一、衛星遙感在現代戰争中的必要性
2月底爆發的俄烏沖突日漸焦灼,影響不斷擴大,國際社會各界對沖突現狀關注也日益增加。
據arstechnica網站3月2日消息,烏克蘭副總理兼數字轉型部長米哈伊洛·費多羅夫(MykhailoFedorov)在尋求烏克蘭戰區實時遙感資料的信件中明确提出,希望商業衛星營運商“向烏克蘭武裝部隊提供實時高分辨率衛星圖像,向烏克蘭武裝部隊提供實時SAR衛星圖像”。烏克蘭希望通過SAR衛星資料擷取有關俄羅斯軍隊和車輛動向,幫助烏克蘭軍隊及時作出反應。
美國科羅拉多州私人衛星公司MaxarTechnologies從數周前就開始釋出烏克蘭熱點地區的衛星圖像。俄烏沖突正式展開後,該公司的衛星圖檔更是大量出現在網絡上。由于烏克蘭的空域已被限制,沒有民用飛機飛行,不再有空中拍攝的圖檔,Maxar的衛星圖像立刻變得炙手可熱,成為網友、記者了解分析烏克蘭沖突情況的最佳工具。
2月27日,大陸商業衛星“海絲一号”擷取烏克蘭文尼察空軍基地圖檔,經解譯分析研判後,發現文尼察空軍基地的跑道遭受火力打擊。該基地原跑道全長2500米,在遭受火力打擊後跑道的有效長度變為1600米左右。
遙感資訊作為空間軍事資訊保障,已成為現代化的一項重要内容,對于現代軍事鬥争的重要不言而喻。人們把航天偵察稱之為“情報之源”、“戰略核力量的組成部分”、現代戰争的“神經中樞”和戰争舞台上的“克星”。
回顧遙感軍事應用的曆史,1960年8月11日,美國在曆經多次失敗後,首次将航天遙感膠片回收成功。遙感圖檔一舉揭露了美蘇飛彈差距——把美國中央情報局估計的蘇聯已部署洲際彈道飛彈數量,從400枚核準為14枚。遙感衛星的偵察能力令決策者、軍界驚歎不已。
冷戰時期,美蘇兩國争相開始對地球的外層空間進行軍事利用,圍繞地球軌道運作的衛星、空間站、航天飛機及其他航天器,都被頻繁地賦予軍事任務。蘇聯解體後,随着航天基本技術的日臻成熟,世界航天開始從太空競賽和太空軍事化,向全面推動社會經濟發展和軍民融合發展轉型。
已經發生的幾場高技術戰争證明,現代戰争為衛星遙感的應用提供了更加廣闊的天地,衛星遙感軍事應用的廣度與深度都提高到一個新階段。
随着市場需求的增加和遙感技術的提高,為了更精确和更快速地進行遙感觀測,獲得具有可靠性與時效性的遙感資料,遙感技術高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率的“三高”新特征已經越來越明顯。
目前,國内外大部分遙感星座集中解決了遙感高空間分辨率問題,但為實作特定場景作戰的實時特殊需求,具有較強的緊耦合性。
一方面,遙感衛星系統受到資料傳輸弧段及地面測控與資料接收範圍的限制,導緻定制化遙感資料服務時限最快需要24小時。
另一方面,在雲雨天氣頻發地區,光學遙感衛星資料擷取困難,分開規劃光學和微波遙感衛星星座設計,不具備協同對地觀測能力,影響遙感衛星應用拓展。
是以,構造高時間分辨率、彈性抗毀的大型遙感星座,實作多源遙感資料的高頻次擷取、傳輸和處理分發,将極大地豐富偵查資訊源,幫助現代戰争取得勝利。
二、衛星遙感在現代戰争中的應用現狀評析
(一)衛星遙感在現代戰争中的應用場景
1.軍事目标偵察
軍事目标偵察包括軍事目标捕獲、定位、監視、判讀、預警等。是目前最為有效、最為安全,同時又是最可靠的偵察手段。
大視野的衛星遙感圖像在軍事目标偵察中獨具優勢。通過目标判讀識别和情報分析等過程,可以實作軍力部署偵察、目标變化分析、戰鬥力評估、戰場态勢監視、打擊效果評估等軍事應用。具體目标偵察包括對目标打擊前的偵察、打擊中的偵察和打擊後的偵察。
(1)打擊前:情報偵察
遙感衛星星座可對全球實施全天時、全天候的偵察,可監視核電站、機場跑道、飛彈發射井、武器試驗場和防禦設施等目标的情況,及部隊集結和武器部署等軍事活動情況;可大範圍擷取敵方縱深目标的類型、分布和地理坐标等詳細資料,進而确定目标的性質、位置、數量,有助于制定軍事行動計劃。目前利用遙感衛星收集軍事目标資料,已成為情報收集的一個主要手段。
在本次俄烏戰争中,大陸遙感公司通過擷取的烏克蘭地區衛星遙感影像,利用遙感解譯技術,提取出切爾諾貝利核電站、重要機場等重要軍事設施。

AirFast平台擷取的烏克蘭地區影像和切爾諾貝利核電站解譯結果(來源:中科衛星公司)
(2)打擊中:目标變化分析
偵察目标變化分析是基于同一目标多時相影像的對比分析方法,是目标跟蹤監視、分析判斷其發展變化趨勢的基礎,在軍事目标部署變化、戰場偵察監視、打擊效果評估、突發事件和災害救援等情況下均能發揮重要作用。
在本次俄烏戰争中,通過對“海絲一号”SAR遙感衛星于當地時間27日晚擷取的一張衛星圖像顯示,文尼察空軍基地的跑道遭受火力打擊。
海絲一号擷取的烏克蘭跑道(來源:天儀研究院)
(3)打擊中:重要目标動态監視
利用遙感衛星能發現絕大多數軍事目标:火炮、飛機、車輛等單件武器裝備,也可密切跟蹤戰争發展過程中敵我雙方的态勢和變化。
例如,通過“海絲一号”擷取的SAR遙感衛星可以看出,距機場約1公裡附近有大規模俄軍車隊集結。
安東諾夫機場(30.198E,50.601N)(來源:天儀研究院)
(4)打擊後:效果評估
打擊後,利用遙感衛星對目标進行打擊效果評估,這樣不僅可減少重複打擊造成昂貴的、精确打擊武器的消耗,也可在打擊未達到預期效果時,組織新的打擊,将目标徹底摧毀,并為後續打擊行動确定目标。
2.軍事測繪應用
軍事測繪應用包括目标地區的坐标定位和作戰地圖擷取。
為了保障飛機、潛艇、飛彈等重要軍用裝置的導航誤差和遠端武器命中精度,利用航天遙感技術開展精确的大地測量,以建立全球統一坐标系統和測制目标地區的地形圖,保障決策者了解戰區地理形勢,掌握戰場地形情況,服務部隊在作戰和訓練中正确利用地形以及技術兵器準确定位,充分發揮射擊效能。
3.戰争潛力評估
戰争潛力評估是利用遙感衛星開展戰場資源勘察與戰争潛力評估。
例如,開戰前,利用遙感衛星對交戰國的地形、道路、橋梁、電站、冶金、機械、石油、化工、通信、農田、水利等作戰支援設施進行勘察、測繪,估算對手的綜合實力,進而推算出其在戰争中的可持久性,做到知己知彼,争取百戰不殆。
4.戰時氣象保障
影響戰争的因素很多,天氣就是其中之一。
現代戰争都是多兵種聯合作戰,需要陸、海、空、天、電一體化協同作戰。風速風向、降水、溫度、海浪及雲霧等氣象條件對艦艇、飛機等武器裝備的性能發揮有較大影響。利用氣象衛星對戰争發生地區開展風、雲、雨、霧等天氣準确的預測預報,為部隊提供可靠的氣象保障,有助于轟炸規劃的制訂及對衛星拍攝特定目标的時機選擇。
(二)衛星遙感在現代戰争中的應用短闆
1.目前在軌遙感衛星數量“看起來多,用起來少”
近年來,随着國内外多個民、商遙感衛星系統建成,遙感衛星資源短缺、歐美遙感資料源的壟斷局面有一定程度緩解。但在軍事應用中,遠沒有到“好用”和“夠用”的程度。
通過梳理目前國内外300多顆遙感衛星資源,受空間分辨率、重訪周期、過境時間和複雜環境穿透能力的影響,在大部分軍事應用場景下,受各種條件制約,這300多顆遙感衛星多數不宜用。集中反映在:
上午衛星居多,下午過境的可用星較少;
以光學衛星為主,缺乏雷達、紅外、微光等軍事應用需要的載荷;
其次衛星管理分散,效能發揮不充分,缺乏統一的軍民應急響應機制,協同觀測難度大。
總體來說,客觀現狀是,可用衛星數量少,在軌衛星缺乏協同、共享與運管機制等,導緻在軌衛星在軍事應用中效能發揮不充分。
2.遙感衛星的時效性限制了軍事應用場景的開發
目前,少數采用地球同步軌道的遙感衛星,可以對某特定區域實作24小時不間斷觀測和資料實時傳輸,但由于軌道高度高,這類遙感衛星分辨率較低(分辨率大多在百米級),且造價昂貴。
大多數遙感衛星采用低軌道,如太陽同步軌道等。由于距離地面較低,易于采用低成本載荷實作高分辨率對地觀測效果(例如,低軌小衛星實作亞米級的光學或雷達成像技術,已經非常成熟)。但由于低軌衛星與地球處于高速相對運動,在缺乏有效的空間資料傳輸網絡的支撐下,必須依靠衛星地面站進行資料接收。是以,地面站的全球分布組網情況決定了資料接收的實時性。
受建站條件和國際網絡通信條件等限制,遙感衛星在軍事應用中的資料回傳存在極大的延遲(通常是小時級)。同時受衛星重訪能力、觀測需求沖突和觀測條件等限制,對于指定區域的觀測頻次常以天、周、月計,以緻遙感應用總是需要使用過去的資料(存檔資料)解決目前的問題。
缺乏即時的遙感資料有效供應,成為遙感軍事新場景應用的主要瓶頸。
3.遙感衛星的處理性能制約着軍事應用的服務水準
遙感衛星領域,發揮軍用偵察能力最主要的目的是為了擷取軍事情報,而且不斷追求及時準确、清晰直覺、安全可靠等諸多嚴苛的标準和要求。民用或商用技術裝備應用于軍事領域時,同樣需要滿足這樣的标準要求。
但民商遙感衛星在應用層次,多為接收後處理,擷取精準情報的周期長;其次對于開展重要軍事目标的偵察以及戰況評估時,使用自動解譯和提取算法生成的基礎地理資訊産品,仍需經過人工校對與修正,智能化與自動化水準有待提高,缺乏在有限星上能源基礎上的實時資料處理能力,難以滿足現代戰争的軍事應用需求。
三、即時遙感衛星在現代戰争中的價值效能
即時遙感衛星是指能實作全球任意目标分鐘級重訪,任意地區遙感資料小時級擷取的遙感衛星;一般包括可見光、SAR、熱紅外、高光譜、微光等多種類型載荷;通常融合了星上智能處理、星間鍊通信或高軌通信、天地融合的資料分發等多種高精尖技術,打破了原有衛星間的資料共享壁壘,能夠實作軌道、傳感器、通信等各種資源的綜合、高效利用。
即時遙感衛星不僅可以提供一體化的偵察、導航、作戰指揮等服務,也可以為海陸空通信、導航、應急救援、氣象預報等提供全方位、實時化的保障,使海-陸-空跨次元軍事應用服務成為可能。
(一)即時遙感在現代戰争中的軍事價值1.精導保障
精導武器作戰需要測繪保障資訊支援。目前精導武器所需的測繪保障資訊,都是在戰備階段常态化制備,周期長,保障效率低。面對未來作戰場景的多武器叢集打擊、多波次打擊等作戰場景,戰前階段需要對精導武器所需的測繪保障資訊實時快速更新,以适應未來戰場環境複雜和實時變化的需要。利用即時遙感衛星可提供精導數字圖快速更新、建築物三維模型精細化建構(帶紋理)、DSM/DEM自動化快速生産等,使目标三維場景建構上,有多資料源保障的同時,時效性和精度更高,提高遠端精打資訊保障能力和精導武器作戰效能。
2.戰場保障
無論是精導武器遠端精打,還是軍兵種聯合作戰,需要準确、實時的戰場環境和戰場态勢資訊提供支撐。
目前戰場威脅情報多以曆史靜态資訊保障為主,戰場環境态勢更新效率低,尤其對于移動目标的威脅分析較為滞後,無法實時動态更新,基本處于“有态無勢”的狀态。
在戰場複雜環境、目标狀态變化和戰術臨機調整場景下,利用即時遙感的快速偵察能力,準實時更新戰場環境和态勢變化,為作戰指揮員戰術部署、戰術臨機調整、精導武器突防提供決策參考和靶向支撐。
3.目标保障
針對敵軍目标的多元特征分析,目前多以仿真為主,缺乏真實可靠的實測資料驗證仿真模型。
利用即時遙感搭載的多類型傳感器,持續對敵方重點目标進行長期偵察,積累特性資料成果,形成目标多元特征資料集,開展敵軍目标的電磁散射、紅外等特性分析,為全軍精導武器作戰提供基礎支撐。
其中雷達衛星偵測可用于偵察目标電磁散射特性;高光譜衛星偵察可識别敵方僞裝目标,反演目标材質,分析易損部位;紅外衛星偵察可擷取目标的紅外特性。
4.戰略預警
目前戰略預警存在預警時間長、精細度不夠、定位精度不高的問題。
即時遙感利用預警、跟蹤和即時資料回傳能力,與多域偵察手段相結合,互相支援、引導偵察、資訊融合,為戰略預警提供要素更加豐富、定位更加準确多源資料支撐。
面對敵方戰略轟炸機、飛彈武器等重點目标時,除了發現敵方位置,即時遙感衛星能夠更加精準地定位目标類型、威脅,分析其作戰意圖和航迹,實作對戰略預警目标的多元認知,決策者可以根據更加詳細的預警偵察情報,制定更加準确詳細的應對政策。
(二)即時遙感在現代戰争中的效能分析1.實時傳輸,偵打一體
實時戰場資訊是軍隊實施作戰行動的先決條件,利用即時遙感準實時、廣覆寫、多載荷、多譜段、高智能等優勢,結合其他偵察手段可以把當時擷取的情報,實時或近實時地傳輸給指揮中心和武器打擊系統,将即時遙感衛星應用服務和遠距離、高精度、大威力的毀傷兵器內建于一體,在對目标進行偵察的幾十分鐘甚至幾分鐘後,可将制導武器導向目标,大大縮短了偵察、決策與打擊的反應時間,實作了從傳感器到射手的無縫連結,保障軍事偵察與作戰。
2.全時運轉,多譜截獲
即時遙感衛星軍事偵察手段具備了全天候、全天時、僞裝識别和實時傳送的偵察監視能力。從業人員可在室内觀察衛星覆寫區域的滾動式圖像,也可高速錄像,實作了對戰場态勢的即時感覺。
雷達成像衛星能夠穿透雲霧,克服雨、雪和夜暗,即便遇到惡劣天氣,仍能清楚監視敵軍地面部隊的動向,實施全天候的偵察,保證對敵軍的精确打擊。
在對電子頻譜的偵察上,即時遙感衛星搭載的多光譜、高光譜、紅外、微光等多類型遙感裝置的出現,使軍隊具備了對電磁波的多頻譜截獲能力。
3.全維偵察,效能突顯
即時遙感衛星在現代戰場上,可發揮全維部署的優勢。不僅從不同空間、不同視角監視戰場的每一個行動,避免“透視”上的死角,而且還可以做到與其他偵察技術手段取長補缺,互為補充,互為認證,增強戰場的偵察能力,從接收到的全方位、大縱深的情報資訊中分析情報的真實性。
在固定和移動多元目标偵察方面,利用即時遙感衛星可快速通路全球任意目标點的特性,對陸上時敏目标、陸上固定目标、海上移動目标開展動态的目指資訊以及長時間持續跟蹤監視,一旦任意衛星探測到目标,通過低軌衛星星間鍊或高軌通信,加上星上智能資料處理與天地融合的網格化資料分發手段,實作資料快速回傳,可達分鐘級的快速重訪效能,滿足軍事應用的快速響應和遙感圖像“即拍即得”。
四、展望
随着人工智能、人機協同、大資料等技術快速進入戰場,以及衛星空間分辨率和重訪能力的迅速躍升,未來複雜戰場背景下,新一代武器裝備将對遙感資料需求必将産生爆發式的增長。是以,統籌軍民衛星資源,建構幾百甚至上千顆衛星的天基實時監測系統,對動目标和戰場環境的即時動态監視将成為軍事應用的主流發展趨勢。軍事情報服務在其未來發展中,将把運用自動化與人工智能技術,拓展資料源、豐富即時軍事應用産品作為發展重點,以更低的成本、更短的周期提供智能軍事服務,以補充、保障和滿足軍隊在現代戰争中對衛星遙感的能力需求。