导弹打卫星背后的玄机——狗拿耗子式的拦截,将错就错的神来之笔

■考虑到使用反卫星武器有推动太空军事化之嫌,故美国舍弃成熟技术不用,而是花重金改造反导导弹,让“标准-3”进行"狗拿耗子"式的拦截。

■如果说USA193军事侦察卫星失控是美军不愿看到的错误的话,那么以该卫星作为靶子进行模拟拦击敌方来袭战略导弹,则是将错就错的神来之笔。

■除了射程与拦截速度出人意料外,此次试验表明“标准-3”导弹的精度也非常之高,不过尚不能说明“标准-3”导弹系统已具备在实战中拦截洲际导弹的能力


USA193雷达成像卫星外形设想图

 

“标准-3”导弹箭在弦上


    2月21日,元宵节。正当中国人还沉浸在最后的春节气氛中时,美国在东太平洋释放了一个“大焰火”,一枚“标准-3”导弹在两百多千米高度将一颗失控卫星击碎。


神秘的间谍卫星
    这颗军方编号为 USA193(NROL-21)的卫星,是在2006年12月14日从加利福尼亚州范登堡空军基地发射升空的,卫星进入轨道后不久便与地面失去联系。该卫星隶属于美国国家侦察办公室(NRO),是一颗军事侦察卫星。出于保密考虑,美国一直没有透露这颗失控卫星的具体型号和使命。
    从美国官员在1月26日透露这颗间谍卫星可能会在二三月份坠入地球起,媒体关于卫星身世的猜测就没有停止过。最早有分析家曾推测该卫星属于“锁眼11”或“锁眼12”光学成像卫星——这种卫星的质量在10吨以上。但随着与该卫星有关的信息不断被披露,上述推测便站不住脚了。利用已知的数据,不难推算出这颗卫星的重量不会超过3300千克。在美国的侦察卫星族谱中按图索骥,重量级为三吨的侦察卫星很可能属于“未来图像建造系统(FIA)雷达成像卫星”中的一颗。
    有些媒体所宣称的卫星如一辆校车大小也不属实。该种卫星的发射尺寸不超过4.6米×2.4米,配有两个碟形雷达成像天线,如果天线完全展开,其尺寸可能达到一个篮球场大小。它可以不受天气情况的限制,对目标地点进行全天候的侦察,是美国已经使用了近20年、早该淘汰的长曲棍球雷达侦察卫星的换代产品。
    在USA193卫星发射后几小时,身处英国的卫星观测爱好者就通过天文望远镜发现,该卫星并未像其他卫星一样立即展开太阳能电池帆板——如果帆板正常展开,因反射太阳光,卫星亮度会突然增加。这要么说明卫星具有其他形式的能量来源——俄罗斯曾推测卫星上有核电源——要么说明卫星上出了故障。无线电爱好者最初曾监听到卫星与地面的通讯联系,但一天半后就沉寂了。一个月后,美国官方承认“无法与该侦察卫星取得通讯联系”。到2008年1月22日,这颗失去动力的卫星轨道已经降低至271×282千米,平均每天下坠700米,而且在高层大气阻尼的影响下有加速下坠的趋势。
    这种阻尼效应已经被各地天文爱好者的观测所证实。一位身处广西的天文爱好者曾在今年年初看到USA193的最大亮度堪比北极星,但是它的亮度衰减很快,还没进入地球阴影就看不到了——这可能是卫星发生异常翻滚造成的。其他正常运行的卫星也会有亮度衰减,但因其滚转是规则的,亮度衰减也有一定的规律。亮度的急剧变化说明这颗卫星已经在空气阻力的作用下“摇摇晃晃”地前进了。如果轨道进一步降低,更稠密的大气作用于卫星不规则的外形上,将使卫星发生更剧烈的翻滚,使预报卫星坠毁点的难度加大。正是在这种情况下,美国军方提出了以导弹击毁失控卫星的方案。


击毁卫星是否必要?
    2008年2月14日,美国总统国家安全事务副顾问杰弗里在五角大楼举行的新闻发布会上宣布,美国总统布什命令五角大楼使用美国海军导弹摧毁这颗报废的间谍卫星。他说,此举旨在尽量减少卫星对人类的危害。
    杰弗里所指的“危害”主要指卫星上携带有可能对人类健康造成致命威胁的有毒燃料——肼,因此必须在其进入大气层前予以摧毁。肼对人体的危害类似氯或氨,吸入后会灼伤肺部组织。人若吸入大量肼,会有致命危险。航天器上的肼燃料罐均为耐压容器,强度很高。虽然卫星再入大气层时会产生很高的动压力和高温,但坚固的燃料罐未必能破碎、烧毁。
    2003年初哥伦比亚航天飞机失事时,上面的肼燃料罐就完整地坠落到美国本土,幸好未造成地面人员伤亡。USA193卫星从发射以来就没有启动过姿态调整火箭,它携带的454千克肼燃料分毫未动,一旦完好的燃料罐落入人烟稠密地区并破裂,很可能造成人员伤亡和环境污染。根据1971年缔结的《空间物体所造成损害的国际责任公约》,卫星发射国要对空间物体造成的损害承担责任。因此,美国政府发言人表示将“采取措施将卫星坠毁可能造成的损失最小化”,也是言之成理的。
    从国际惯例看,处置失控航天器方法有三种方法:一是任其坠入大气层或让其在轨道漂浮成为太空垃圾;二是通过地面指令引导卫星坠落于预定地点或升至更高的无用轨道;三是利用其他航天器与之交会对接,对其进行修复或回收。
    USA193卫星轨道太低,已不可能派航天飞机将其捕捉。地面与卫星的通讯中断也排除了第二种方法。但动用导弹摧毁即将坠入大气层烧毁的失控卫星在航天史上还是头一回。对美国击落卫星的真实动机持怀疑态度的人指出,地球表面2/3的面积是海洋,陆地上人烟稀少之地也有很多,质量这么轻的卫星再入大气层后多半会在半空烧光,碎片造成人员伤亡的可能性极低。事实上,历史上美国共有328颗卫星残骸坠落于地,无一造成伤亡。过去40年,各类重返大气层的航天器碎片坠地的有5400吨。造成伤亡的少之又少。为何USA193卫星一定要享受这种被拦截的特殊待遇呢?
    USA193不但是最先进的侦察卫星,也是近几年来发射的最轻的侦察卫星之一,它的使命是与多颗同类卫星一起组成“星座”,对热点地区进行不间断的侦察。也许是它的这一神秘身份使然?
    这不是美国侦察卫星的首次失控坠地。早在太空时代萌芽期的1959年4月,“发现者”2号侦察试验卫星的胶片返回舱意外坠落在挪威斯匹次卑尔根群岛附近。军方虽出动大量人力,仍未找到返回舱胶片盒。有人推测胶片盒是被流亡在那里的俄罗斯人捡走了,以致中央情报局担心了好一阵。这件事几乎成了冷战传奇,并被演绎为一部畅销的惊险小说《冰区考察站》。一年后,在经历了一系列失败后,“发现者”14号侦察卫星终于取得成功,美国也感到有必要专门成立一个管理空间侦察计划的组织。1960年8月25日,美国空军和中央情报局共同成立了美国国家侦察办公室。冷战期间,国家侦察办公室一直处于绝密之中,直到1992年美国才首度承认该组织的存在。
    USA193卫星正是隶属于国家侦察办公室,有这样的历史背景,不由得防务专家们猜测美国击毁卫星的目的之一是为了防止卫星坠地后,先进技术泄露。但这种猜测是站不住脚的。据业内媒体《航空周刊与空间技术》杂志的文章分析,USA193上的主要部件——推进剂罐、动力装置、陀螺仪和电子设备——的重量都很轻。为了减少重量,高度机密的雷达天线也应该非常脆弱,根本无法承受再入大气层时的高热。如果美国纵容卫星直接坠落,同样能起到保密的效果。
    如此看来,这次导弹打卫星的行动似乎只能被看作美国进行反导系统的演练了。


反导弹还是反卫星?
    北京时间2月21日上午11点26分,一枚经过改装的“标准-3”型舰对空导弹从位于夏威夷西部海域的“伊利湖”号巡洋舰发射升空,飞行24分钟后于距地面两百多千米的高空击中了时速超过2.72万千米的USA193卫星。五角大楼表示,尽管最近几天“伊利湖”号所在海域风大浪急,但美军仍抓住了稍纵即逝的战机,一举摧毁了卫星及其燃料罐。目前,卫星破碎后产生的残骸正在纷纷坠入大气层烧毁。
    消息传出,各界在感叹美国导弹防御技术先进的同时,也在推测美国是否又掌握了一种新的反卫星武器。美国上次进行导弹反卫星试验是在1985年10月13日,当时一枚从F-15战斗机上发射的空射型微型飞行器(ALMV)导弹摧毁了在555千米高的轨道上运行的太阳风P78-1科学卫星。此外,美国还在研发激光反卫星武器系统,但未达到实战水平。而且现在激光武器的功率不够大,只能使卫星上的光学传感器“致盲”,远不能造成卫星解体的效果。
    一位接受路透社采访的美国国防部官员说,美国军队目前没有专门用于打击卫星的武器,但美国在上个世纪80年代中期就拥有这种能力,故能在很短的时间内制定计划摧毁卫星。考虑到使用反卫星武器有推动太空军事化之嫌,故美国舍弃成熟技术不用,而是花重金改造反导导弹,让“标准-3”进行“狗拿耗子”式的拦截。
    如果说USA193军事侦察卫星失控是美军不愿看到的错误的话,那么以该卫星作为靶子进行模拟拦截敌方来袭战略导弹,则是将错就错的神来之笔。
    此前《简氏防务周刊》等权威媒体估计“标准-3”导弹只能对付射程3000千米以下、飞行速度不超过4000米/秒的弹道导弹。但这次被拦截的USA193卫星速度达到7400米/秒,已经超过洲际导弹的再入速度。可见原来对“标准-3”导弹的潜力估计严重不足。除了射程与拦截速度出人意料外,“标准-3”导弹的精度也非常之高。
    此前美国“关心核问题科学家联盟”资深专家戴维·赖特认为成功拦截的几率差不多在50%左右;麻省理工学院物理学家杰弗里·弗登接受space.com采访时指出即便导弹击中卫星,也只有30%的几率正好命中燃料罐。综合这两种说法,发射一发导弹就命中燃料罐的几率只有15%。虽然美国尚未公布此次拦截卫星的命中点与瞄准点的误差,但以15%的几率命中占卫星总质量1/6的燃料罐,其打击精度也十分高了。
    有分析家注意到,“标准-3”导弹的动能弹头是在247千米高空拦截住USA193卫星的。这个高度恰恰是早期洲际导弹释放的分弹头出现所谓“二次制导距离”的分导变化。所以有媒体开始渲染经此一役,“标准-3”拥有了“拦截洲际导弹”的能力。但事实并非如此。
    尽管USA193卫星最后的轨道类似于洲际弹道导弹弹头,本次试验尚不能说明“标准-3”导弹系统已具备在实战中拦截洲际导弹的能力。因为USA193卫星的轨道是已知的,每一时刻的位置可以推算出来。而在实战中为达成突袭效果,洲际导弹的发射窗口不会预先令敌方获知。导弹的轨道难以马上确定,并且分导式弹头有机动变轨能力,这对跟踪系统和计算机处理能力都是极大的考验,其困难程度远非拦截卫星可比。
    这次拦截行为同样不能说明“标准-3”导弹系统拥有了可以摧毁在轨卫星的能力。毕竟USA193卫星被拦截的高度只有两百多千米。考虑到高层大气的阻滞效应,在这么低的轨道上运行的卫星会很快坠入大气层,所以没有什么国家的卫星会运行在如此低的轨道上。出于此种考虑,“全球安全”网站的分析家约翰·派克认为此事件与太空军备竞赛无关。因为美国已经有了更好的反卫星的方法,没有必要通过发射反导系统导弹打击即将再入大气层的卫星来显示太空战的实力。
    所以综合考虑,此次行动也许更有可能像美国所说的那样,是“单纯的拦截防御手段”,而非带有战略进攻企图的反卫星试验。但借助拦截USA193卫星的演练,美军提升了反导系统的作战能力是不容置疑的。美国参谋长联席会议副主席、四星上将卡特怀特也说此试验是“宙斯盾”弹道导弹防御系统与其他导弹防御组成——如遍布美国的导弹预警系统——的合成演练。

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