法国“太阳神”光学成像侦察卫星系统简介

□□2009年12月18日，法国国防部利用阿里安－5GS运载火箭在圭亚那航天发射场成功发射太阳神－2B（Helios－2B）光学成像侦察卫星。目前，在轨的“太阳神”卫星共计3颗，分别是太阳神－1A、2A和2B。其中，太阳神－1A卫星运行于距地680km的太阳同步极轨道，在轨服役超过15年；太阳神－2A卫星运行于距地660km的太阳同步极轨道，在轨服役约5年。太阳神－2B卫星在实施一系列的光学仪器在轨测试后，于2010年3月交付使用。

1 发展概况

随着世界政治军事格局逐步转向多极化，作为北约和欧盟组织重要成员的法国在全球范围内所担负的军事和维和任务也日益增多，对于相关的可有效保障法军军事行动的、可靠的军事与地理空间情报需求量随之猛增。但限于技术和手段，法国在卫星侦察情报资源方面严重依赖于美国。为摆脱对美国的依赖性和建立相对独立可靠的卫星情报来源，法国利用研发“斯波特”（SPOT）系列军民两用卫星积累的成功经验，于1977年制定了旨在提高法国军方战场监视、军事制图、目标定位与战场损伤评估等军事能力的“萨姆罗”（SAMRO）纯军事用途的光学侦察卫星研发计划，1985年12月，“萨姆罗”计划正式更名为“太阳神”（Helios），具体研发工作由法国国防部采办局和负责“斯波特”卫星运行的国家空间研究中心（CNES）联合实施。

进入20世纪90年代后，多场局部战争特别是海湾战争期间，美军利用卫星等高科技装备对伊拉克部队实施全天候监控，并为联军部队提供包括侦察、通信、预警、导航和气象等全面的作战保障，最终在短时间内取得了胜利，为此，法国加快了“太阳神”系列卫星的研制步伐。而出于资金和技术合作的考虑，法国还先后与意大利和西班牙签署协议，将两国纳入太阳神－1系列的研发团队，并允许其分享和使用太阳神－1卫星发射后所拍摄到的影像资料。为此，意大利承担了20亿美元总研制费用的14%，西班牙承担7%，法国则负责其余的79%。1995年7月7日，太阳神－1A成功发射，这也是欧洲的首颗军用光学成像卫星。1999年12月3日，法国再度成功发射太阳神－1B卫星。

虽然2颗太阳神－1系列卫星的升空大大缓解了法国和欧盟国家的军事情报需求，但由于该系列卫星的分辨率仅有1m，且不具备全天候成像能力。因此在确认某些国家（如伊拉克）是否存在大规模杀伤性武器、具体袭击目标选择等方面仍面临诸多困难。为了解决上述问题，法国1994年4月启动太阳神－2侦察卫星的方案论证工作，计划耗资30亿美元研制2颗新的光学侦察卫星及建设地面控制中心，比利时、西班牙、意大利、希腊四国各出资金的2.5%，以分享卫星图像。为强化合作，法国还与德国和意大利签署了国家天基侦察网图像共享协议，根据该协议，德国和意大利可获取法国太阳神－2侦察卫星图像，而作为交换，法国能获取德国分辨率优于1m的、由五星组网的“合成孔径雷达-放大镜”（SAR-Lupe）卫星星座和意大利“地中海盆地小卫星观测星座”（COSMO-SkyMed）系列雷达卫星图像。2004年10月，运行5年的太阳神－1B卫星因电源系统故障停用，为弥补侦察空隙，法国于当年的12月紧急发射了太阳神－2系列的首颗卫星——太阳神－2A。该系列卫星每天可绕地球14圈，拍摄照片数量由太阳神－1系列的每天12张增加至100余张，分辨率也由1m提高到数十厘米，并增加了红外摄像功能，初步具备了夜间侦察、伪装识别、导弹发射监视和核爆炸探测等能力。

由于设计寿命仅为5年的太阳神－1A卫星目前已处于大大超期服役状态，为保障卫星情报获取的可靠性和连续性，法国国防部于2009年12月发射了太阳神－2B卫星。该卫星与太阳神－1A卫星属于同批卫星，分辨率达到了0.35m。

未来的太阳神－3系列卫星由欧洲各国联合研制，预计搭载红外遥感器和合成孔径雷达其可见光遥感器分辨率将达到0.1m。

2 卫星介绍

太阳神－1系列

太阳神－1系列由太阳神－1A、1B两颗卫星和相应的地面设施组成，卫星质量约2500kg，设计寿命5年，由一块GSR－3型太阳电池翼负责供给电源，功率为2.1kW。太阳神－1系列卫星基于斯波特－4卫星平台设计，两者主要区别在于分辨率和卫星与地面之间的数据转换加密能力。太阳神－1系列卫星的主要星载侦察设备包括推扫式CCD相机、红外探测器等，并装有对雷达信号和无线电通信信息实施侦察的电子侦察设备。由于该系列卫星采取了新型的数字光学成像系统和120Mbit容量的新型数据磁记录仪，因此其性能比斯波特－4卫星有所提高，可利用可见光、0.5～0.9mm和1.6～1.75μm的红外线进行拍摄，并提供卫星视场60km×60km、分辨率约1m的数字图像。在轨期间，太阳神－1系列卫星每年约向地面传送7万多幅图像。

1995年7月7日，太阳神－1A被成功送入近地点680km、远地点682km的太阳同步极轨道，轨道倾角98.10°，运行周期为98.40min。1999年12月3日，太阳神－1B卫星被成功送入与太阳神－1A大致相同的太阳同步极轨道，由于电源系统故障等原因，该卫星被迫于2004年10月停用。在轨期间，两颗太阳神－1系列卫星进行了协同工作，并将地面目标重访周期由48h缩短为24h。

太阳神－2系列

太阳神－2系列也由两颗卫星组成，分别是太阳神－2A和2B。该系列卫星采用与斯波特－5卫星相同的平台，质量为4200kg，设计寿命5年，卫星尺寸约为6m×3.6m×3.4m，采取三轴姿态稳定方式，地面分辨率最高可达0.35m，换言之，太阳神－2系列卫星可观测到地面犹如一本练习簿大小的目标物体，传回的图像可清晰分辨出机翼下外挂炸弹的型号或是辅助燃料箱的大小。太阳神－2卫星载有2个遥感器，一个是类似斯波特－5卫星使用的、从可见光到低红外频谱的宽视场遥感器，另一个是由阿尔卡特公司（现为泰雷兹-阿莱尼亚公司）生产的特高分辨率遥感器。与太阳神－1卫星相比，太阳神－2系统可提供在分辨率、对比度和电子噪声方面具有更高质量的图像，以及更多图像数量和更快获取分发速度的能力。尤其重要的是，由于装备了新型红外线摄像设备，太阳神－2系列卫星初步具备了包括昼夜24h的全天候对地观测能力，并可根据目标物体的温度变化来判断地面的汽车、坦克或飞机乃至核反应堆是否准备启动等。

太阳神－2A卫星是法国、比利时、西班牙三国的合作项目，由法国国家空间研究中心负责设计，由欧洲航空航天防务公司总体承制。2004年12月18日，太阳神－2A卫星顺利进入近地点686.8km、远地点688.9km的太阳同步极轨道，轨道倾角98.1°，轨道周期98.4min。2005年3月，该卫星正式开始向地面站点发送图像数据资料，每天可传回上百张高清晰度图像。根据法国军方总参谋部的介绍，太阳神－2A卫星主要承担三方面任务：首先，搜集军方所需要的信息资料，例如对某些国家的核设施实施监控，提供相关的信息资料；其次，实施地理探测，快速绘制军方以前没掌握的国家和地区的三维立体数字地图模型，例如阿富汗等；最后，通过识别和鉴定军事设施与武器装备，以便在军事行动中及时寻准和确定袭击目标。此外，通过太阳神－2A卫星，法国及其盟友可以顺利实现目标定位和制导，并支持信息化作战行动。

太阳神－2B卫星因诸多原因曾多次延迟发射，最后于2009年12月18日成功入轨。卫星起飞质量约4200kg，分辨率达0.35m。该卫星由法国、比利时、西班牙、意大利及希腊共同合作完成，主承包商是阿斯特留姆公司，其欧洲工业团队还包括泰雷兹-阿莱尼亚航天公司，后者负责提供侦察卫星的高清成像设备。法国国防采购局（DGA）负责管理太阳神－2B计划，将空间段的合同授予权分派给法国国家空间研究中心。

3 地面段

“太阳神”卫星系统的地面段主要包括：法国克雷伊控制中心（设于法国克雷伊空军基地内），意大利、比利时、西班牙、希腊和德国等参与研发国内设立的卫星接收分析中心，以及多套天线和基础设备。目前，该卫星主控制中心设在法国克雷伊空军基地，法国国家空间研究中心负责控制中心的建造与运行，通过自有的跟踪站网络对“太阳神”卫星进行监测，并利用控制中心的工作程序来生成和传输指令，包括卫星图像的加密等。法国还将接收到的相关图像送往法国军事情报局负责判读。其他参与国则分别设立2个中心，即1个主中心和1个图像遥测接收中心，中心装备有接收、存储和处理图像的系统以及相应的天线设备。其中，原本仅能接收太阳神－1卫星信号的西班牙托雷琼卫星中心（设于西班牙马德里附近的托雷琼空军基地内）已完成地面系统升级工作，并可安全地接收太阳神－2卫星传输的图像。

4 结语

对于“太阳神”卫星计划，法国军方自立项伊始就予以了高度重视，法国军方总参谋部官员曾指出，“我们不掌握自己的情报来源，那我们就不能百分之百地肯定所获得的数据没有被修改，因为数字图像是可以作假的”。而“太阳神”项目恰好可以确保法国在军事情报方面的国家主权得到保障。在军事应用中，“太阳神”系列卫星已在科索沃等战争中得到了实战检验，包括对袭击目标的绘制对比、核设施检测等方面，并取得明显成效。而作为未来欧洲“多国天基成像系统”（MUSIS）的技术储备项目之一，“太阳神”卫星系统更可为“多国天基成像系统”卫星在系统结构、接口设计、图像分发和共享等诸多方面提供借鉴，推动欧洲国家从简单地“付费使用”转为“联合研发”。可以预见，随着太阳神－3等后续卫星的相继研制和发射，法国及盟友必将获得更为先进和有效的侦察手段，进一步摆脱对美国的依赖，从而推动和实现军事力量的独立发展。■