印度军用对地观测系统发展现状

2020-12-24 06:00尹睿杨歌北京市遥感信息研究所
国际太空 2020年11期
关键词:分辨率国防观测

尹睿 杨歌(北京市遥感信息研究所)

印度长期通过寓军于民的策略发展军事航天能力,目前在轨对地观测卫星均由印度航天部(DOS)出资,由印度空间研究组织(ISRO)负责开发和运管。军用对地观测装备较少,多采用军民两用对地观测系统。随着印度航天技术的不断进步,其逐步显示出发展独立军事航天的迹象。截至2019 年底,印度共有13 颗军用对地观测卫星在轨运行。

1 航天战略与政策

印度未制定国家层面的航天战略与政策,也未制定专门的军事航天战略政策。现行政策主要是在执行层面制定了较为广泛的民商用航天政策框架。印度现有遥感数据政策是2011 年7 月4 日发布的《国家遥感数据政策2011》(RSDP-2011)。该政策规定印度航天部为该项政策执行的核心机构,明确了遥感卫星运营及民用用户获取和分发遥感数据的管理及许可模式。该政策放宽了对分发遥感数据的限制,将分发数据的分辨率门槛由5.8m 放宽至1m。

印度从2017 年开始不再制定“5 年规划”,改为制定“3 年行动计划”“7 年战略”“15 年愿景”,从国家层面提出指导思想和具体的资助及管理措施。根据印度航天部制定的《2025 年印度太空展望》,印度太空力量未来发展规划的第一阶段是确立印度在太空关键领域的优势,包括发射更多性能更好的卫星、增强对地观测能力等;第二阶段是具备对特定地区的实时观测能力,包括具备快速部署卫星以保证掌握特定地区(如边境地区)情况的能力、实现对指定地区的实时观测等;第三阶段是第二阶段的延伸版,目的是具备对整个印度洋地区的实时监控能力,包括提升卫星对地观测精度、实现地面传感器与卫星共享情报信息等。

2 印度军事航天机构

军民两用航天管理机构

印度航天管理由总理办公室进行总体决策,下设航天委员会和航天部。航天委员会负责制定相关航天政策,并监管航天计划的执行情况;航天部及下设机构负责航天活动实施,下设机构包括ISRO、物理研究实验室(PRL)、国家大气研究实验室(NARL)、东北空间应用中心(NE-SAC)、半导体实验室(SCL)、印度空间科学技术研究所(IIST)、安特克斯公司(Antrix)和新航天印度有限公司(NSIL,2019 年3 月成立)。

军事航天管理机构

联合情报委员会(JIC)于1971 年成立,是印度情报部门的最高领导机构,负责印度各情报部门的工作协调和业务指导。该委员会不负责直接搜集情报,仅是管理和监督国家情报资源,协调各情报系统开展情报、监视工作,分析、处理、交流、上报由各专业机构提供的情报。1999 年印度成立国家安全委员会(NSC)后,联合情报委员会部分管理和协调职能移交至国家安全委员会。

调查分析局(RAW)于1968 年9 月成立,总部设在新德里,隶属印度内阁秘书处,由总理直接领导,是印度专门负责搜集国外情报的机构,也是印度最神秘的情报机构。其主要任务是搜集国外政治、经济、军事、外交等方面的情报,并在联合情报委员会的监督管理和协调下,向政府和陆海空军情报局等用户提供包括军事航天情报在内的各类涉及国家安全的情报。调查分析局的军事航天任务主要由所属印度航空研究中心(ARC)承担,其主要负责印度战略航天监视,也可对所获军事航天情报进行处理与分析。

印度国防情报局(DIA)于2002 年3 月成立,是印度三军情报的组织协调机构,隶属于国防部联合国防参谋部,局长由国防部联合国防参谋部负责情报工作的副参谋长兼任。2002 年7 月,印军将原陆军司令部所属信号情报局(DSI)、国防图像处理与分析中心(DIPAC)划归国防情报局管辖[后者于2019 年划归新成立的印度国防航天局(DSA)管辖],使国防情报局可对印军所获军事航天情报进行处理与分析,并直接提供三军使用。

ISRO 于1969 年成立,是印度负责太空力量发展的主要机构,总部在班加罗尔,负责制定、管理和实施印度航天计划,拟定年度预算,代表国家与外国签署航天合作协议。它由印度航天部领导,该组织主任同时兼任印度航天委员会主席和航天部部长。

新成立军事航天机构

国防航天局于2019 年4 月成立,整合现有太空军事力量,提升天基信息支援、空间态势感知和太空作战能力。负责运行印度的太空资产,以及管理和操作反卫星武器。印度现有国防图像处理与分析中心和国防卫星控制中心(DSCC)等军事航天机构将与国防航天局合并。国防航天局有可能接管原由ISRO 运管的部分高分辨率光学和雷达成像卫星。国防航天局由来自陆、海、空三军的约200 人组成,负责人为空军少将(两星将军)级别官员。2019 年11 月,国防航天局已开始正常运行。2008 年成立的联合航天机构(ISC)由国防部联合国防参谋部(HQIDS)领导,协调军方、航天部和ISRO,开展航天系统运行,构建军事太空力量,现已整合至国防航天局。

印度军事航天相关组织机构图

国防航天研究组织(DSRA)。2019 年6 月,印度国家安全委员会批准在国防研究与开发组织(DRDO)下成立国防航天研究组织,驻地位于班加罗尔,2019 年底投入运行。国防航天研究组织负责发展太空作战武器系统和相关技术,以及研发与国防应用相关的所有太空能力,为国防航天局提供技术支撑。国防航天研究组织由国防领域资深科学家牵头,带领科研团队专门研究军事航天相关的科学和技术问题,包括空间态势感知、太空情报/观测和监视,以及尖端的攻防武器系统和技术等。

3 印度对地观测卫星概况

印度军民两用对地观测系统体系建设较为完备。目前,印度基本建立了以“制图卫星”(CartoSat)系列光学成像卫星和“雷达成像卫星”(RISAT)系列雷达成像卫星为主、具备高中低分辨率的对地观测系统。印度光学成像卫星最高分辨率已达0.25m,高于俄罗斯(0.3m)和日本(0.3m),雷达成像卫星最高分辨率已达0.3m,高于俄罗斯(1m)和日本(0.5m)。此外,印度还发射了首颗电子信号卫星。

光学成像卫星

CartoSat 系列至今共发射了9 颗卫星,开展测绘和制图应用,可用于军事应用,目前这些卫星均在轨运行。CartoSat-1 主要用于全球地理基础框架测绘;CartoSat-2、2A 和2B 卫星用于高分辨率成像观测,以及在全球基础框架测绘基础上进行重点地区详细测绘,这3 颗卫星只用于军事领域;CartoSat-2C、2D、2E、2F 卫星能力基本相同,星上携带了全色和多光谱相机,全色分辨率0.65m,多光谱分辨率2m。2019 年11 月27 日,CartoSat-3发射升空,该卫星全色、多光谱、高光谱模式下分辨率分别达到0.25m、1.13m 和12m,技术性能均达到世界先进水平,星上还载有分辨率5.5m 的中波红外相机。这是印度分辨率最高的民用卫星,也是ISRO 迄今为止建造的最复杂、最先进的对地观测卫星。CartoSat-3 可进行军事活动,帮助印度军方定位部队,监视边界沿线敌国军事装备的调动等情况。

雷达成像卫星

RISAT 是印度发展的军民两用雷达成像卫星系列,能够全天时、全天候进行高分辨率对地观测,与光学成像卫星互为补充,主要为印度政府和军方提供卫星遥感图像信息。RISAT-2 卫星于2009 年发射,是印度最早发射的雷达成像卫星,其X 频段合成孔径雷达(SAR)载荷从以色列购买;RISAT-1 卫星于2012 年发射,是印度自主研制的首颗雷达成像卫星,该卫星于2016 年9 月30 日被轨道碎片击中而失效;2019 年5 月21 日,RISAT-2B 卫星发射升空,设计寿命5 年,分辨率0.3m,该卫星可对印度边境和周边海域进行监控,重点关注区域为印度和巴基斯坦,如可提供克什米尔地区恐怖分子营地的情况,该地区长期以来一直是印度和巴基斯坦两国领土争端的主要矛盾;2019 年12 月11 日,印度“一箭多星”发射了RISAT-2BR1,RISAT-2BR1 是该系列下发射的第4 颗卫星,用于接替RISAT-2 卫星提供连续的雷达成像服务,卫星设计寿命5 年,分辨率0.3m。

RISAT-2BR1 卫星天线展开测试

电子情报卫星

2019 年4 月1 日,ISRO 发射了印度首颗电子情报卫星“电磁情报收集卫星”(EMISAT)。该卫星是由ISRO 与印度国防研究与发展组织联合开发的先进型电子情报小卫星,卫星质量436kg,采用小型卫星平台-2(SSB-2),运行在748km 高的太阳同步轨道(SSO)上。其目的是探测、识别、定位电磁信号,包括军用雷达等。EMISAT 卫星可用于截获定向微波传输信号,其另一用途是确定地面和海上雷达及指挥节点的位置。单颗EMISAT 卫星能够确定无线电发射器的可能位置,但是为了提高测向精度,一般需要多颗卫星。

EMISAT 卫星在轨飞行示意图

后续对地观测卫星计划

2019 年8 月,在印度总理莫迪访问法国期间,与法国签署了联合研发海洋监视卫星的备忘录,增强两国在印度洋-太平洋区域的合作,该卫星将用于印度洋区域的监视。此前,法国与印度在印度洋区域共享海洋监视数据,未来两国即将联合研制海洋监视卫星,进一步深化两国在天基海洋监视领域的合作。

未来,印度还将发射多颗对地观测卫星。印度将在2020-2021 财年发射10 颗对地观测卫星,这一发射数量是前所未有的。即将发射的对地观测卫星包括雷达成像卫星RISAT-2BR2/1A/2A、光学成像卫星CartoSat-3A/3B、海洋卫星-3(OceanSat-3)以及资源卫星- 3/3s(Resourcesat - 3/3s)。同时还计划发射“地球静止轨道成像卫星”(GISAT)和“高分辨率卫星”(HRSAT)星座。GISAT 可对印度次大陆进行连续观测,并能快速监视自然灾害,卫星携带一台50m ~1.5km 的多分辨率、多光谱成像有效载荷,卫星能够对选定的区域实现成像1 次/5min,可对印度整个国土范围成像1 次/30min,解决卫星成像在时间分辨率、空间分辨率和卫星规模之间的矛盾。HRSAT 星座由3 颗运行在同一SSO 轨道平面上的卫星构成,轨道高度660km,卫星是一组具有亚米级分辨率和每日重访能力的小型卫星,全色分辨率1m,幅宽15km;多光谱分辨率为2 ~4m,幅宽15km;红外分辨率为20m。2021 年计划发射“NASA-ISRO 合成孔径雷达”(NISAR)卫星,L 频段分辨率为5 ~10m,S 频段分辨率优于1m。

4 太空能力建设

伴随着印度对地观测能力的提升以及航天技术的不断进步,印度政府谋求航天大国的野心越来越明显。印度开始反卫星试验和太空军事演习,成立新的军事航天机构来管理本国的太空资产,加速推动太空司令部的建设,全面推动印度军事航天能力建设。

2019 年3 月27 日,印度成功进行了该国历史上首次反卫星试验—“夏克提”(Shakti)任务,击落了1 颗高度300km 的低轨靶星—2019 年1 月发射的微卫星-R(Microsat-R)。印度首次开展地基反卫星试验并获得成功,标志着其太空作战能力建设取得突破性进展。试验中,印度地面测控雷达全程监控导弹飞行过程和卫星过顶情况,显示出印度具备对过顶卫星的跟踪定位能力。

印度在轨军用对地观测卫星

2019 年7 月25-26 日,印度军方举行了代号为“印度太空演习”(IndSpaceEx)的首次太空战模拟演习。演习盘点了俄罗斯、中国和美国的军事太空资产,评估了印度当前太空能力及面临的威胁。此次演习的目的是了解在未来太空冲突中可能面临的挑战,以及如何对抗其他国家在该领域日益增长的影响力,评估印度当前的太空装备及太空对抗能力,找出关键性挑战和存在的不足,以防冲突升级到太空层面,确保印度太空安全利益。

近年来,为应对太空形势的急剧变化,印度开始加速太空司令部和太空力量的建设。2019 年,在印度成功进行反卫星试验后,印度总理莫迪命令国家安全顾问多瓦尔起草太空准则草案,为印度设立太空司令部及如何管理和操作反卫星导弹做准备。新成立的国防航天局在发展完善后有可能晋升为太空司令部。

5 地面系统

印度还建立了完善的航天器地面配套设施,包括测控网络、卫星控制中心、地面站和遥感中心等,形成了规模庞大的信息处理网络,现有卫星地面站140 多座。未来,印度将实施“邻国优先”的太空外交政策,计划在不丹、尼泊尔、马尔代夫、孟加拉国和斯里兰卡这5 个邻国建设5 座大型卫星地面接收站和500 多座小型卫星接收站,ISRO 可利用这些接收站与其他卫星建立联系。卫星的运行管理主要由遥测、跟踪和指挥网络中心(ISTRAC)及主控设施中心(MCF)负责,前者主要负责低轨卫星,后者主要负责地球静止轨道(GEO)卫星。ISTRAC 为印度低轨卫星提供整个在轨寿命期内的跟踪与测控、数据采集等服务,总部设在班加罗尔。MCF 设在印度的哈桑市和博帕尔市,主要负责ISRO 所有在轨GEO 卫星的操作与监测。MCF 使用户能够充分利用GEO 卫星的有效载荷,并最大程度地减少服务中断。印度国家遥感中心(NRSC)现有2 个遥感卫星地面站,都建在海德拉巴市,主要负责接收国内外遥感卫星下传数据并向数据处理中心传送数据。此外,印度国防情报局和国家信息技术研究组织(NITRO)分别在新德里和杜姆杜马建有遥感卫星地面站。

6 发展特点及趋势

不断提升卫星观测性能,形成区域对地观测优势

联合航天机构发布的《印度武装部队未来15 年技术展望和能力路线图》指出,小型化卫星和反卫星武器将成为印度军事航天力量发展的方向。印度将进一步探索微纳卫星的军事应用,并建设基于卫星的高数据率和宽带通信系统,提供印度洋区域的广泛覆盖,小型网络化卫星将扩展印度军方的情报搜集、监视和观测能力。印度目前的对地观测卫星多用来监视其周边国家和地区。未来,印度计划发射更多性能更卓越的对地观测卫星,使卫星在时间分辨率和空间分辨率方面都有大幅提升。EMISAT卫星的成功发射,使印度可以探测敌方雷达并收集通信情报,成为少数几个具备天基电子情报能力的国家之一。EMISAT 以及印度即将发射的GISAT 卫星和分辨率达0.25m 的雷达成像卫星组成的天基遥感系统,将使印度对地观测能力大幅跃升,形成对其周边国家的领先优势。

开展太空能力建设,增强太空作战能力

《印度空军2020 现代化计划》指出,印度空军正面临着向空天部队转型,将建设集卫星通信、导航、情报监视与侦测、目标打击、导弹预警、大地测量等功能于一体的天基系统,将作战范围拓展至太空。反卫星试验的成功标志着印度成为世界第4 个具备该项能力的国家,具备打击高度达1000km 目标的能力。除美国外,全球只有印度开展了专门聚焦太空作战的模拟演习。演习对印度至关重要,通过此次非实兵、非实操性质的桌面式太空兵棋推演,使印度深入认识太空作战问题,评估太空作战对国家安全的影响,检验自身利用太空能力和太空对抗能力的差距,为太空战略的制定做铺垫。国防航天局未来有可能晋升为太空司令部,统管印度所有军事航天装备,开展太空军事能力建设,应对太空威胁,遂行太空作战准备,保证印度太空资产安全。

由军民两用向军民分立转变,谋求航天大国的话语权

印度航天装备和技术的发展一直依赖寓军于民、军民两用的航天政策的发展,军用对地观测成果的应用与管理更多归属于军事情报系统。国防航天局和国防航天研究组织的成立标志着印度军用和民用航天系统研发实现了分立,军用航天装备和技术将步入专管专研之路。随着印度对地观测能力及太空军事能力的不断提升,印度的军事航天正由军民两用逐步转向独立发展之路。印度逐渐展露出航天大国的雄心,加速军事航天体系建设步伐,谋求制定太空规则的话语权。

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