2020 年国外军用对地观测卫星发展综述

刘韬（北京空间科技信息研究所）

2020 年，国外军用对地观测卫星新系统部署节奏放缓，美、欧、日、印等国家相关系统发展以补网加强为主，新发射卫星系统性能指标与2019 年没有大幅提升。

1 概述

2020 年，国外军用对地观测卫星领域共进行了7 次发射，成功将7 颗卫星送入预定轨道。整体来看，2020 年军用对地观测卫星发射活动集中在美国、法国、日本和印度等。

2020 年国外军用对地观测卫星发射活动1）

2020 年，在新冠肺炎疫情影响下，国外军用对地观测卫星发展放缓，但航天强国正在为系统升级换代进行技术攻关，美国主攻未来低轨大规模智能化侦察监视星座，欧洲为基于数字波束形成（DBF）技术的高分辨率宽测绘带卫星进行技术攻关。

2 发展现状

美国

总体来说，虽然2020 年美国军用对地观测卫星发射数量较少，但积极为后续系统进行技术筹备和攻关，试图打造低轨持续侦察监视大规模微小卫星星座，并以算法软件为近期攻关重点，发布“看护层多源情报融合软件”征询书和原型招标书。

（1）发布导弹射前探测多源情报融合软件项目征询

3 月10 日，美国航天发展局（SDA）对外发布“看护层多源情报融合软件”项目征询文件，提出“看护层”发展愿景与实现途径，将利用多源天基信息实时处理软件，实现对地面时敏目标探测，为美国纵深打击力量提供目指信息。航天发展局以构建天地一体分布式计算与处理体系为发展目标，走“先软后硬，先地后天”的发展路线，先期发展处理软件能力，融合处理军、民、商、盟已在轨和已列入规划的情报、侦察与监视（ISR）卫星数据，利用地面处理设施开展试验和验证，发展大数据挖掘和机器学习技术，降低处理算法的资源需求，计划从2023 财年开始，尽可能向天基处理迁移。天基处理能力以应用软件形式安装在新体系卫星的“作战管理与指挥、控制和通信”（BMC3）模块上实现。未来将根据需求发展时敏目标专用探测卫星星座，采取统一的体系架构，无缝集成到“七层”太空体系中，实现天基实时处理和融合，利用数据链直接将目指信息发送给各战术单元。

（2）发布“任务领域应用原型”招标文件

6 月26 日，美国航天发展局对外发布涉及“看护层”、“导航层”和“跟踪层”的“任务领域应用原型”软件招标文件，这是该局继3 月发布“看护层多源情报融合软件”项目征询后首份关于“看护层”软件招标文件。依照计划，“看护层”核心目标是实现对陆地、海洋和空中时敏目标的探测与跟踪，向打击节点提供目指信息，其前期研究重点为核心软件技术攻关。本次招标的“任务领域应用原型”软件将安装在未来七层体系卫星通用BMC3 模块内，随招标文件一起公布了2 个附件，一是BMC3 软件开发标准草案，二是“看护层参考资料”。前者内容包括作战管理层及BMC3 模块的任务目标、基于模块化标准软件架构与设计、系统接口控制、应用程序接口、集成开发环境和软件开发套件等软件开发标准与要求；后者明确定义从“看护层”运行自动化到自主化的分级标准、数据融合等级等关键概念，明确“看护层”先期重点关注领域包括：①定义算法，研究算法针对特定武器系统的适应性和可行性；②软件原型开发，实现软件原型与各军种集成火力单元数据融合与集成，推进软件地面原型向天基系统迁移。未来，航天发展局将率先与海军作战信息管理部合作，把海军集成火力单元（NIFE）的地面数据融入“七层体系”开展联合试验。

（3）新型侦查卫星发展平稳

未来，新型侦察监视卫星的平台稳定性和敏捷性不断提升，定位精度接近航空平台水平，且大多具有俯仰、偏航、滚动3 个方向的高姿态敏捷能力，以及通过平台的高精度控制技术实现单次过顶多模式成像能力和多任务能力。

欧洲

欧洲2020 年度发射1 颗光学成像侦察卫星，同时主要研发高分辨率宽测绘带卫星，提高广域监视能力。

（1）补网1 颗光学空间段卫星

法国继2018 年12 月19 日发射CSO － 1 卫星之后，于2020 年12 月29 日发射了该系统第二颗卫星，即CSO－2。CSO 星座包括3 颗光学成像侦察卫星，以兼顾甚高分辨率详查和较快的重访能力。3 颗卫星设计基本相似，但部署轨道有所差异。CSO－1 卫星运行在高800km、倾角98.6°的轨道上，分辨率达到0.35m，旨在提供较宽覆盖，以及战区的快速重访能力；CSO－2 卫星运行在480km 轨道，分辨率达到0.2m，更高的分辨率更适于对目标进行识别，特别适合为分析决策服务；CSO－3 部署的轨道高度与CSO－1 相同，可提高星座重访能力。

（2）积极研发高分辨率宽测绘带雷达成像卫星

德、俄、日等国正在研制基于数字波束形成技术的“高分辨率宽测绘带”（HRWS）卫星，将克服传统合成孔径雷达（SAR）的限制，同时具备甚高分辨率和大幅宽，特别适合于军事侦察、大范围地形测绘、数字高程模型生成、广域监视等领域，已成为世界主要航天国家争相发展的热点领域。目前，德国航空航天中心（DLR）正在研制HRWS 卫星，计划2022 年发射，其将作为民商联合项目接替“X 频段陆地合成孔径雷达”（TerraSAR-X）双星提供服务。HRWS 卫星分辨率0.25m 时，幅宽达到15km，与TerraSAR-X 卫星的0.25m 分辨率、4km 幅宽相比，在保证同等分辨率的情况下实现幅宽成倍数提升。

CSO－2 卫星在轨飞行示意图（来源：CNES）

日本

2020 年，日本补网发射一颗光学成像侦察卫星。2 月，日本于种子岛航天中心（TNSC）利用H－2A火箭成功发射了IGS-Optical－7 卫星，提升了日本的天基情报获取能力。该卫星是第三代光学成像业务星，分辨率0.3m。

印度

印度近年频发雷达成像侦察卫星，大幅增强雷达成像侦察能力。

11 月7 日，印度发射了RISAT－2BR2 卫星，用于接替RISAT － 2 提供连续的雷达成像服务。RISAT 是印度空间研究组织（ISRO）发展的雷达成像卫星系列，能够全天时、全天候进行高分辨率成像侦察，与光学成像卫星互为补充，主要为印度政府和军方提供雷达图像数据。ISRO 已决定采用新的对地观测卫星命名办法，RISAT－2BR2 卫星更名为地球观测卫星－1（EOS－01）。

截至目前，公开渠道并未发布RISAT－2BR2的性能指标，推测或与此前的RISAT－2B/2BR1相 同。RISAT － 2B/2BR1 质 量 分 别 为615kg 和628kg，设计寿命均为5 年，均运行在高560km、倾角37°的圆轨道，倾斜轨道能够实现更快速重访，增加了对目标的成像机会。RISAT－2B/2BR1 卫星采用六棱柱体构型，载有X 频段SAR，带有口径3.6m、由径向肋条组成的抛物面天线。据报道，RISAT－2B 卫星凭借高敏捷能力实现多种成像模式，包括1m×0.5m 和0.5m×0.3m 的甚高分辨率成像模式等。

Ofeq－16 光学成像侦察卫星（来源：IAI）

其他国家

泰国首次发射军用光学成像侦察卫星。9 月3 日，发射NAPA－1 卫星，该卫星由荷兰空间创新解决方案公司（ISIS）研制，为6U 立方体卫星，分辨率5 ～39m。

7 月6 日，以色列发射Ofeq－16 光学成像侦察卫星，该卫星与ofeq－11 基本相同，使用新的卫星平台和改进成像系统，由以色列国防部运行，以色列航空航天工业公司（IAI）研制，卫星使用光学卫星－3000（OPSAT－3000）平台，该平台在较小的OPSAT－2000 平台基础上改进而来，新平台载有“木星”（Jupiter）高分辨率成像系统，比之前的“海王星”（Neptune）系统能力有所提升，增加了多光谱成像能力，提高了分辨率。据报道，“木星”的全色分辨率达0.5m，可同时携带多光谱载荷，全色通道允许彩色图像的全色锐化，望远镜孔径70cm，地面幅宽15km，多光谱分辨率达2m。

12 月，阿联酋利用俄罗斯“联盟”（Soyuz）运载火箭发射鹰眼－2 光学成像侦察卫星。这是继2019 年7 月鹰眼－1 卫星由欧洲“织女星”（Vega）火箭发射失败后的又一次尝试。“鹰眼”系列卫星是阿联酋武装部队发展的军用光学卫星，由欧洲空客防务与航天公司（ADS）研制，分辨率0.7m。

鹰眼－2 光学成像侦察卫星（来源：Emirates News Agency）

3 发展趋势

重视发展大规模智能化协同监测星座

未来，星座卫星将具备自主运行能力，具备星间通信链路实现大容量数据高速传输，每颗卫星均搭载高性能计算机，单星为分布式计算节点，多节点构建网状网实现数据星上分布式计算能力，有望针对时敏目标产生火控级目标指示信息。

光学和雷达卫星能力将持续提升

高分辨率光学成像卫星向轻小型化发展，光学卫星平台稳定性、敏捷性不断提升，工作模式越来越多。SAR 卫星领域正朝着高分辨率、高分辨率宽覆盖、双/多基地、多成像模式、小型化组网、高频重访等多个方向发展。

军事方面，主要仍以大型SAR 卫星为主，骨干系统开始升级换代，侦察监视能力大幅提升。德国“天基雷达侦察系统”（SARah）雷达星座将利用编队飞行控制技术和干涉SAR 技术，进一步提升地面动目标检测（GMTI）和数字高程模型（WorldDEM）测量能力。持续提高广域探测和敏捷成像能力，高分辨率宽幅成像、多模式SAR 星座成为发展热点。正在研制高分辨率宽覆盖成像卫星，正在攻关数字波束形成技术，将克服传统SAR 的限制，同时具备甚高分辨率和大幅宽，实现高精度广域探测。

商业方面，以大规模商业微小SAR 卫星星座为主，其所具有的高分辨率、高频重访、干涉测量等多方面的优势能力，已经受到军民商用户的高度关注。