爱华网 1956年1月30日，苏联政府通过了关于研制人造卫星及其运载火箭的决议。随后不久，苏联国防部下达了研制成像侦察卫星的命令。苏联的首颗侦察卫星宇宙-4卫星于1962年4月26日被送入轨道，比美国的首颗侦察卫星发现者-1卫星(1959年2月28日)晚了3年多。据统计，截至2003年底，苏联/俄罗斯已发射成功的成像侦察卫星有824颗之多，远远超过世界其它各国所发射的这类卫星的总和。
苏联/俄罗斯的成像侦察卫星在俄罗斯文献中分为“天顶”、“琥珀”和“蔷薇辉石”等几大类别，按西方专家的分类法则分为八代。第五代和第八代属于数字传输型，其余各代均为胶卷回收型。前三代卫星早已被淘汰；现今使用的是第四代至第八代。第四代胶卷回收型卫星和第五代数字传输型卫星是俄罗斯当前成像侦察星队的主力阵容，其中前者用于执行详查任务，后者主要用于执行普查任务，也兼而执行详查任务。第六、七、八代卫星发射数量较少，似乎尚处于试验阶段。
《卫星应用》2004.03本文主要介绍俄罗斯成像侦察卫星的现状。应当指出，苏联/俄罗斯成像侦察卫星的命名系统相当复杂。这些卫星对外统一称为“宇宙XXXX(序号)”，对内则有不同的产品号(如11F695)、设计局名称(如琥珀-4K2)和国防部名称(如“钴”)。各代卫星的不同名称、任务、类型、地面分辨率、典型寿命和发射数量等，详见表1。
表一 苏联/俄罗斯各代成像侦察卫星概况
一、第四代“唬拍”胶卷回收型详查卫星
1974年问世的第四代成像侦察卫星—“琥珀”(Yantar)高分辨率详查型卫星，包括琥珀-2K、琥珀-4K1和唬拍-4K2三种类型。这些卫星大约每周升轨一次，以克服大气阻力的影响。它们具有很强的轨道机动能力，因而可快速到达目标区执行详查任务。卫星携带2个小型胶卷回收舱，通过它们可定期或按需将已曝光胶卷送回地面。当卫星飞行结束时，载有相机系统和最后一部分胶卷的球形返回舱亦被回收，相机系统经整修后可供再用；而卫星的主体则要么在轨道上爆炸，要么再入大气层烧毁。
1、琥珀-2K型
琥珀-2K是这种卫星的设计局名称，其国防部名称为“凤凰”(Feniks)(图1)。卫星星体呈圆锥体，总长6.3m，最大和最小直径分别为2.7m和2.2m，重约6.6t，用太阳能帆板供电。星载主相机代号珍珠-4，镜头可伸缩，直径600mm，焦距约3000~4000mm(折叠光路)，地面分辨率优于0.5m。标准工作寿命为30天。
卫星在平时通过定期升轨，保持在近地点约170~180km、远地点约320~350km的标准轨道上执行详查任务：在必要时通过机动变轨，可“俯冲”到160km的高度对特定目标成像。
唬拍-2K卫星于1974年5月进行首次发射，1983年6月进行最后一次发射。总共发射了30颗，其中23颗成功，5颗部分成功，2颗失败。
图1 琥珀-2K/凤凰第四代胶卷回收型卫星
2、琥珀-4K1型
这种卫星被国防部命名为“辛烷”(Oktan)，其外观、设计布局和重量均与琥珀-2K基本相同，但装有性能更佳的珍珠-18主相机。星上电子系统也经过改进，分辨率提高到0.3m，工作寿命增加到42~45天。在1979年4月至1983年11月的使用期内，总共发射了12颗，全部成功。
3.琥珀-4K2型
该型卫星的国防部名称为“钴”(Kobalt)，1981年8月开始发射，投入使用后逐渐取代了“凤凰”和“辛烷”两种卫星。“钴”卫星重约6.7t，最高地面分辨率达0. 2m。其工
作寿命起初一般为50多天，后来逐渐延长到65天(1993年，宇宙-2231), 71天(1994年，宇宙-2283),89天(1996年，宇宙-2331)乃至100多天，2001年5月29日发射的宇宙-2377创造了134天的迄今最高寿命纪录。
琥珀-4K2/(“钻”)胶卷回收型详查卫星是苏联/俄罗斯分辨率最高的侦察卫星，自1981年投入使用至今20多年来，一直是其成像侦察卫星阵容的支柱。据统计，截至2003年底，这种卫星己发射了82颗，其中73颗成功，5颗部分成功，4颗失败。
二、第五代琥珀-4KS数字成像实时传输型卫星
前四代胶卷回收型卫星有两个共同的缺点:一是卫星在发射时所能携带的胶卷数量有限，导致卫星的工作寿命较短;二是卫星所拍摄的图像只能定期用胶卷舱(最多2个)或待卫星飞行结束时随返回舱被送回地面，导致情报时效性较差。
为了克服这些缺点，第五代卫星摒弃了胶卷回收舱而采用光电数字成像技术，其数字图像数据或者直接被实时下传给国内地面站，或者经由“急流”系统中的“间歇喷泉”地球静止轨道通信卫星被近实时下传给国内地面站。这些图像在拍摄后约2~3个小时即可被送到俄军总参谋部情报总局航天情报局之手。
第五代数字传输型卫星长约8.3m，重约6.7t，载有一台CCD数字成像相机，能用可见光和近红外谱段拍摄图像，主要用于执行普查任务，也兼而执行详查任务，故其变轨能力不太强。卫星靠太阳能电池帆板供电，整个星体在轨道上保持垂直取向。
卫星工作在高约240kmX285km的标准轨道上，通常每20天左右当轨道衰减到一定程度时实施一次短时间的双冲量轨道机动，以恢复到标准工作轨道。有时，为了执行特定的成像任务，卫星也会临时机动到非标准的轨道上飞行有限的时间。当整个飞行任务结束时，卫星借助反推火箭脱轨，在太平洋上空再入大气层烧毁。
这代卫星分为原始型和改进型两种。原始型卫星设计局名称为琥珀-4KS1(图2)，国防部名称为“特丽纶”Terilen,1982年底开始飞行，1996年底退役。总共发射了15颗，其中12颗成功，1颗部分成功，2颗发射失败。卫星地面分辨率约2m，最长寿命259天。
改进型卫星设计局名称为琥珀-4KS1M，国防部名称为“涅曼"(Neman)，1986年2月7日开始飞行，至今仍在使用。截至2003年底，已发射9颗，全部成功。卫星地面分辨率约1m，标准工作寿命为1年左右，1993年11月5日发射的宇宙-2267卫星创造了419天的迄今最高寿命纪录。
图2 琥珀-4KS1/特丽纶第五代数字传输型卫星
三、第六代蔷薇辉石-1胶卷回收型卫星
为了解决前四代胶卷回收型卫星存在的工作寿命较短和情报数据送回不及时问题，俄罗斯采取了两种办法:其一是发展上述的第五代数字传输型卫星，其二便是设计携带多个胶卷回收舱的“蔷薇辉石”(Orlets)卫星。“蔷薇辉石”胶卷回收型详查卫星分为蔷薇辉石-1和蔷薇辉石-2两种，分别属于第六代和第七代卫星。
第六代卫星的设计局名称为蔷薇辉石-1，国防部名称为“顿河”(Don)(图3)。卫星重约7t，用一对太阳能帆板供电。在卫星的“腰部”装有一圈胶卷回收舱，其数量约为10~12个。这些回收舱的连接装置设计独特，可使每个回收舱依次绕星体转动到特定位置以装入曝光后的胶卷，然后同星体分离并返回地面。这些卫星在完成飞行任务后，均以在轨道上爆炸解体的方式结束飞行。
首颗蔷薇辉石-1/顿河卫星于1989年7月18日发射。截至2003年底，这种卫星总共发射了7颗。卫星的工作寿命为44天至100多天不等，迄今最长寿命纪录是1997年发射的宇宙-2343所达到的124天。
图3 蔷薇辉石-1/顿河第六代胶卷回收型卫星(携带10~12个胶卷舱)
四、第七代蔷薇辉石-2胶卷回收型卫星
1994年8月面世的第七代卫星设计局名称为蔷薇辉石-2，国防部名称为“叶尼塞”Yenisey。蔷薇辉石-2卫星在外观设计上与蔷薇辉石-1相似，但它更重、更长些，在其“腰部”容纳了2圈共计多达22个胶卷回收舱。截至2003年底，这种新型卫星仅发射了2颗。
前六代成像侦察卫星所使用的运载火箭表明，这些不同代别的卫星重量均在4~7t的范围内。1994年8月26日，俄罗斯首次改用大推力的天顶-2火箭将首颗蔷薇辉石-2/叶尼塞卫星(宇宙-2290)送入了轨道。这颗卫星重达10.6t，在轨道上飞行了221天，于1995年4月4日脱轨，在太平洋上空再入大气层。相隔6年之久以后，2000年9月25日，第二颗蔷薇辉石-2卫星(宇宙-2372)升空。该卫星重约12t，在轨道上飞行了207天，于2001年4月19日脱轨并再入大气层。
五、第八代“阿拉克斯”数字传输型卫星
1997年6月6日，俄罗斯军事航天部队用一枚“质子号”重型运载火箭将重达20t的宇宙-2344卫星送入了高约1500kmX2750km、倾角63.40的轨道上。这是一颗大小有如一辆校车、外观酷似美国“哈勃”太空望远镜的新式先进光电数字成像侦察卫星。用“质子号”重型运载火箭来发射体形如此庞大的侦察卫星，这在苏联/俄罗斯航天史上尚属首次。这颗独特的卫星不同于以往的任何一代卫星，故被西方归类为第八代。
据俄罗斯《消息报》称，该卫星的设计局名称为“特工”(Agent)。至于其国防部名称，俄罗斯媒体的报道有阿尔康-1(Arkon-1)和“阿拉克斯”(Araks)两种说法。西方专家认为，宇宙-2344的国防部名称似应为“阿拉克斯”(以高加索地区一条河流命名)(图4)；而Arkon并不是一个俄文词汇，它很可能是AraksKonversiya(俄文阿拉克斯改型之意)的缩写，因此Arkon似应为由“阿拉克斯”军事侦察卫星演变而来的民用遥感卫星的名称。
2002年7月25日，俄罗斯用“质子号”火箭又发射了第二颗“阿拉克斯”卫星(宇宙-2392)。它运行在高1500kmX1836km、倾角64.40的轨道上，供军民两用成像之用，预计可在轨工作2~3年。
阿拉克斯卫星工作在比一般成像侦察卫星高得多的轨道上，这样虽然不可避免地会牺牲分辨率，但却换来视野更加开阔和对目标驻留时间更长等优点。它每天绕地球飞行11圈，每24小时重复一次地面轨迹。星载CCD相机配有高倍率反射望远镜，其折叠光路使得成像焦距长达27m。相机瞬时视场角约0.50，最大侧摆角200，能够瞄准地面轨迹任一侧宽达1800km范围内的任何目标，以优于2m的地面分辨率执行高度灵活的广域普查监视任务。
海湾战争的经验证明，除了高分辨率详查卫星外，以较低的分辨率对地面进行更大范围的监视往往更合乎实战需要。
图4 “阿拉克斯”第八代数字传输型卫星
在20世纪60年代末至80年代末期间，苏联每年发射的成像侦察卫星都在30颗左右，每年胶卷回收型卫星的累计侦察天数一般都在800天以上，最多达到1200多天。通常，在一年当中的每一天，苏联总保持轨道上有一两颗成像侦察卫星在工作。自90年代初苏联解体、俄罗斯成为苏联航天资产的当然继承者以来，其成像侦察卫星年发射量骤减，近来每年仅维持在2~3颗甚至1~2颗的水平。
第四代和第五代卫星作为俄罗斯成像侦察卫星的主力，今后还会继续使用一段较长的时间。目前仍处于试验阶段的第六、七、八代卫星，今后的命运要看其技术性能和俄罗斯经济状况而定。其中的第七代蔷薇辉石-2胶卷回收型卫星有可能会取代第四代琥珀-4K2卫星执行详查任务，但第八代“阿拉克斯”数字传输型卫星是否会取代第五代卫星执行普查任务还要走着瞧。
同美国相比，苏联/俄罗斯的航天成像侦察技术水平似乎略逊一筹。首先，他们对早已被他国所摒弃的胶卷回收方式始终情有独钟。尽管胶卷回收型卫星较之传输型卫星存在许多固有缺点，如情报时效性差、有效工作寿命短和侦察照片在数字化过程中信息损失较多等等，可是俄罗斯至今仍主要依靠这种卫星执行详查任务。其次，苏联/俄罗斯虽然自1982年底就开始发射第五代数字传输型卫星，但20多年来他们的这种卫星在技术上似乎进步不大，其分辨率一直停留在lm的水平上，其工作寿命始终徘徊在1年左右，其主要任务是普查而不是详查。再次，俄罗斯虽然曾发射过分辨率为15m的“钻石”民用遥感雷达卫星，但至今尚未发射过供成像侦察用的雷达卫星。当然，俄罗斯的成像侦察卫星也有令美国和其它国家望尘莫及的独到之处—他们通过发射新卫星或使己在轨卫星机动变轨的方式对发生在世界各地的危机及时作出反应的能力和速度无与伦比。
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科罗廖夫 2009-03-04
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