(tuán)宣布太陽電池翼問題對(duì)成像性能影響不大,但單側(cè)太陽電池翼問題必然影響衛(wèi)星功率,最終影響衛(wèi)星在軌壽命。
2. 對(duì)地觀測(cè)體系尚不完整
在體系完整性上,軍用衛(wèi)星方面,俄羅斯已發(fā)展光學(xué)和雷達(dá)成像偵察衛(wèi)星,體系較為完整;但在民用方面,美、歐已發(fā)展眾多類型的遙感衛(wèi)星,發(fā)展了激光/雷達(dá)海洋測(cè)高、海洋鹽度探測(cè)、降雨測(cè)量、土壤濕度測(cè)量、碳監(jiān)測(cè)和重磁力等一系列專用衛(wèi)星或載荷,具備了非常精細(xì)化的探測(cè)能力,可見俄羅斯在民用對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星體系方面還存在較大差距。
四、發(fā)展趨勢(shì)
在目前已發(fā)射的衛(wèi)星基礎(chǔ)上,俄羅斯規(guī)劃了各型號(hào)后續(xù)衛(wèi)星系統(tǒng),在軍、民兩個(gè)領(lǐng)域多為改進(jìn)型衛(wèi)星,在商業(yè)領(lǐng)域,俄羅斯計(jì)劃已小微衛(wèi)星為突破口,利用立方體衛(wèi)星平臺(tái),發(fā)展一系列中高分辨率的衛(wèi)星星座。
俄羅斯極少公布軍用偵察監(jiān)視衛(wèi)星的發(fā)展計(jì)劃,而較多發(fā)布關(guān)于民用對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的發(fā)展計(jì)劃。根據(jù)2015年最新的發(fā)布信息,俄羅斯將繼續(xù)發(fā)展“老人星”系列;完善資源-P系列,預(yù)期在2020年發(fā)射資源-PM衛(wèi)星,分辨率達(dá)到0.5m;完善由流星-M系列極軌氣象衛(wèi)星和電子-L系列靜止軌道氣象衛(wèi)星組成的氣象水文監(jiān)測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)等。
此外,俄羅斯還將發(fā)展一系列新型民用衛(wèi)星,包括發(fā)展S頻段禿鷹-FKA系列和X頻段Obzor-R系列SAR衛(wèi)星,最高分辨率達(dá)到1m,以彌補(bǔ)民用雷達(dá)對(duì)地觀測(cè)的不足;開發(fā)由低軌道和大橢圓軌道衛(wèi)星組成的“北極”(Arctica)系列極區(qū)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)。預(yù)計(jì)在2020年構(gòu)成地球靜止軌道、大橢圓軌道、低地球軌道衛(wèi)星構(gòu)成的較為完整的民用對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星體系,衛(wèi)星總數(shù)量達(dá)到25顆。
除增強(qiáng)衛(wèi)星性能,完善體系外,俄羅斯還在國際合作方面,重視對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星及配套系統(tǒng)的出口,積極擴(kuò)張?jiān)?dú)聯(lián)體國家、中東和非洲對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星制造市場(chǎng)。目前,已為白俄羅斯、埃及、南非研制了對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星-4,未來已計(jì)劃和白俄羅斯合作研制貝爾卡-2(BelKa-2)衛(wèi)星。
在2015年莫斯科國際航空航天展(MAKS-2015)上,俄羅斯的兩家公司和伊朗的伯顏-丹尼什-沙赫公司(Bonyan Danesh Shargh)簽署了合作建造伊朗對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)的協(xié)議。根據(jù)協(xié)議,俄羅斯的NPK BARL公司將負(fù)責(zé)建立地面接收站,另一家企業(yè)俄羅斯機(jī)電科學(xué)研究所(VNIIEM)負(fù)責(zé)衛(wèi)星的研發(fā)和發(fā)射工作,伯顏-丹尼什-沙赫公司負(fù)責(zé)整個(gè)對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)的運(yùn)營。根據(jù)協(xié)議,伊朗對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星系統(tǒng)由老人星-V1的升級(jí)版衛(wèi)星組成,衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間暫定于2018年。
五、結(jié)語
整體上,俄羅斯對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星處于能力恢復(fù)和能力提升的階段,在發(fā)展過程中,還接連遭遇發(fā)射失敗和在軌衛(wèi)星故障頻發(fā)等問題,但總體來看,隨著相關(guān)航天發(fā)展戰(zhàn)略的深化實(shí)施,俄羅斯的對(duì)地觀測(cè)能力將按照戰(zhàn)略規(guī)劃穩(wěn)步發(fā)展,在2030年左右有望實(shí)現(xiàn)恢復(fù)其航天大國的實(shí)力。
具體來說,在對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星方面,軍、民、商領(lǐng)域?qū)⑼桨l(fā)展。在軍用對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星體系較為完整的基礎(chǔ)上,未來的工作重點(diǎn)是增強(qiáng)在軌數(shù)量,提升衛(wèi)星性能;民用衛(wèi)星體系將更加完整,覆蓋不同軌道、不同探測(cè)體制;商業(yè)衛(wèi)星將以小微衛(wèi)星星座為途徑,實(shí)現(xiàn)俄羅斯在商業(yè)對(duì)地觀測(cè)領(lǐng)域的突破。此外,將更加重視國際合作,力圖以航天實(shí)力和航天外交鞏固俄羅斯的大國地位。
(作者:劉韜 北京空間科技信息研究所)
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