“锁眼”后辈闪亮登场

文/小梅子

▲“KH-11”拍摄的建造中的基洛夫级巡洋舰

1976年12月19日，大力神IIID型火箭从美国加利福尼亚州范登堡空军基地腾空而起，KH-11系列侦察卫星的历史从此开始。单从外表来看，估计很多人会把其误认为是14年后发射的哈勃空间望远镜。不过和“哈勃”不同， 锁眼侦察卫星不是“向上”聚焦宇宙尽头，而是“向下”紧盯着地球表面。携带着当时最先进的电子光学观测器械和多种无线电加密装置，作为次时代产物的“锁眼”将彻底改变人们对侦察卫星的所有认知。

性能卓越的KH-11

“KH-11”是美国也是全世界首颗采用感光耦合组件摄影技术，并使用超高频通讯传输数据的侦察卫星。和KH系列前9款卫星采用胶卷摄影并将胶卷送回地面的方式不同，“KH-11”将拍摄到的画面以数据链的形式发送到位于更高的地球同步轨道的通讯卫星，而后由通讯卫星网络将数据转发到位于弗吉尼亚州玻利瓦尔堡的第58区地面接收站。显然和其他“锁眼”卫星相比，“KH-11”的任务不再受返回载具数量限制，节省下的空间用来安装更大型摄影器械，同时近乎实时的数据传输也为美国国家侦察局提高了监视效率。

脑洞大开的KH-10

其实说到这里有人会好奇了，按照KH系列的命名逻辑，上一款光学侦察卫星是“KH-9”，下一款应为“KH-10”，为何直接跳到了“KH-11”？其实“KH-10”是确实存在过的侦察卫星计划，代号“多利安”。原计划“KH-10”将会是首款载人侦察卫星，其前部安装有类似于双子座飞船的载具，入轨后可与载人飞船对接，由航天员负责回收和更换胶卷，以此来延长侦察卫星的任务时间。

▲“KH-11”在科索沃战争空袭前所摄位于贝尔格莱德的塞尔维亚军队总部

▲“KH-10”设计图，前端为双子座B飞船

显然如此脑洞大开的设计对卫星本身体积的要求过高，且没有从根本上解决需要频繁发射的问题。在1966年以双子座II飞船为原型的无人发射测试后，“KH-10”便被取消，研发光学侦察卫星的资源被悉数用来开发更具革命性的“KH-11”。

轨道迥异的KH-11

没有了返回载具占空间，“KH-11”比“KH-9”短了许多，重新设计的大面积太阳能电池板移到了卫星两侧为卫星提供更多电力，1990年发射的哈勃空间望远镜也参考了此设计。而作为侦察卫星的核心，增粗的“KH-11”内部安装有直径2.34米的第一级镜片，后续的“KH-11”将此直径进一步增大至3.1米。在最佳大气条件下采用2.4米镜片的“KH-11”，理论地面分辨率能达到15厘米，后续卫星除了进一步提高分辨率以外，还提高了镜片所能反射的电磁光谱，使得“KH-11”具备一定程度的远红外监视能力。

获得如此“神器”的美国国家侦察局怎能不将其发扬光大？“KH-11”分为四个批次共计发射16颗，后续批次先后将“迦南”代号改为“龙”，“水晶”，“升级水晶”等，现今仍有四枚在轨工作。除了性能的提升以外，“KH-11”的卫星轨道也和其余“锁眼”系列其他卫星大不相同。

所有“KH-11”卫星均被放置在近地轨道较高段的太阳同步轨道，此轨道高度大约为国际空间站轨道高度的两倍。从轨道名字便能看出，虽然卫星本身仍在环绕地球旋转，但和太阳的旋转是相对静止的，这意味着拍摄照片时，拍摄地的太阳光源总是一样的。相同的光源除了便于测算拍摄时间外，还可固定物体影子大小，进而根据拍摄纬度计算出物体高度。在此基础上“KH-11”还采用两星一对的设计，一主一辅在不同轨道不同高度短间隔先后拍摄，减小对物体测量的误差。

▲没有人会认错的哈勃空间望远镜，其形状完全继承自侦察卫星

近乎极致的KH-12

“锁眼”系列侦察卫星的极致，莫过于在“KH-1”基础上改进的，有可能编号为“KH-12”的“迷蒙”侦察卫星。“迷蒙”卫星确认有两次发射，分别在1990年2月28日由阿特兰蒂斯号航天飞机和1999年5月22日由大力神IVB火箭发射，大量旁证显示2012年6月28日由德尔塔IV型火箭发射的代号NROL-15的负载为第三颗“迷蒙”侦察卫星。

根据部分泄密的资料，“迷蒙”有两点特别之处。和以往所有的位于近地轨道范围内的光学侦察卫星不同，“迷蒙”的三次发射均把卫星送到了轨道高度是国际空间站105倍的地球同步轨道上。虽说此轨道高度让“迷蒙”的拍摄分辨率大幅度下降，但在距离地表35786公里的同步轨道上，“迷蒙”卫星的旋转速度和地球自转完全相同，这意味着其可以对地面上同一区域进行不间断拍摄，获取近乎实时的情报。

除了特殊的轨道，“迷蒙”另一大特点在于它是第一颗被美国国家侦察局划归为“隐身卫星”的侦察卫星。由于和地球旋转同步，地面上的雷达和光学器械也可观测到“迷蒙”。部分泄密信息显示，为了不被发现，“迷蒙”在朝向地表端安装有圆锥形罩子用以折射雷达的电磁波，同时卫星体使用了能吸收高达99.965%可见光的碳纳米管黑体材料，使得除镜头和太阳能电池板以外的整个卫星呈绝对黑色，因此地面上的光学观测装置几乎不可能发现卫星的存在。

▲“KH-11”的轨道

▲神秘的NROL-15任务徽章

和KH-11一脉相承的空间望远镜

作为有着40年历史的侦察卫星，“KH-11”的保密工作自然是美国国家侦察局的重中之重。 有意思的是绝大多数早期关于“KH-11”的资料，均源自自天文爱好者试图通过高精度望远镜拍摄哈勃空间望远镜的身姿，结果却不小心拍摄到了位于接近轨道上的KH-11侦察卫星。原因自然不必多说，哈勃空间望远镜的科技几乎全部继承自“KH-11”，就连第一级镜片直径都是相同的2.4米，外形上的相似自然毫不意外。

▲美国宇航局计划中的点的广域红外探测望远镜

▲“迷蒙”卫星可能的构造图，注意前端的圆锥形罩

更为有趣的是现在有关KH-11及其后续发展型侦察卫星的信息，除了美国国家侦察局公开的资料以外，便是来自美国宇航局公布的在2011年8月接收的两枚美国国家侦察局捐赠的侦察卫星资料。由于科技的进步，美国国家侦察局认为原本用作发射失败备份的两枚早批次KH-11卫星已经过时，于是将其捐赠给正好缺少经费建造新空间望远镜的美国宇航局使用。尽管这两颗待在仓库里的卫星早已拆除了感光耦合组件和电子设备，但美国宇航局的工程师在研究完没有拆除的光学镜片组件后，认为这些组件依然非常先进，并计划将其改装成即将发射到地日轨道第二拉格朗日点的广域红外探测望远镜（WFIRST），用以观测暗物质和寻找类地行星。KH-11系列侦察卫星的强大性能可见一斑。

▲光学薄膜材料

光学薄膜侦察卫星向我们走来

庞大的“锁眼”天网随着2013年8月28日的“USA-245”发射而宣告完成，KH-11系列的实际造价也终于浮出水面。根据美国国家侦察局在2014年4月发布的报告，最后两枚KH-11侦察卫星总共价值50亿美金，这意味着这两枚卫星比一艘尼米兹核动力航母还要贵5亿美金。这便是为了监视全球而造的“锁眼”天网的价格，或者说，这便是侦察目标，收集情报，获取信息的价格。

随着“锁眼”天网的结束，新的“天网”已提上日程，美国国防高等研究计划署（DARPA）正在研发光学薄膜侦察卫星（MOIRE）。鉴于卫星拍摄清晰度受到第一级镜片大小制约，而难以折叠的第一级晶体镜片又受到火箭发射空间的制约，光学薄膜侦察卫星将采用光学薄膜为第一级反射镜。在发射时大幅度折叠的光学薄膜可在入轨后展开成直径20米的超大镜面，届时该星会以接近甚至超过“KH-11”的分辨率，和“KH-12”一同在地球同步轨道进行侦察监视任务。