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从军事应用看卫星的弱点与改进
作者:朱毅麟    文章来源:鼎盛王朝    点击数:    更新时间:2005-7-16

军用卫星在1990年代以来的海湾战争、波黑战争、科索沃战争、阿富汗战争及最近的伊拉克战争中,大显身手,为拥有卫星的一方迅速取得战争的胜利,起到了决定性的作用。

  卫星越来越受到航天大国的重视。航天大国在军事上、战争中对卫星的依赖越来越强烈。伊拉克战争进一步表明,美国及其盟军,如果没有GPS系统为其部队、飞机、导弹精确导航定位,没有侦察卫星提供高分辨率图像,没有电子侦察卫星提供雷达和通信情报,没有预警卫星实时发出导弹发射警报,没有通信广播卫星为前线指战员快速传递作战命令及其他信息,他们不仅不会拥有战场上的优势,而且将寸步难行;不仅不能速战速决,而且完全可能重新陷入一场类似1960年代越南战争的无止境的消耗战。

  卫星的应用范围已从过去为战略服务,扩展到现在既为战略服务,又为战术、战役服务,还能直接为战场上的指战员服务。军用卫星系统已从过去作为主战武器装备的支援保障系统,升格为主战武器装备的配套系统,进一步将发展成为具有实战能力的、攻防兼备的天基武器系统。

  卫星主要是利用其在太空相对于地面的高远位置的特点,获取信息,传输信息,分发信息,测绘地图,提供导航基准,为高效运用主战武器装备或提高指挥作战能力提供支持。它不受国界、领海、领空的限制,摆脱地理环境与气候条件的约束,不受来自地面常规武器的威胁,所以具有快速、可靠、安全等优点。这乃是卫星在军事和战争中地位和作用节节上升的重要原因。

  卫星的脆弱性

  但是,世界上一切事物无不具有两重性。人们在利用与赞美卫星的独特功能的和高超性能的同时,不能不注意到它存在的弱点和缺陷。卫星在军事应用,特别是为战争服务方面的主要不足可以归纳为以下三个方面:①缺乏快速反应能力;②墨守成轨,缺少机动灵活性;③脆弱易损、且不可维修。

  缺乏快速反应能力 常言道:“兵贵神速”。在战争和突发事件中,对任何战斗人员或武器装备的要求是“召之即来,来之能战”,刻不容缓。这就是说,一旦接到命令,军用卫星或其他航天器,要在几小时,最多一、二天内发射升空(当然,要求在几分钟内发射是不现实的),而且在进入预定轨道以后能立即投入工作,执行预定的任务,而不需要经过几十天的在轨测试后,再交付应用。

  但是,迄今为止,除少数商业通信卫星公用平台可小批量生产外,卫星基本上是单件生产,“一颗星一个样”。即使以标准化的公用平台为基础制造,卫星上的军用有效载荷因任务很不相同而没有实现通用化、系列化和模块化,尚不能“按需剪裁”。即使有效载荷和平台诸事俱备,完成总装、测试、试验和交付一颗卫星,也至少需要十天、半月。

  至于卫星及其运载火箭的发射,自有航天史以来一直是影响卫星快、好、省地开发和利用的瓶颈:准备时间长,发射成本高,安全风险大。卫星与运载火箭从运抵发射中心开始,需经装配、测试、转场、加注燃料直至发射,一道道工序快则十天半月,慢则长达数月。如用航天飞机发射卫星,地面准备时间更长、发射成本更高。这种情况远远不能满足战场、战役和其他突发事件对快速反应的需要。

  由多颗微小型卫星组成的星座由于具有易于实现全天时、全球覆盖和多方位、多角度获取信息的优点,未来必将得到广泛应用。当星座中有卫星失灵或遭敌方破坏,就应尽快补发卫星以保持星座的完整。目前,用搭载现有的大、中型运载火箭的方式发射微小卫星,是“杀鸡用牛刀”,既不经济也不易满足星座的轨道要求。尤其在战争或突发事件中,若不能在几小时或一二天之内发射替补星,势将贻误战机,甚至造成难以弥补的损失。

  墨守成轨,缺少机动灵活性 《中国大百科全书·航空航天卷》给出的航天器的定义中说,航天器“基本上按照天体力学的规律运行”。这就是说,包括各类卫星在内,所有的航天器都是像太阳、月球、行星等天体那样,按天体力学的规律运行的。卫星一旦进入预定的环绕地球的轨道,它就严格按开普勒定律运行。轨道在空间基本上是不变的,地球自转是恒定的,所以,卫星相对于地球的运动在地面上的投影即星下点轨迹也基本上是不变的(由于地球扁率和日月摄动的影响,会有微小的但可以测算出的变化)。任何卫星一旦进入轨道后,人们在地面可以用光学和无线电观测设备跟踪它,少则几小时,多则一二天就可以测算它的轨道,并且对卫星以后经过(过顶)的地方和时间作出精确预测和预报。

  既然卫星从地球任何地方过顶的时刻是可以预知的,卫星的行踪是完全暴露的,不存在隐蔽性。敌方对那些用于侦察、监视、窃听预警、测绘等军用卫星,就可以有计划有步骤地加以防范,例如,在卫星“过顶”时刻,暂停户外有关活动,中止发射无线电信号,或实施伪装和掩盖,避开卫星的侦察、监视、窃听或摄影,致使卫星无有武之地,或者劳而无功。

  卫星虽然也可装上变轨发动机,利用机动能力改变运行轨道,但一般只采用改变轨道高度,而不改变轨道倾角,因为改变倾角,需要消耗的推进剂太多。改变轨道高度不能改变星下点轨迹,却能改变过顶时刻和重访周期,但用不了很长时间,新的轨道数据就被对方掌握了。

  机动灵活性是武器装备应有的一个重要特点。君不见,近年来,在航空领域,无人机异军突起,迅猛发展,在历次局部战争冲锋陷阵,大显身手,受到军方的极大重视。一个重要的原因是,无人机随时可起飞,降落,改变般线,具有快速反应,机动灵活的特点,而同样是用高科技武装起来的、高度自动化的“无人星”,与其相比,显然“迟缓笨拙”得多。

  脆弱易损,且不可维修 卫星为了减轻发射重量,降低发射成本,它的结构总是按照优化设计,在保证必要的刚度和强度条件下,尽量做得又薄又轻。卫星不能像地面或空中的军事装备那样不大计较重量,采用坚实的结构,最外层的蒙皮可以有一定厚度,甚至装有铠甲。卫星是非常“娇嫩”、易受损伤的,不仅在导弹或弹片攻击下会“粉身碎骨”,而且即使一片1cm大小的空间碎片也会使它瘫痪,甚至“命丧黄泉”。尤其它的不得不裸露在太空中的大面积太阳电池阵(电源)和一些敏感器的光学探头更是极易受到损伤的薄弱环节。

  此外,如所周知,卫星远在太空轨道上,一旦失灵或受损,是无法维修的。即使有可能(例如派航天员乘航天飞机上天)进行在轨维修,其时间之长、代价之高也是无法承受的。

  正是由于上述这些弱点的存在,卫星的功能和作用受到一定程度的削弱,同时也容易受到敌方的攻击和破坏。

  增强与改进卫星航天系统的途径

  世上没有十全十美的事物。优点和缺点是一对孪生姐妹。人的主观能动作用就在于发扬、利用事物的优点,限制、改造它的缺点。

  军用卫星目前是为战争、战场提供支援和服务的工具,是为主战武器配套的装备,今后将发展成为现代武器装备的组成部分。要使卫星更加高效、有力地为军事和战争服务,迫切需要认真研究,克服和解决卫星反应慢、不灵活、易受损和不可维修等缺点的途径。

  头号航天大国美国在历次局部战争中,每次都动用几十颗军用卫星以及民用和商业卫星,深刻感受到卫星,航天系统的好处,进一步认识到

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