中国侦察卫星技术突破!分辨率是美国锁眼10倍,美军将再无隐私

科罗廖夫 2025-02-25 18:16:16

对运行在太空中的光学侦察卫星来说,如何克服各种困难获得尽可能清晰的地面影像,可以说是一个没有止境的挑战。近期一些外媒报道称,中国科学家在光学成像领域取得了惊人突破,应用新型激光技术开发出一种可以在远距离捕捉超高分辨率图像的技术,其精度之高可以在低地轨道上进行人脸识别,俄罗斯媒体认为其分辨率是美国KH-11“锁眼”侦察卫星的10倍以上,只要运用得当,一切暴露在地表的美军基地和设施或许都再无秘密可言。

(《南华早报》认为的青海湖试验)

《南华早报》的报道显示,中国科学院空天信息研究院的团队在青海湖进行试验,合成孔径激光雷达系统放置在青海湖北岸,目标是101.8公里处南岸的反射棱镜阵列。最终在最佳气象条件下,这部合成孔径激光雷达系统成功从100公里外拍到了毫米级分辨率的图像,并证明能够快速发现1.7毫米大小的细节,测量距离的误差则缩小到15.6毫米。

在《中国激光》杂志上,空天信息研究院团队陈述了如何实现这一目标。从《南华早报》引用的文章内容来看,是通过将激光束分散在4×4微透镜阵列上,而系统的光学孔径从17.2毫米扩大到68.8毫米,用这个方法解决了孔径大小与视场之间的问题。

(据称是合成孔径激光雷达)

这个问题简单来说其实是所有光学系统都面临的矛盾,就是增大孔径会带来更高的分辨率和更好的低光性能,但同时会减少视场也就是能“看”到的范围,只用增加孔径的办法不太可能完全解决这个问题,但《南华早报》也语焉不详,所以推测空天信息研究院团队还用了其他办法来平衡视场大小与分辨率之间的矛盾。

至于如今进行更为精细的测距,从报道内容来看是采用激光模块发射频率超过10千兆赫的信号,同时保持了比较窄的色谱,得以实现在远程精确测量的同时,还能保持水平细节的检测能力。

(卫星镜片,加工难度一看就不低)

实际上美国也在此方面有相当可观的发展,2011年洛克希德·马丁公司实现了1.6公里外约2厘米方位分辨率,但空天信息研究院的这次成果,完全不同于使用微波的合成孔径雷达,可以说比洛马的产品更先进,而且用途也不仅在军事方面,比如《南华早报》引用一位科学家的意见,称在如此高清的分辨率下,可以轻松检测微小流星或太空垃圾对航天器太阳能电池板的损坏位置。

虽说是个难以置信的奇迹,但客观来说,这项技术还在进一步开发和测试中,就算投入实际运用,激光成像的质量也会受到多种制约,比如大气湍流和散射,包括大气中的常见物质如水汽和二氧化碳,在污染重的地方还有颗粒物等等,都会影响激光雷达的成像效果。

此外,数据处理、系统稳定和电力等主观因素,目标特性和电子干扰等客观因素,都会产生不同的影响,空天信息研究院团队如果确实要让合成孔径激光雷达继续发展,征途还是充满挑战的。

(KH-11“锁眼”,其实就是“哈勃”的原型)

不过就如同俄罗斯媒体的观点,即使仍然需要进一步巩固和发展,“在500公里的高度实现了2毫米的分辨率”依然威慑力十足,比久负盛名的美国KH-11“锁眼”都要强。

“锁眼”是美国国家侦察局(NRO)在1976年发射的高分辨率光学侦察卫星系列,后续改进型一直持续到90年代,近地点约250到400公里,97°到98°的倾角实现全球覆盖,可见光波段下地面分辨率约10到15厘米,也可能具备夜间成像和部分穿透云层的能力。

“锁眼”之所以在数十年中称为美国用来侦察其他国家的王牌,除了在当代都堪称可怕的分辨率,还有两个意义重大的技术突破。首先是2.4米口径的主镜,已经与哈勃太空望远镜的直径相当,据说还专门针对地面观测进行了优化,表明美国在超大直径光学望远镜技术和工艺方面都比较成熟。

第二就是“锁眼”以电荷耦合器实现数字成像,并可以实时数据传输,当时苏联的光学侦察卫星虽然也开始采用数字成像和实时数据传输,但最高分辨率也有0.5到1米,传输速度和质量也稍逊“锁眼”。

(“吉林一号”拍摄的美军航母照片,或许用不了多久就可以给美军航母上的水兵人脸识别了)

这些媒体都没有提到,但重要性同样不低的,是空天信息研究院的合成孔径激光雷达如果真的实现毫米级分辨率和测量误差,那么很多原本可以欺骗光学侦察卫星的伪装手段大概就要完全失效了。

这些伪装手段也不复杂,就是常被用来调侃“一个人举起一辆坦克”的充气式假目标,在光学侦察卫星分辨率较低,或者只能依赖航拍侦察的情况下,这些充气假目标相当有用,平时能让敌方误判己方某类装备的实际数量和部署方向,战时也能让敌方误判进攻或防御,二战时美英就用过这一招,成功让德国误以为加莱才是第二战场开辟地点。

但如果未来中国的光学侦察卫星可以实现毫米级分辨率,这种充气式假目标做得再逼真也只是徒劳,结合美军正在推进分散式部署策略试图在第一、第二岛链与解放军对抗来看,美军打算用假目标消耗解放军的火力,或者用假目标掩护真目标之类的办法,大概也不再有什么用了。

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