本站原创编者按：近年来,中国空间技术的发展,引起了国际社会的广泛关注.美国世界安全研究所中国项目主任孔哲文和该所访问学者马修德宁联合撰文,对中国太空侦察能力发展情况进行了分析,认为“就在10年前,中国的空中监视技术几乎可以说是不存在.但是现在,中国人民解放军的人造近年来,中国的卫星侦察能力取得了长足进步.10年前,中国人民解放军还无法做到实时监控.如今,解放军已能够从太空为海上战术行动提供实时支援.中国的光电卫星、合成孔径雷达卫星和电子情报卫星对于提高解放军的反介入/区域拒止能力,阻止美军在中国沿海区域活动至关重要.此外,中国的太空设备正在向军事用途转变,从而为解放军拓展行动范围提供支持.
近几年,中国的太空项目开展得如火如荼.中国把航天员送入轨道,发射了数据中继卫星和全球定位卫星,并且展示出很强的反卫星能力.不过,这些里程碑式的成就对于美、苏早已不是什么新鲜事.据评估,中国的太空能力排名世界第三,尚落后于美国和俄罗斯,如果将欧盟视为一个整体,中国可能只能排名第四.目前在其中一个关键领域,中国进展神速.2009年12月,“遥感-7号”卫星上天后不到1年,中国使用卫星来定位和识别水面舰艇的日均时间便翻了一番,从而使其卫星侦察能力（特别是对海洋环境）大大提高.新的转折就此出现了—中国卫星从仅能搜集战略信息,发展到能够支援战术行动.中国的侦察卫星,加上卫星数据中继系统、过去的成像卫星和发展中的“北斗”卫星导航系统,意味着中国在太空支援战术行动方面已取得领先,而在这方面只有美国才具备更强的能力.
尽管中国的卫星侦察能力对外保密,我们还是可以利用公开来源的数据和轨道建模软件对其进行量化估计,并与美国的卫星能力进行比较.本文将通过分析表明,在从太空对海上目标实施侦察的日均时间上,中国已大大缩小与美国之间的差距.然而,由于缺少大范围传感器系统,在快速准确定位移动目标方面,中国似乎还有很长的路要走.
卫星正在成为中国积极防御战略的重要组成部分.利用侦察卫星可以更频繁、更清晰地观察中国的海域.中国增强的太空能力并非仅用于支持单一武器；作为一个动态系统,它也可用于其他远距离平台.中国尚未改变不在海外建立军事基地的政策,因此提高太空能力将能够拓展其力量投送的范围.
此外,太空侦察能力的迅速提高,可以看出中国在卫星发展上走过的特殊道路.过去,中国致力于建造和发射军民两用卫星,而现在的“遥感”系列,以及“实践”和“环境”卫星军用价值更高.同样,中国在太空取得的成功,得益于国防工业的发展模式—在改革关键技术的同时提升效率和性价比.如今,中国发射卫星的步伐加快,硕果累累,因此可能会放宽对开发军用卫星的财政和政治限制.
从战略到战术的转变
中国太空侦察系统建设可以追溯到几个重要事件.1986年,中国制定了国家高技术研究发展计划,也称863计划.这一具有远见的决定是中国应对里根1983年宣布的战略防御倡议（“星球大战”计划）而做出的,旨在提高中国的技术竞争力,保障国家安全,太空是其中的关键领域.中国开始发展军民两用太空技术,包括研发侦察卫星.
美军1991年在海湾战争中的表现,特别是使用太空设备支援作战行动,使中国感到震惊,也刺激中国努力提高太空军事能力.在19951996年台海危机中,解放军既不能对美军2支航母编队在台湾附近的部署迅速做出反应,也不能对其精确定位,处境十分尴尬.因此,解放军下决心要建立遏制、阻止美军在可能的台海冲突中插手干预的能力,其实质是以弹道导弹和其他远程攻击武器为核心,在周边地区形成“反介入”能力,而这些武器必须依赖于一个强有力的太空侦察系统.
上述事件与20世纪90年代中国国防工业的发展变化同步发生,并且部分推动了这些发展.国防工业改革推动了国防的整体进步,特别是一些优先领域的发展,为中国后来在太空取得巨大成就奠定了基石.国防经费增加和新军事变革,促使解放军正在向着以网络为中心的“信息化”军队方向转变—太空已成为战略和技术发展的主要领域.
到了世纪之交,中国的卫星技术突飞猛进.此前,中国的成像卫星要么是返回式,要么是低分辨率气象卫星.中国无法记录与军事相关的数据,并将其迅速传回地面进行分析.1999年,“中国-巴西地球资源卫星”系列（CBERS）首颗卫星发射成功,使情况发生了改变.CBERS-1号能为科学家和军事规划部门及时提供具有中等分辨率的图像.更重要的是,它为今后研发具有更直接军事用途的卫星奠定了技术基础.2000年秋发射的“资源-2A”卫星被认为是中国首颗可用于军事的成像卫星,它能直接将图像传输到地面站.
2006年初,随着第1颗天基雷达卫星—“遥感-1”号发射成功,中国卫星成像能力也向前迈进了一大步.之后,此类卫星数量稳步增长.2008年至今,卫星发射达到一个.2001年以来,中国共计发射了32颗成像卫星可用于目标定位和战术支援,从而推动了卫星侦察从通用性、战略性向具体战术能力的转变.
重建太空王国
使用先进的轨道建模软件,加上技术数据和逻辑推理,我们可以预测中国从太空覆盖既定目标的潜在能力,并对近年来的能力提升进行量化分析.
在模拟实验中,卫星的轨道特征决定了它能否执行侦察任务,这是我们要考虑的主要因素.所有已知的高分辨率侦察卫星都在近地轨道,也就是在离地球表面2000千米以内运行.大多数光学成像卫星的轨道甚至更低,通常离地表只有500千米.因此,许多不符合这一轨道特征的卫星可以排除在外.
另外,低分辨率传感器（例如广谱天气传感平台—“风云”系列）可以排除在外,因为它们产生的图像不够精确,连大型舰船也无法分辨.一般说来,只有分辨率在30米或30米以下的卫星才予以考虑.除了分辨率,传感器有效载荷的类型也是衡量中国天基侦察能力的一个关键要素.尽管高度保密卫星的传感器信息难以获取,但可以从生产企业、发射细节和最终轨道的特征来推测其有效载荷.
最基本的现代卫星传感器为光电型（EO）,其本质是在可见光光谱波段内外工作的数字相机.这些传感器具有高分辨率,传回的图像较易辨别.光电传感器的弱点是易受恶劣天气的影响,而且覆盖范围较小.中国有9颗卫星可列入这种类型,其中7颗肯定具有高分辨率成像能力,剩下2颗可能分辨率较低,但不排除具有军事用途.光电型卫星每隔多长时间能对既定目标成像一次,取决于其视野范围.如果卫星只能对位于其正下方的目标成像,那么两次成像的时间间隔就比较长.通过变换传感器角度或者转动整个卫星,可与卫星地面航迹成最大60°斜角成像,从而增加对既定目标的成像次数.以此计算,在地球上空500千米轨道上运行的卫星,能够在任何时刻覆盖约330万平方千米的圆形区域.由于光学技术的限制,光电传感器最多只能一次对该地区0.05%的区域成像.因此光电型卫星最适合对已知位置的目标成像.在对缺乏特征的海洋进行扫描时,需要依靠大范围传感器将它们引导至正确区域.
和光电传感器不同,云层和闪电对于装备了合成孔径雷达（SAR）的卫星影响不大.合成孔径雷达能提供很大的视界和更多的细节,因此更适合于各种地形和海上搜索任务.和光电传感器相比,合成孔径雷达传感器要消耗更多电力、更多数据带宽,它们的图像在进行分析前要进行更多加工.目前中国已掌握数据传输和图像自动化处理技术,数据获取延迟不再成为瓶颈.在过去20年里,合成孔径雷达卫星已成为中国航天工业的热点.在2006年“遥感-1号”卫星之后,中国发射了至少4颗合成孔径雷达卫星.此外,中国计划到2013年之前将“环境”系列中的5颗卫星装上合成孔径雷达有效载荷,在海洋和CBER平台上也安装几个合成孔径雷达模型.
中国已经进入卫星侦察的第三阶段—电子情报卫星侦察（ELINT）.它最大的优势在于能同时覆盖大片区域.根据中国的分析,美国ELINT卫星平台的旗舰—海军海洋监视卫星（NOSS,也称作“白云”）能够定位方圆3218千米区域的无线电信号,其遥感区域比整个北美还要大.ELINT可以将其他侦察卫星引导至正确区域,以提高其他卫星的效能.在“实践-6号”以及2010年3月的“遥感-9”号发射中,可以看出解放军的ELINT能力.“遥感-9号”卫星的配置和轨道与美国ELINT平台非常相似.
模拟中国卫星
既定目标（如海上的一艘船）在卫星群视野范围内的日均时间是衡量侦察卫星群性能的指标,这一方法考虑到更高轨道的相对优势.仅仅将卫星飞越某个目标的次数相加是不准确的,因为更高轨道的卫星每次飞越目标时覆盖时间更长.中国的极轨卫星两次飞越同一目标的时间间隔根据纬度不同而不同—时间覆盖率在两极附近最高,在赤道附近最低.因此选择测试点最主要的考虑是目标离赤道多远.我们的作战想定为台海冲突,建模所用的目标是位于北纬24°的1艘水面舰艇.分析分为乐观和悲观两种情况.基于用分析图表学会（AGI）卫星工具包（STK）建模的模拟实验,以及从公开文献获得的技术规范,中国卫星平均每天有35次机会覆盖目标.在乐观情况下,对既定目标的日均覆盖时间为4.5小时,或全天时间的19%.比较保守的估计,日均覆盖时间略少于2小时.
这一模拟方法对于了解中国卫星群的发展历程非常有效.通过数据分析能推算出中国卫星对既定目标的日均覆盖率在不断提高.中国卫星侦察能力最大的变化发生在2009年12月,“遥感-7”号发射之后不到1年,日均覆盖率便翻了一番.
尽管每天覆盖目标4.5小时似乎并不多,但将这些覆盖时间进行优化分配,可以提高整个卫星群的性能.例如,如果平均分配,系统中的一颗卫星将有机会每45分钟探测目标一次—对于战术上来说是非常有效的时间间隔.但是实际上,中国卫星两次访问的时间间隔差别很大,这意味着按当前的卫星配置,会时常出现较长的覆盖中断.
美国标准
美国的空间技术（在卫星数量、对大型目标的日均探测时间等方面）肯定比中国先进,但两国差距并不是那么大,但美国军用卫星比中国卫星的透明度还要低.不过,基于公开信息也足以做出预测.根据商业上可以获得的卫星数据库,以及与航天专家、业余卫星轨道爱好者的访谈,本文中的建模对象包括1215颗美国可能用于侦察的卫星,以及34颗提供图像的签约商业卫星.
用以上相同场景（位于北纬24°的水面舰艇）测试,推算出美国卫星具有日均覆盖目标40次的能力.在覆盖时间上,乐观的估计（包括商业成像卫星）为7小时9分钟；悲观的估计是4小时48分钟.
美国自近期发射了几颗卫星后,卫星群的性能大大提升.2010年秋天以来发射了3次卫星：新一代的SAR卫星,“锁眼”卫星和2颗NOSS（ELINT）卫星.后2次发射可能是为了替代陈旧的卫星.SAR卫星也许是未来成像体系（FIA）项目中第1颗（可能也是唯一一颗）发射成功的卫星.FIA项目旨在大幅缩短卫星覆盖的时间间隔,但却引发了很多争议.《纽约时报》称该项目为“美国侦察卫星50年历史上最惊人和最昂贵的失败项目”.2005年,该项目主要部分被取消.
综上所述,即便是在最乐观的情形下,中国监控海洋环境的能力仍远落后于美国,但差距已大大缩小,并有可能通过今后2年的发射计划进一步缩小差距.这种比较并不能完全反映两国将卫星用于战术行动的能力.面对移动目标时,后续通过的卫星还要不断确认目标的身份、位置和向量—军语称之为“目标定位-质量轨迹”.如果不知道目标的大体位置,即便目标在卫星视野范围内,卫星也很难正确地指向目标.因此线索化—也就是由大范围传感器来定位目标大体的初步位置,对于启动和维持上述轨迹至关重要.
美国在这方面具有很大优势,但这一优势很难量化.美国的ELINT和SIGINT（信号情报）传感器可以扫描大片区域,并能为雷达源和通信信号提供粗略坐标.美国现在拥有几颗低轨道ELINT卫星.美国还有放置在对地静止轨道上的大型监听天线.“猎户座”卫星带有巨大的网状天线,直径超过100米,能为地球上大多数位置提供持续不断的ELINT覆盖.被截获的信号可用来寻找目标的基本位置,然后传送给低轨道上更精确的侦察卫星.
即使中国已具备建造类似系统的技术能力,如此重量级和规模的系统也必须等到“长征-5”号火箭2014年完成后才能发射上天.另外,有人猜测中国可能已经在一些军用或商业卫星上装有ELINT或SIGINT设备,但它们肯定无法像美国系统那样提供广泛持久的监测能力.中国可以采取一些办法来迅速提高系统性能,比如对卫星轨道连续进行调整,来更多地访问地球上的目标点.《宇宙飞船和火箭》杂志2009年刊发的一篇文章指出,在30天的任务中,通过一系列微小的轨道机动,将卫星重访时间间隔减少了35%以上,并且仅消耗了相对较少的燃料.在过去2年,中国已经展示了进行复杂轨道机动的能力.2009年10月,西安卫星控制中心调整了卫星的轨道,成功地规避了太空碎片的碰撞.2010年春天,中国媒体报道称,一颗卫星成功地执行了一系列高风险的轨道调整.同年夏天,几颗“实践”卫星进行了高度复杂的临近运动,甚至还可能进行了对接.尽管轨道机动能起到一定作用,但中国的卫星携带的燃料有限,因此这个方法并不理想.
中国正在下大力气研究小型卫星技术.迄今已在10个不同的国防、民事和学术研究项目中发射了大约20颗500千克以下的卫星,并在努力开发发射这些卫星的小型固体和液体燃料系统.此外,中国还在北京和西安建造了专门用于小型卫星的基地.
中国卫星当前和未来的能力
中国成像卫星的迅速崛起具有重要意义.它表明中国的时空侦察能力取得了突飞猛进的进展.尽管中国实现对全球（甚至只是区域海洋环境）不间断实时战术覆盖还有很长的路要走,但如今已能够对静止目标进行经常性的、可靠的覆盖,并具有基本的识别、追踪和定位水面舰艇的能力.中国正在开发的专门武器项目,将从天基侦察系统中极大获益.最直接也是战略上最令人不安的应用是支持反舰弹道导弹（ASBM）的搜寻和追踪能力,用以打击美军航母编队.然而,天基侦察系统不只是支持单一武器；它可以开发成动态系统,适用于多种防御作战想定,具有多个冗余点.它可以用于远程精确打击、隐身技术、损毁评估、联合作战行动以及全面战场感知,成为战力倍增器.成像卫星和其他卫星,包括通信卫星、数据中继和天气系统,特别是“北斗”定位和导航系列一起,构成一个强有力的侦察平台,为拓展“反介入/区域拒止”能力提供支持.
与太空侦察相比,其他侦察平台受技术上的局限,而且无法覆盖广大的区域.因此,太空侦察成为最有效和最多样的解决方案.尽管太空设备难以保护,易受攻击,但是损坏它们的后果和使用传统作战平台（例如水面舰艇、飞机、亚轨道飞行器和地面雷达站）产生的冲突完全不同.太空战争肯定更加危险,因为美国军事和经济高度依赖于太空,太空被视为美国的关键基础设施.在台海冲突作战想定中,美国将比中国更依赖太空.此外,如果战略导弹预警等系统失效,将在极大程度上造成冲突升级的危险（甚至是核冲突）.太空中一方对另一方的攻击会招致报复,在这种情况下,美国受到的损失更大.太空战争如果产生碎片,会给脆弱的轨道环境造成混乱,引发国际社会的谴责.太空系统如此重要但又如此脆弱,因此反卫星攻击比其他海上或陆地上的常规冲突门槛要高.
中国不断增强的太空侦察能力肯定会超越海洋战场.提高反介入/区域拒止能力的天基系统,与支持远程兵力投送、甚至全球兵力投送的系统之间的界限是模糊的.中国的军事学术似乎还没跟上这些发展趋势.解放军内部虽然已经展开讨论,但“近海积极防御”的原则似乎还没有改变.有了天基侦察系统,中国不仅将增强抵御航母入侵的能力,远程兵力投送的能力肯定也会提高.
向军事用途转变
中国卫星成像能力呈数量级增长,这表明太空系统可以向更专业化的军事用途转变.中国的卫星项目清楚地沿着这条道路向前发展—最大程度地发挥军用和民用的潜力,但更强调后者,包括“风云”、“环境”、“海洋”、“北斗-1”、“实践”、“返回式”、“资源-1”系列、“东方红”通信卫星平台,以及大多数小型卫星实验都是如此.而过去美国和俄罗斯太空项目的发展方向完全相反.一些用于预警、侦察、核试验探测和全球定位系统（GPS）的早期卫星系统纯粹是军事用途.它们的军用项目和民用项目在开发以及指挥控制方面差别很大.
在20世纪80年代中期提出发展军民两用太空项目,并主要着眼于民用,这为中国太空活动奠定了主基调.载人航天计划是最明显的例证,五年计划和国家太空政策白皮书更坚定了这一模式.原因可能在于：将国防现代化放在四个现代化的末位,造成解放军及国防工业经费受限,无法维持专门的太空军事项目.此外,中国从民用卫星技术中获益良多.偏远地区缺少通信基础设施,需要更好的土地和海洋管理,以及灾害的早期预警系统.在这些方面,卫星技术对于民事应用来说非常重要.直到90年代中期,中国对于自身安全环境的评估,甚至在台湾问题上,态度都相对温和,这进一步降低了在太空开发军事项目的必要性.
然而,“遥感”系列一反过去的模式.“遥感”平台可能并不是中国首次尝试建造专门军事用途的卫星.这一趋势自2000年9月“资源-2A”卫星发射以来就开始了.中国以前的一些返回式卫星同样能够提供战略图像.然而,“遥感”系列似乎产生了一个质的转变.“遥感”卫星的技术规范、时间覆盖率、冗余度和轨道配置,都显示这是一个更具备军事用途的项目.此外,“遥感”系列比中国其他卫星项目密级要高,也表明出于国家安全目的需要更多地控制相关信息.
中国对所有卫星的监管也完全由军方控制,解放军两个总部机关直接开展合作,对卫星实施指挥控制.有证据显示,一些卫星的指挥控制将针对特定任务进一步简化和区分.建造更多的沿海地面站,强调将ELINT和雷达相融合的重要性表明解放军正在开发一个以天基侦察为核心的紧密融合的信息环,用来为导弹定位、评估损失和整体战场感知提供数据融合支持.
中国的军民两用策略造成卫星的监控和使用情况十分复杂.尽管卫星发射装置和在轨怎么写作几乎都在解放军的管辖范围内,但是大多数卫星项目的数据应用和管理受到许多部门不同程度的控制.从解放军主导开展的救灾活动中,可以看出质量参差不齐和数据分享混乱所造成的问题,证明了有必要简化对卫星系统的领导权.
工业计划：效率和革新
跟踪研究中国卫星项目,可以帮助了解中国当前和今后的太空军事能力.和其他太空大国相比,以前中国卫星发展速度并不快.前40年（19602000年）,中国只发射了约40颗卫星.在21世纪前10年,中国加快了发射卫星的步伐,共发射了70多颗卫星.2010年,中国第一次和美国在年度卫星发射数量上并驾齐驱.中国最近发射的“遥感”系列具有更为直接的军事价值,但它们只是中国宏伟太空计划的一部分,该计划还包括通信系统、数据中继、定位/导航、气象、海洋观察、救灾、立体成像、月球和太空探索以及科学实验.中国在几项主要技术（例如SAR、高分辨率光电设备、大范围监测系统如ELINT）方面取得了很大进步.中国的航天工业企业和许多民营企业、院校科研机构通力合作,开发了许多小型平台（包括小型、微型和纳米级卫星）.这些平台上携带的有效载荷也越来越小、越来越复杂.还有一些关键太空技术也已取得突破,包括小型卫星的编队运行能力,近距机动能力.这些进步证明中国有能力进行体系和局部创新,但还算不上革命性创新.
同时,中国通过共用平台,将成本效益最大化.最明显的例子是中国的多个卫星项目都采用了共同的数据总线.近年来,中国为其通信、成像和微小卫星开发了新的基本总线,但仍然是以过去的平台为基础改进而成.中国的太空计划强调高度标准化、模块设计和批量生产,以迅速增加卫星的数量.例如,“东方红-3/3A”平台用于大约20颗军用和民用通信卫星,来进行定位/导航、探月和数据中继.尽管美国的商业卫星也倾向于共用平台,但美国的军用卫星却是朝着昂贵的专门系统方向发展.
对于中国来说,共用平台似乎很经济,这大大缩短了单个卫星的研发周期.在中国卫星发展的前几十年（上世纪6090年代）,新的卫星研发需要1315年.中国返回式卫星项目（FSW）和“东方红”项目前几个平台的开发都基本符合这样的周期.但是从90年始,新的卫星项目研发时间减少到610年.
“返回-2”号卫星—第一个具有轨道机动能力的平台,于1992年首次发射,据说整个过程仅用了28个月.使用“海洋-1B”平台的后续卫星开发时间也大大缩短.但是在某些项目中,情况正好相反,因为技术投入更为复杂.
革新和跨越式发展的战略非常重要,它推动了技术突破,提升了中国国防能力,受到了外部观察家的极大关注.然而,利用自身成熟技术来稳步提高国防能力也同样重要,中国在这方面做的很出色.“遥感”系列卫星升空频率越来越高,表明中国正利用成熟的技术平台,搭载越来越复杂技术设备.中国正在迅速建成一个具有很高时空覆盖率的天基侦察系统.
中国卫星侦察能力前景如何?过去2年,中国发射了相当数量的卫星,这一模式可能会延续下去.中国已经掌握了基本传感器技术,能开发成本效益较高的平台,并且基于这些平台增加在轨卫星的数量.中国今后也许想建造更庞大、更复杂的系统,但这样的系统更昂贵,需要更长的研发周期.目前中国关注的仍是规模较小、开销较少的平台.此外,短期内中国并不迫切需要迅速提高目标定位、追踪和战场感知能力.
其次,从中国角度看,尽快建造一个强有力、高冗余度、具有军事用途的太空系统,具有战略意义.中国急需提高“反介入/区域拒止”能力,包括为导弹部队精确定位和追踪、战场感知和联合作战能力,这需要优先发展遥感平台.中国打造天基侦察网络,就表明其已经拥有反介入能力.最后,根据中国正在实施的所有卫星计划,有理由相信,中国天基侦察网络的建设步伐将与中国在太空的雄心壮志保持同步.
中国不断增强的天基侦察能力,预示着未来其势力会向全球延伸.一个强有力的侦察系统及其支持的军事系统,将成为解放军远离本土海岸线行动能力的重要组成部分.不过,中国否认其有任何兵力投送的意图.中国强调其一贯坚持非进攻性的、自我防卫的军事战略,包括“不干涉”政策（指不在海外驻军或建立军事基地）.
当然,中国增加太空设备与兵力投送之间并没有直接的因果关系.没有一整套军事、政治和外交政策的支持,仅靠增加卫星数量,意义不大.但是,意图和政策会相互交织,且受到不断变化的国内和国际环境影响.实现国防现代化,将使中国更加自信,从而促使其国家安全政策和战略发生改变.卫星实时侦察能力几乎可以同美国相提并论.”