日本成像侦察卫星最新发展

刘韬 黄江泽 张原

（1北京空间科技信息研究所 2北京空间机电研究所 3中国人民解放军61646部队 ）

2020年2月9日，日本在种子岛航天中心用H－2A火箭成功发射了情报采集卫星-光学－7（IGSO7），提升了日本的天基情报获取能力。本文对日本“情报采集卫星”（IGS）系统的发展背景、发展现状和未来发展进行介绍。

1 发展背景

“情报采集卫星”（IGS）是日本发展的成像侦察卫星星座，由两对共4颗卫星组成，每对包含1颗光学成像侦察卫星和1颗雷达成像侦察卫星。IGS卫星的目标是通过光学和雷达两种卫星协同工作，实现全天时、全天候成像侦察，密切监视东亚、中国大陆与台湾、钓鱼岛以及俄罗斯远东等地区，特别注重对朝鲜地区的军事详查，为日本政府和军方提供图像情报，同时也用于民用自然灾害监控任务。

2 卫星研制历程

日本政府在内阁情报会议下设立了“情报采集卫星推进委员会”，为IGS卫星系统的发展和应用制定方针和政策，进行顶层综合规划，并对计划的实施进行监督管理。2003年，日本成立了内阁卫星情报中心（CSIC），具体负责IGS系统地面段管理与卫星的运行和使用。

IGS卫星项目由日本内阁官房负责，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）负责卫星早期在轨测试，测试完成后，将运管权移交给CSIC。三菱电机公司作为卫星系统的总承包商，负责卫星系统的开发和研制。文部科学省（原科学技术厅）参与光学有效载荷和卫星平台的研制，经济产业省（原通商产业省）参与雷达有效载荷的研制，总务省（原邮政省）参与地面控制系统的研制。

目前，日本已经完成第二代IGS卫星的全面部署，开始部署第三代IGS卫星。截至2020年2月底，日本已经发射18颗IGS卫星，其中光学卫星10颗，雷达卫星8颗；目前有10颗卫星在轨运行，其中光学卫星5颗，雷达卫星5颗，包含了超期服役的4颗卫星。

IGS卫星发射与运行情况

3 卫星基本情况

任务目标

日本一直极其重视IGS系统的研制和部署。2008年5月21日，日本颁布了新修订的《宇宙基本法》，将以前的“和平利用”，即“非军事”修改为“非侵略”，为全面发展军用卫星系统扫清了障碍。2012年6月，日本对《日本独立行政法人宇宙航空研究开发机构设置法》（简称JAXA法）进行了修订，删除了JAXA法中“开发和利用只限于和平目的”的条款，使JAXA具备了发展军事航天系统的合法权力。2013年1月，日本通过《宇宙基本计划》，提出要加强“情报采集卫星”的研制部署，不断扩展、强化信息搜集功能和预警监视能力，实现对东北亚地区安全态势的快速获取。通过法律修订，日本着力摆脱“非军事”束缚，采用以民掩军的方式重点发展高分辨率成像侦察能力，极力扩大军事航天开发应用。

航天器设计

IGS卫星星座运行在高度500km、倾角97.3°的太阳同步圆轨道，分布于降交点地方时10：30和13：30的2个轨道面上。标准配置下，每个轨道面部署1颗IGS－O光学卫星和1颗IGS－R雷达卫星。4颗卫星组成星座时，重访周期小于1天。2015年，日本为了提高重访频率和时效性，决定增加IGS星座卫星数量，由原来的4颗增至8颗，并与2颗数据中继卫星配合使用。

（1）第一代IGS卫星

IGS-O1为光学成像卫星，质量约850kg，功率2～3kW，采用三轴稳定控制方式，设计寿命5年。星上载有全色相机和多光谱相机，全色分辨率1m，多光谱分辨率5m，幅宽10～20km。IGS-R1为雷达成像卫星，质量约1000kg，功率3～4kW左右，采用三轴稳定控制方式，设计寿命5年。星上载有合成孔径雷达（SAR），分辨率1～3m，幅宽10km。2007年3月，IGS－R1卫星在即将达到5年设计寿命时，因电源故障失效。

（2）第二代IGS卫星

与IGS－O1卫星相比，IGS－O2卫星成像速度有所提高。IGS－O3卫星采用在IGS－O3试验星上经过验证的有效载荷和重新研制的卫星平台，平台姿态敏捷机动能力有所提高，全色分辨率由第一代的1m提高到0.6m。IGS－O4与IGS－O3卫星采用相同的系统设计，全色分辨率为0.6m，IGS－O4卫星的指向性能也有所提高。

IGS－R2卫星质量约1200kg，采用三轴稳定控制方式，设计寿命5年。有效载荷为合成孔径雷达，分辨率为1～3m。IGS－R2卫星于2010年8月在未达设计寿命时，因电源故障失效。IGS－R3卫星分辨率约为1m，在结构上针对IGS－R1和IGSR2卫星所出现的电源故障问题进行了改进。IGSR3和IGS－R4卫星采用可瞬间改变卫星姿态的技术，姿态敏捷能力有所提高。

第一代和第二代IGS光学卫星的有效载荷与日本“先进陆地观测卫星”（ALOS）的“全色立体测绘遥感相机”（PRISM）和先进可见光和近红外相机－2（AVNIR－2）类似。而第一代和第二代IGS雷达卫星的有效载荷与日本ALOS卫星的“L频段相控阵合成孔径雷达”（PALSAR）类似。

（3）第三代IGS卫星

目前已发射的第三代IGS卫星包括IGS－O5试验星、IGS－O5、IGS－O6、IGS－O7、IGSR5和IGS－R6，共6颗卫星。IGS－O5试验星属于第三代IGS卫星，用于验证第三代光学成像技术，与第二代光学卫星相比，分辨率进一步提高到0.4m。IGS－O5试验星设计寿命为2年。IGS－O5和IGS－O6是第三代光学成像业务星，分辨率0.3m，设计寿命5年。IGS－R5和IGS－R6是第三代雷达成像业务星，分辨率0.5m，设计寿命不详。2020年发射的IGS－O7卫星是第三代光学成像业务星，分辨率0.3m。

（4）IGS卫星未来发展

2015－2025年IGS光学卫星计划修订（黄色标记）

2015－2025年IGS雷达卫星计划修订（黄色标记）

在日本航天政策演变，以及加强与美国的军事纽带之际，日本计划扩展其成像侦察卫星舰队，以在一定程度上加强对朝鲜和中国海军的监控。2015年11月11日，日本宇宙政策委员会发布了新版《航天基本计划》工程表修订草案，宇宙开发战略本部于12月8日正式批准并发布了工程表修订版。该修订版指出，将IGS星座的标准配置从现有的4颗卫星扩展至8颗成像卫星+2颗数据中继卫星。IGS星座卫星数量增至10颗将能够实现每天对地球任意目标多次重访。

早在2015年9月，CSIC就向宇宙政策委员会提出了增加目前IGS星座的卫星数量，以及增加新型光学和雷达卫星的意愿。CSIC指出，目前由4颗卫星组成的IGS星座重访频率低，时效性差。因此，为了提高重访频率和时效性，建议把IGS星座数量由现在的4颗增至8颗，并与2颗数据中继卫星配合使用。

CSIC建议，将未来的IGS卫星星座分为两类。一类是目前运行的、由4颗卫星组成的“基础卫星”，负责对关注地区进行发现、识别和详细侦察。另一类是由2颗“光学多样化”和2颗“雷达多样化”卫星组成的“多时间轴卫星”。在“基础卫星”发现和识别出目标的基础上，“多样化”卫星负责对目标区域进行动态监视（如船舶、车辆等），可实现对动态目标一天多次重访。2016年CSIC申请的IGS相关预算总额为701亿日元（约5.84亿美元），比2015年的614亿日元预算增加了87亿日元，其中包括研制首颗“光学多样化”卫星的经费。2017年内阁用于对地观测系统预算总额为760亿日元，占军事航天预算费用的70%。预算主要用于制造发射IGS－O7和IGS－R6卫星的火箭，研制IGSO7卫星的零部件。首颗“光学多样化”卫星研制预计需要8年，计划于2024年发射。

IGS现有星座和未来星座对比图

4 卫星特点分析

构建光学和雷达结合的侦察体系

日本耗费巨资发展IGS卫星星座，目前其性能已不容小觑，第三代光学卫星分辨率达到0.3m，雷达卫星达到0.5m。对比法、德、俄三国，法国的光学遥感卫星虽然比日本现役的光学卫星性能优越，却缺乏雷达卫星；德国拥有性能优越的雷达卫星但缺乏光学卫星；俄罗斯虽然两者皆有，却技术落后、可靠性也不佳。虽然和美国差距明显，但日本同时拥有光学和雷达两套系统的整体性能要强于其他国家。

构建多种用途卫星相结合的综合型侦察体系

宇宙开发战略本部批准将IGS星座的标准配置从现有的4颗卫星扩展至8颗成像卫星+2颗数据中继卫星。IGS星座卫星数量增至10颗将能够实现每天对地球任意目标多次重访，实现目标发现、识别以及船舶、车辆等动目标的监视。