公开数据表明,最近俄罗斯的一颗“检查员(Inspector)”卫星改变了它的轨道位置,使其非常接近一枚美国的侦察卫星。在近地轨道上,俄罗斯部署有许多所谓的“太空装置检查员”卫星。长久以来,美国和其他国家一直担心俄罗斯会利用这些卫星来搜集其他国家卫星的情报,或将其用作“杀手卫星”使用各种手段干扰,破坏或摧毁他国卫星。
科学小知识:“检查员”卫星,顾名思义,是一种专门用于检查太空中其他航天器(卫星、飞船、空间站……)状态的卫星。 它能够为地面人员提供一种在太空远程调查受损或发生故障的航天器的方法,从而可以做出最好的决定对该航天器进行修理或更换。有些人甚至希望“检查者”卫星具有有限的能力对受损航天器进行维修。目前,美国、俄罗斯以及我国都在开发这类卫星。
2020年1月30日,普渡大学(Purdue University)一个研究大气动力学的研究生,迈克尔·汤普森(Michael Thompson),在推特上发布了有关俄罗斯“检查员”卫星“宇宙”2542号的详细信息,显示它正在将它的轨道调整到一颗名称为“美国”245号的美国卫星轨道上。而后者普遍被认为是属于美国国家侦察局的一颗KH-11“锁眼(Key Hole)”光学侦察间谍卫星。根据“空间最终组织(Space-Track.org)”网站——一个提供由美军联合太空作战中心和美国-加拿大联合北美空防司令部(North American Aerospace Defense Command,NORAD)发布的太空发射公共数据的美国政府网站——的数据,俄罗斯于2019年11月25日从普列谢茨克航天发射场(Plesetsk Cosmodrome)发射了这颗特殊用途卫星。这只是俄罗斯在过去十年中送入轨道的众多空间设备“检查员”和其他令人好奇的卫星之一。
稀星天外注:截止2019年,俄罗斯至少发射了八颗这种“检查员”卫星。在2014到2015年期间,发射了“宇宙(Kosmos)”2491号,“宇宙”2499号和“宇宙”2504号;2017年,发射了“宇宙”2519号,“宇宙”2521号,和“宇宙”2523号。2019年11月25日发射的也是本文的主角“宇宙”2542号和2019年12月6日发射的“宇宙”2543号也是“检查员”卫星。除了上述八颗已经确认的“检查员”卫星外,2019年7月10日那次神秘的“一箭四星”,“宇宙”2535-2538号,也很有可能是“检查员”卫星。
汤普森在其推文中写道:
“尽管所有这些都是一个间接证据,但如此之多的间接信息,都指向这样一个事实——一颗俄罗斯的‘检查员’卫星正在检查一颗美国的间谍卫星。根据该俄罗斯卫星的类型,以及它的轨道和观测角度,除了上述目的之外,似乎没有其他目标。”
从2020年1月20日开始,“宇宙”2542号卫星进行了一系列在轨机动,改动其位置和环绕地球的时间,以匹配“美国”245号卫星的“轨道周期”。在最后一次机动之前,虽然该俄罗斯卫星已经机动到了和美国卫星相同的环绕地球的轨道面,但因为公转周期的不同,“宇宙”2542号卫星每隔11至12天才会和“美国”245号处于一个相对接近的位置。这足以引起人们怀疑,但不能证明会有任何事情发生。
稀星天外注:在同一平面上具有不同公转周期的任何两颗卫星将以某种规律性的时间周期擦肩而过。
但是在进行了最后一次机动后,“宇宙”2542号当前的运行方式意味着它现在可以对“美国”245号卫星保持一个“恒定的观察”——两者之间的距离根据轨道的位置保持在150至300公里之间。
150至300公里的距离按照陆地上的标准看,似乎并不“接近”。但它是针对在太空中以每秒数公里的速度绕地球运转的物体。根据汤普森的计算,俄罗斯卫星采取的运行轨道经过了非常巧妙的设计:当两颗卫星一起进入地球被太阳照射的白天一面时,“宇宙”2542号可以观测到KH11侦察卫星的一侧;而当它们一起进入太阳照射不到黑夜一面时,“宇宙”2542号已经移到了“美国”245号的另一侧。也就是说,每环绕地球一周,俄罗斯卫星有机会观察美国的侦察卫星两次,而且是不同的一面。
自2019年11月发射以来,“宇宙”2542号就已经参与了其他有趣的活动。2019年12月6日,俄罗斯宣布,它将另一颗比“宇宙”2542号更小的,名为“宇宙”2543号的卫星发射入轨。“俄罗斯太空网(RussianSpaceWeb.com)”网站称,另一位卫星观察员尼科·扬森(Nico Janssen)发现,“美国”245号卫星在12月9日至12月10日期间修改了自己的运行轨道,可能是为了防止与“宇宙”2543号发生碰撞。扬森同时也发现“宇宙”2542正在通过机动使其轨道与美国间谍卫星同步。
目前尚不清楚,“宇宙”2542号卫星在它的新轨道上到底在做些什么。一种可能性是,它正在使用星载系统(例如相机或其他传感器)来收集有关美国KH-11侦察卫星的信息,后者的功能和能力是高度机密的。尽管俄罗斯国防部表示“宇宙”2542号卫星的确切能力属于机密,但据国际文传电讯社(Interfax)报道,“俄罗斯太空网”声称,除了以“检查员”身份监视其他卫星外,“宇宙”2542号上的照相机还具有对地球成像的能力。
尽管“锁眼”侦察卫星的第一个版本在上世纪70年代就已经投入使用,但是该卫星的外观一直是个谜。网上有很多猜想图是根据哈勃太空望远镜绘制的,因为这两个一个观天,一个看地,半斤八两。但是,事实上KH-11的照相机口径要比哈勃望远镜直径2米的物镜还要大。当时,美国国家侦查局曾经把它取消的原本用于替代KH-11的“未来图像架构”项目的两台光学设备送给美国宇航局。NASA发现成像质量要比哈勃望远镜更好。
“美国”245号卫星是上一代(第四代)KH-11卫星的最后一颗,在2013年8月28日发射上天,预计使用寿命为15年。第四批次的“锁眼”卫星也被称为“演进型增强CRYSTAL系统”,是第一代携带光电传感器的“锁眼”侦察卫星。除了传统的图像侦察外,它还可能具有收集电子信号情报的附加能力。2019年1月19日,美国最新一代KH-11卫星的首星——“美国”290号已经发射上天。据悉,该卫星配备了一个直径2.4米的主镜头。
题外话:KH-11“锁眼”侦察卫星的分辨率一直处于高度保密。我们知道在一个直径2.4米的理想光学透镜在可见光波段,即平均波长500纳米,的衍射极限分辨率为0.05弧度秒。这对于一个位于地球轨道高度250公里的物体而言,这个极限大约是6厘米。但是由于大气的扰动,实际的结果肯定会被理论极限值要低。因此,很多公开材料中提到的“锁眼”最大分辨率可以达到10厘米是靠谱的。所以请各位放心,这样的分辨率是识别不出人脸和汽车牌照号码的。
除此之外,“宇宙”2542号能够通过在轨机动到达当前位置的能力非常值得关注,这恰恰是美国政府过去一直指出的俄罗斯潜在“杀手卫星”的证据。当高度机动的小型卫星移动到目标卫星足够近的距离,就能够使用多种手段来干扰太空中另一个航天器的正常工作,使其失效甚至直接摧毁该航天器。这些手段包括从软杀伤的电子干扰器到硬杀伤的定向能武器(例如激光)等。
当目标是光学侦察卫星时,可能只需向其光学镜头喷洒化学药品或其他物质来遮挡或毁坏它就可以了。如果攻击卫星能够处于一个良好的位置,利用低功率激光器还可能会使光学侦察卫星的光电传感器永久性失明。当然,一个最直接而又暴力的手段是让杀手卫星直接撞向预定目标,将其损坏或直接摧毁。
当然,俄罗斯坚持声称其“检查员”卫星执行的任务是接近地球轨道上的该国其他天基系统,并检查它们是否发生故障或损坏。但是,在目前“宇宙”2542号所处的轨道平面上,其他俄罗斯航天器包括“宇宙”2523号,“宇宙”2543号和俄罗斯商业遥感卫星“资源(Resurs)”-P1号。前面稀星天外已经提到,“宇宙”2543号是俄罗斯去年12月发射的最新一颗“检查员”卫星;而“宇宙”2523号也是一颗“检查员”卫星,它作为一组俄罗斯卫星的一颗,在2018年进行了一系列让观察者感到好奇的机动动作。
无论“宇宙”2542号在做什么或不在做什么,它当前所处的位置显然是有意为之。稀星天外基本肯定它与“美国”245号光学侦察卫星的位置存在某些联系。值得注意的是,这显然不是第一次在地球轨道上发生类似的汇合,业余卫星观察者在过去也发现过美国的卫星似乎在检查它国的卫星。
众所周知,俄罗斯长期以来都在积极发展反卫星能力,并将其作为抗衡美国的一种非对称手段。它已经开发或正在开发多种反卫星武器,包括从地面和空中发射的拦截器。“宇宙”2542号在其新轨道上的出现的时机正好是美国天军(U.S. Space Force)成立,美国军方公开宣称要致力解决对其严重依赖的各种天基系统的脆弱性的担忧之际。
这些天基能力包括从天基预警系统、太空侦察平台(例如KH-11)到用于支持作战的导航和通信卫星。所有这些对美军而言,都是其在未来潜在冲突中必不可少的。这也是为什么美国总统积极推动,并在今年成立了美国天军,正式作为一个在参谋长联席会议占有一席之地的全新独立军种。美国天军的主要军事活动将位于太空或和太空有关。它也将统一负责美军的卫星和其他相关系统和基础设施的采购和建造。
美国天军的近期任务之一是简单地理解未来太空战争的实际状况。美军认为这是一个非常现实的前景,因此正在着手进行太空冲突及其可能触发因素的基本定义以及美国应该如何应对太空冲突,是力量展示还是直接报复等等。
美国前空军部长希瑟·威尔逊(Heather Wilson)在2019年美国太空基金会第35届年度太空研讨会上指出:“我们可能会在某一天证明我们具有某些能力,并让我们的对手知道他们不能肆无忌惮地阻止我们使用太空,而对其不会造成任何后果。”
稀星天外不知道俄罗斯将“宇宙”2542号的轨道平面和周期调整到可以“攻击”美国侦察卫星的目的是什么,可能仅仅是计划中的反卫星技术测试演练,也可能是一个成熟的“一盯一”战术模式。不管是什么,该行动发生在美国天军正式成立之际,颇具挑衅意味。而且可以确认的一点是,太空作为人类的最后一片“和平净土”正在失守,各大国的争执势必会向大气层之外拓展。太空军事化必然会愈演愈烈,美国将太空相关军事资产升级成一个独立兵种,俄罗斯将空军和太空资产合并成航空航天军,虽然做法有所不同,但无一不是根据本国的实际情况加速在外太空的军事存在,发展太空武器的一个体现。
另外,稀星天外也很想知道一下新成立的美国天军对于外国卫星,例如“宇宙”2542号,的活动会做出什么样的反应。如前所述,对于美国天军来说,最大的挑战可能是确认威胁是什么,甚至是不是威胁。