卫星到底能不能实时监控航母位置?

卫星是做不到对航母进行实时监控的,这是因为大多数卫星的在轨运行速度远远超过了地球自转速度,而那些少数地球同步卫星的运行轨道又太高,很难看清航母这样的小型目标。

欢迎关注兵器知识谱,今天我们来聊一聊关于卫星监控航母的话题,相信读者都非常关心这个问题:既然人类航天技术已经非常先进,为什么不用卫星对敌国的航母进行实时监控呢?

答案就是做不到。目前世界上能够对地球实现“实时监控”的卫星只有一种,那就是处于地球静止卫星轨道的气象卫星,其它的卫星是做不到,其中就包括军用侦察卫星。

这类气象卫星是一种在轨运行速度与地球自转速度基本相同的航天器,绕地运行一周用时23小时56分4秒,可对地球某一地域实施基本不间断的监控。

比如说我国的“风云2号”同步气象卫星,轨道高度为36000公里,监控范围是整个亚太地区和部分太平洋地区,通过1部雷达成像仪和1部红外扫描仪和2CCD相机进行对地观测,可以实现非汛期每小时、汛期每半小时获取覆盖地球表面约1/3的全圆盘图像。

可见即便是与地球自转同步的气象卫星所谓的“实时监控”也只能实现一小时/半小时的气象变化情况更新,并非大家想象中那样每时每刻都在刷新的实时监控。

下图为我国“风云二号”地球同步气象卫星视角下拍摄的亚太地区卫星云图,它是天气预报的主要依据,只有在几万公里的远地轨道上才能实现这样的同步气象实时监控,而这样的“实时监控”也需要近一个小时才能更新一次,并不是大家想象中那样每时每刻都在更新。

最重要的是由于同步静止轨道实在是太远了,同步气象卫星只看得清地球上变化特征特别明显的气象现象,像航母这样的小型目标是不可能看见的,所以无法用同步气象卫星对航母进行“实时监控”。

那么问题就来了:既然遥远的地球同步气象卫星无法看见航母,那军用侦察卫星总能看得见了吧?为什么不用军用侦察卫星对航母进行“实时监控”呢?

答案仍然是做不到。我们必须承认这样一个事实——军用侦察卫星的对地观测分辨率已经达到米级,可以看清地面上一张报纸的标题。

即便如此,军用侦察卫星也无法做到对航母实施“实时监控”,这是因为军用侦察卫星是一种在近地轨道上运行的航天器,它的运行速度接近第一宇宙速度,每环绕地球一周只需要90~120分钟。

这就意味着当军用侦察卫星飞掠航母上空时,只会在该空域停留几秒钟,要等到下次再飞掠航母时,需要等待90~120分钟以后,也可以理解为对航母的监控只能实现一个半小时到者两个小时才刷新一次,是无法做到“实时监控”。

比如说美国的“锁眼”系列军用侦察卫星(指最新型的HK-12型侦察卫星),它的轨道近地点为320公里、远地点为670公里,10分钟内可对10×120公里的地域完成扫描,分辨率1米;当变轨至近地点160公里、远地点340公里的近地轨道时,19分钟可扫描40×90公里的地域,分辨率提高到0.5米。

下图为美制“锁眼”军用侦察卫星拍摄到的苏联航母,如此清晰的拍摄需要将轨道降低至200公里以下,并且恰巧有航母经过,否则连发现都很难做到,监控就更谈不上了。

在0.5米分辨率的近地轨道进行侦察时,军用侦察卫星固然能看清航母,可问题在于为了逃逸地心引力,轨道越靠近地球时,运行速度也就越高,这时候军用侦察绕地周期就只有90分钟。

即使看到了航母,也只是看了一眼而已,没有多大实战价值,想要在看一眼,那就要等90分钟以后了。

那么新问题就产生了:可不可以将军用侦察卫星运送至地球静止轨道上,让它像同步气象卫星那样永远“盯着”地球某一地域,以此来实现“实时监控”呢?

答案依旧是不能!抛开难以将笨重的军用侦察卫星投送到地球同步静止轨道这一问题不论,就几万公里的遥远距离而言,军用侦察卫星同样看不清地球上的航母。

军用侦察卫星本质上是一个大型遥控望远镜,在近地轨道上运行时尚且需要降低轨道至100多公里的高度来实现高清拍照才能勉强看清航母,如果距离增加到几万公里,那么它的作用也就与同步气象卫星一样了——只能看清云层。

更要命的是军用侦察卫星的能耗非常高,在对不同地域的目标实施侦察时需要频繁变轨,自身搭载的染料将会很快耗尽,如果在距离遥远的地球同步静止轨道上运行,那么它将很快在燃料耗尽后成为太空垃圾。

因此军用侦察卫星只能用来进行实施战略侦察,为军队高层制定战略打击计划提供参考,根本无法对某一特定装备进行所谓“实时监控”,拍到航母时也只是纯属偶然而已,所以大家不要幻想“卫星对航母实时监控”了,那是不现实的。

下图为美国“锁眼-9”军用侦察卫星,它是世界上最先进的侦察卫星,作用是对敌国进行战略侦察,而不是用来紧盯某一作战装备,如果用侦察卫星来“实时监控”航母,那无疑是高射炮打蚊子了。

卫星到底能不能实时监控航母位置?

很难!非常难!首先目前导弹制导技术无非那几种,红外,雷达,激光,电视。。。而弹道导弹,基本都是惯性制导,预先输入位置参数,击中固定目标。航母是会动的,最高航速31节,大约55公里每小时,每秒15米。纯惯性制导是不可能击中活动目标的,那么按一些人的说法,我用卫星持续监视,把目标发给导弹,导弹机动调整。这里有两个问题,一个是你卫星很难在茫茫大海上找到航母,这个等下说。另一个是导弹微调,进入大气层后,速度高达近10倍音速,微调是非常难的,真所谓差之毫厘谬之千里,一股风都能让你弹着点差个几百米。再来说发现航母吧,其实这个动作有三个层次,一是看到航母,二是发现航母,三是盯住航母,你做不到第三个层次,那你怎么制导?低轨道卫星可以看到航母,但这个要碰运气,卫星掠过的视野里刚好有航母,比如港口什么的。但是想去找到航母,基本不可能,一个是卫星机动要大量能源,第二个卫星轨道低视野小。所以低轨道卫星只能做到第一个层次~看到,且只能是碰巧看到。然后是高轨道卫星,一般是同步卫星,也就是盯住一个地方看,分辨率很低,低到什么程度,低到很难分辨航母和油轮客轮,也就是一个点。卫星的视野内如果刚好有航母经过且被分辨出来,那就可以看到了。同步卫星也可以机动,但是还是那两个问题,机动的能量哪里来?太空里是没法加油的,那点太阳能也只能补充下运行开机的能量,大动作机动很费能源,没几次可以折腾。还有就是分辨率的问题。最后就算你千辛万苦找到了航母,持续盯住又是很大的问题。这里涉及到一个重访时间,卫星是高速围绕地球旋转的,你找到了,看到了,但是几秒钟就离开这个视野了,下一次到这里,快则几个小时,慢则几天,那时候航母早就不知道去哪里了,你怎么制导?我可能表达不太清楚,说的有点乱。大家可以参考下我贴的图这个帖子,也可以搜索下“卫星可以实时监测航母吗”这类问题,相信会有一个客观的概念。

卫星到底能不能实时监控航母位置?

卫星能够实时监控航母,前提是天上有十几颗卫星将航母早早定位。并24小时接力追踪才能做得到,这种能力就算美国现在也不具备。

卫星图片上显示的航母,你以为是这样的?

但其实真正的是这样的。

军用卫星上看到尼米滋航母的照片,左边是卫星的全视野图片,右边是全视野图片中放大的部分。熟练的读图员是可以根据船只行驶中的尾迹来发现大型船只的,但目前卫星实际的分辨率一般在50米左右还很难分辨出是一艘航母还是一条大型的邮轮。

跟踪航母首先要求找到航母,而这个工作真的很难。以现在美国最先进的“锁眼”侦察卫星为例,锁眼”卫星每天飞行至某一特定地区上空只能1~2次,只要根据卫星运行周期计算出过顶时间,在卫星过顶前的十几分钟,将目标隐藏起来,那么,“ 锁眼”再先进,也只能是“目中无物”。况且,卫星只能看到星下点附近的目标,离星下点较远的目标就无法看到了。1999年,美国“锁眼”卫星一直瞪大眼睛瞄着印度的核试验。可是,印度准确地判定了“锁眼”的过顶时间,充分利用“ 锁眼”的上述缺点,按部就班地进行了自己的核试验,成功地躲过了“锁眼”的侦察,使美军的“锁眼”走了一次“麦城”。

“锁眼”卫星还对真假目标的辨别能力非常有限,受气象环境影响很大,比如烟雾雨雪以及尘埃都会影响“锁眼”所拍摄照片的分辨率。另外一个原因就是非常贵,锁眼一颗的价格是十几亿,最新的二三十亿美刀啊,想要全面覆盖海洋,别说全球海洋了,就是太平洋需要十几颗,这价格那可是海了去了,美国国会大老爷真的会通过?

经常有报道称恐怖分子利用谷歌地图攻击军事基地,但大家看明白了,这些都是不可移动的固定设施目标。google用的Skybox Imaging卫星都是低轨道的小卫星,根本无法做到长时间对某一区域的目标进行不间断的跟踪。往往是在目标上空快速通过。而且卫星数据不是实时的,需要飞到一定的空间后向地面基站发送数据。这样到发送数据的时候地面的目标又有了上百公里的变化。

既然这样,有人说了,那就用雷达型的电子侦察卫星吧。告诉你,还真有,世界前霸主苏联就曾经搞过雷达型的海洋侦察卫星用来追踪美国航母。它就是前苏联的“神话”探测系统。

神话探测系统是由US-A型主动雷达和US-P型被动侦察雷达卫星组成的。这套系统是为了俄罗斯研制的世界上首型可打航母的反舰导弹P-27/27K型反舰弹道导弹研制的。US-A系统利用8.2GHz的X波段雷达确定目标,图上可以看到其旋转式展开的巨大长条形天线。然后用166MHz的通讯天线下传目标信息。由于卫星采用雷达制导,耗电量较高,而在低轨道需要考虑微弱大气阻力,无法使用巨大的太阳能电池板,所以卫星使用巨大的热电偶空间核反应堆提供能量。卫星工作在270km左右的轨道高度,在卫星失效后,核反应堆被弹离卫星进入800km左右的高轨道,避免受到低轨道微弱空气阻力影响而坠落地球。

与主动雷达制导的US-A不同,US-P采用被动雷达,图上可以看到巨大的十字架型接收天线,只接收信号来进行三角定位。一般为了保证精度,需要2颗卫星以上来进行平面定位。这种卫星因为采用被动信号接收系统,工作距离相比于X波段雷达要远的多,所以轨道较高,工作在440km左右的轨道高度。空气阻力在这个高度已经可以忽略不计,所以卫星采用了巨大的两片太阳能电池板提供能量。这款卫星的工作寿命相较于US-A来说相对较长。

数了一下毛子海洋监视卫星的在轨时间,毛子整个系统达到最佳战备状态大概是1986年年底1颗US-A和2-3颗US-P组网,或者1989年年底4颗US-P组网。这是这套系统具备的最佳战备了。看重访时间,4星组网的US-P被动星座对于北纬55度和北纬60度的重访时间分别是6个小时和3个小时,1颗US-A和1颗US-P组网对相同纬度的重访时间是8个小时和5个小时。至于2颗US-A和2颗US-P组网这种毛子的野望,算了一下在轨时间,好像还真没有满足条件的,唯一勉强满足条件的是1984年11月1日到11月4日这4天时间里,假使cosmos-1579此时还能勉强使用,那么大概就是2颗US-A和2颗US-P组合。不过cosmos-1607打上去的目的应该就是取代cosmos-1579而不是组网的(看在轨时间就知道),那么这样来看任何时间仍然是1颗US-A和2颗US-P组网。至于什么4颗US-A和4颗US-P组网或者7颗US-A和4颗US-P组网这种东西,在和平时期大概是不可能见到的。考虑毛子US-A卫星那少则几个小时,多则几个月的寿命,要在天上维持7星星座,毛子非得破产不可。

毛子海洋监视卫星的探测原理,通过卫星二次重访来确定航母战斗群的动向和速度,从而给饱和攻击提供初始相应数据。一般认为,超过2个小时的重访间隔已经很难为饱和攻击提供火控精度的数据,毕竟假设航母战斗群以25节速度巡弋,那么2个小时后已经航行了接近100公里。我们如果利用这个信息来给弹道导弹修正火控,那么弹道导弹需要在90+公里的可能动向半圆里搜索目标,见下图,找不到的概率还是非常大的。

唯一的办法便是压缩回访时间,用4颗US-P和4颗以上的US-A组网,才能保证航母的可能动向圆尽可能的小,从而大大提升导弹的命中概率。而因为US-A/P的寿命都非常短,维持这样一个星座需要极高的耗费,苏联可能能在战时尽自己所能达成短时间内这样的星座。但现在,“神话”系统只是一个神话了。

目前最有效的手段,就是用大量人员长期跟踪排查,,发现一艘就立即作标记,然后会有一大群人在跟踪卫星图片,不断的标注航母新的位置,人员规模不会少于2个团。

图片源自网络。

卫星到底能不能实时监控航母位置?

太空中的卫星有好多种,气象、雷达、资源、通信……那种可以拍照的一般都算是军事或者带有军事目的的卫星而军事卫星里面也有好多种类,通常说能看到什么车牌、时时能看到航母位置的那种是可以拍照的,这种卫星一般是在资源、气象之类卫星的基础上升级为更加清晰的一种卫星,太空中实际上拥有这种拍照功能的卫星只是占了很小一部分而可以精确到看车牌、报纸、人脸的卫星更是拍照卫星中的极少数一般高度都在上百公里,而且这种卫星一般要求特高需要在极低的近地轨道运行少则十天半个月多则两三个月如果不提高轨道就会坠入大气层,卫星本身上天带的燃料一般都很少变轨几次基本上燃料就没了只能坠毁而带燃料过多的话危险性和成本会大大增加划不来,这种近地轨道卫星一般技术高成本也大而且这种卫星因为轨道低一般一次扫描宽度也就几十公里,如果想全球各地做到时时监控估计起码得同时在太空运行几百颗,这样的成本就嗨了去了,除非以美国那种国力顶住国家破产的局面才勉强能玩的起!至于说监控航母的位置,一般都是以这种可以拍照的卫星、雷达探测的卫星、电子侦查的卫星和其他多重手段才能做到,而且也很难做到万无一失对方只要有防备很容易欺骗过去。在地面固定位置都有办法躲避、欺骗卫星,更别提在茫茫大海上你想做到时时监控一艘航母的位置这很难,只能说运用多重手段是可以做到提前防备很大概率上可以知道它大概位置!

卫星到底能不能实时监控航母位置?

可以做到,甚至可以实时直播航母的动向,目前卫星已经有这样的能力,并且可以做到全天候和全天时的监视,比如英国“伊丽莎白女王”号航母刚进入南海的时候,卫星就拍到了它航行的样子,后来它的动向,都在卫星的掌控之中。

英国航母

目前公开的航母卫星图片,大多数都是商业性质的卫星拍摄的,由于是商业卫星,所以卫星的成像效果有限,简单地说,就是成像模糊,或者可以说成本有限,而军事卫星成本高,性能足,成像效果好,但是军事侦察卫星拍摄的卫星图,一般并不会公布,只有军队知道,所以纯军事侦察卫星,拍摄到的海上航母图片更为清晰,可以随时跟踪航母实时拍摄。

侦察卫星

现代卫星成像模式多种多样,已经不受天气的限制,比如普通的光学侦察卫星,只能在气象条件良好的情况下进行拍摄,如果是在夜晚或者有乌云的情况下,光学侦察卫星就不能拍摄到海上航母,这点就和我们日常使用相机拍摄对环境的要求一样,需要在光照良好的情况下才可以拍摄到清晰的物体。

卫星拍摄的航母编队

现在已经出现了一种新式的成像卫星,全称是合成孔径侦察卫星,简称SAR卫星,它的出现让侦察卫星不受天气和时间的影响,可以全天候全天时拍摄,即使是夜晚,或者海上航母上空有浓浓厚厚的云层,SAR侦察卫星照样可以成像,只是成像的效果不如光学成像卫星,但是已经可以发现航母的具体位置,现代战争当中,发现航母在哪就可以了,而不需要成像效果有多好。

商业SAR卫星拍摄的航母

此外卫星的轨道并不是一成不变的,而是可以根据需要,进行调动,比如在两次海湾战争期间,美军就调动了许多侦察卫星到伊拉克上空,对伊拉克军队进行侦察,使得伊拉克军队的每一次调动,每一次攻击,都展现在美军指挥官面前,伊拉克军队几乎是直播,美军可以从容应对,这也是美国获得两次海湾战争胜利的关键。

卫星到底能不能实时监控航母位置?

我是萨沙,我来回答。

能是能,但效果不佳。

目前卫星实时监视地面目标,主要分为两种方法:

第一是,发射多颗低轨侦察卫星组网、接力监视;第二是,静轨侦察卫星。

我们分别来说。

第一是,发射多颗低轨侦察卫星组网、接力监视。

这主要还是受到现有技术的限制,只能这么做。

众所周知,地球和卫星不是静止不动的,卫星在旋转,地球也在旋转。

卫星的轨道有很多种,但间谍侦查卫星一般都在1600公里高度以下的轨道。

由于距离地面比较近,侦查的精度比较高,目前最高可以达到0.1米,也就是能识别地面士兵手中的武器,能够清楚看到地上的行人甚至车牌号

俄乌战争中,美国使用侦察卫星,可以清楚看到俄军车辆上的V或者Z字。

即便是民用卫星,目前也可以达到很高的精度。

比如美国公司Maxar Technologies发布从3月31日以来的高分辨率卫星图像和视频,这些视频和照片显示,布查镇的平民尸体在街上躺了数周。

通过0.3米的高精度微信图,可以看到尸体的姿势和衣服的试验,可以同后来记者的照片呼应。

不过,这些低轨侦察卫星受到轨道的限制,移动速度很快,无法留在某一个地区持续观察。

以声名远扬的美国KH-12“锁眼”侦察卫星为例,该卫星全色分辨率可达0.1到0.15米,运行在近地点398 公里,远地点869公里的太阳同步轨道上。

它绕地球轨道运行一圈的时间为90.56分钟,加上地球公转和自转的因素,KH-12每天飞行至某一特定地区上空只有1~2次机会,根本不能持续跟踪侦察某个目标。

KH-12“锁眼”幅宽也仅为40公里,也就意味着KH-12只能拍摄地域很小的战场目标。

所以,如果持续侦察某个地区,靠单个卫星是办不到的,必须用很多颗卫星配合拍摄。

但这个不是什么国家都可以办到的,只有极少数军事强国才能做到。

而航母还有所不同,因为它是移动的目标,会以较高的速度不断移动,观察难度就更大。

美国建立了全天时、全天候、全谱段数据获取和全球任意点10到15分钟以内重访能力,可提供全球最高时间分辨率和空间分辨率。目前我国还没有达到这个水平,美国倒是还算可以。

这也是美军的杀手锏之一。

第二是静轨侦察卫星。

简而言之,静轨侦察卫星相对于地面是静止的。

在地面来看,卫星是在天空固定不动的,所以可以持续观察。

单颗卫星就能全面监视地球42%的面积,只需等间隔放置三颗卫星,就能覆盖除南北两极附近外的地球所有地区。

但静轨的高度太高,是在地球赤道面上方3万5786公里的圆形轨道。

这么高的高度,以目前技术难以做到高精度的侦察。

我国发射的一颗静轨侦察卫星高分四号,可以达到50米的精度,就已经很了不起啦。

50米的精度能侦察大型船舶,却无法判断是航母还是油轮。

如果卫星分辨率达到2.5米则足以看清300多米长的航母整体轮廓,直接判断目标属性,甚至还足以判断出是驱逐舰还是护卫舰。

一说 美国2015年发射了一个新技术的原型验证系统, 卫星入轨后展开直径为20米的衍射光学薄膜,卫星的凝视视场超过一千万平方公里,分辨率可达1.5米。

但目前这是美国的机密,我们只知道美国在静轨上有不少侦察卫星。。。

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