中国打造300颗超低轨卫星，凭啥能“堵死美国星链卫星”

近期，中国航天科工集团在商业航天大会上宣布，计划到2030年完成一个300颗卫星的超低轨通遥一体化星座，提供可见光、SAR、高光谱、红外多元服务体系，形成全球15分钟响应能力。西方媒体认为，中国正在建造的这个超低轨卫星星座，将对美军形成巨大的情报和信息战优势，特别是其运行规模要低于美军的星链卫星，在空间作战可以专门“堵死”星链卫星，那么这款星座到底牛在哪里呢？

（超低轨卫星使用效果图）

这个星座的名字，也就是“超低轨”和“通遥一体化”，还有两层意思值得解读。解读清晰后，人们就会发现，它和美国的星链是完全不同的两种事物，但是对中国未来战略和国民日常生活，有着深远的影响，与我们每一个人都息息相关。

（低于300公里的轨道，卫星也可以运行，但会面临一些问题）

首先要说说什么叫“超低轨”。传统上，通信卫星一般部署在35800公里的地球静止轨道上，导航卫星部署在2万公里的中圆轨道上，而遥感卫星部署在800公里左右高度的低轨道上。通信卫星的轨道选择，是为了确保单颗卫星对某个区域的24小时持续性覆盖。遥感卫星却要考虑两个问题，那就是“距离”和“寿命”。摄影界有句话，“拍得不够好就是离得不够近”，对遥感卫星也是一样的。但是距离地球越近，大气越稠密、阻力越大，卫星寿命会大幅缩减，昂贵的卫星用不了多久就会因燃料耗尽而退役。一般来说800公里左右，才是民用遥感卫星的一个黄金高度。

但是800公里高度，也就意味着距离较远，镜头可能看不仔细。所以军用侦察卫星有时候会牺牲寿命，来设法提高分辨率。比如美国的锁眼卫星往往工作在300公里以下，这比800公里近了约3倍，意味着卫星镜头的实际放大效果可以提升约3倍。

甚至有航天爱好者曾经观测到，它下降到120公里的高度，只为一张清晰的侦察图像，可以想象，这张卫星照片将比一般照片的分辨率提升8倍左右，看到更多的细节。当然，锁眼卫星也不会拍完照片就坠毁了，它的庞大星体内携带了强劲的发动机和大量燃料，可以在超低轨拍摄完成后，通过强力变轨回到接近300公里的高度。也正因如此，这种卫星近20吨的重量里，大部分其实都是燃料。

（锁眼卫星因为轨道低，获得了较高的分辨率）

相比之下，作为通信卫星的星链，对超低轨基本上没有需求。它部署在550公里的高度，对宽带网络接入已经足够了。降低到300公里虽然能进一步提高通信速率，但是会严重缩短卫星寿命，得不偿失。而马斯克在星链基础上研制的导弹预警实验卫星，它更多地是通过红外信号特征，来监视大气层内的高超音速目标，对分辨率的要求与遥感卫星不在同一个范畴内。

我们现在回过头来讨论遥感。近些年来，小卫星技术蓬勃发展，遥感卫星的价格越来越低。连商业企业都可以找到足够的钱，去建立一个覆盖全球的遥感星座了。而国际市场对卫星图像分辨率的要求越来越高。要想提高分辨率，有两个办法，一个是采用长焦镜头，另个一就是降低卫星高度。

（国产4米级镜面，这种大型部件生产成本高、时间长）

卫星使用的长焦镜头与相机上用的原理一样，自然是价格不菲，越大越贵。如果能在超低轨道上部署足够多的卫星，就可以用较便宜的镜头实现高分辨率与24小时持续观察的双重目标。所以，超低轨的选择是服务于遥感的。但是降低卫星高度就会面临空气阻力变大的问题，有什么办法可以两全其美吗？

这个办法，就是研制低阻力卫星。在以往，卫星设计师们对气动外形是不考虑的，毕竟宇宙和真空差别不大。但这并不意味着“卫星减阻”没有文章可以做。2017年，日本发射了所谓的超低轨技术试验卫星“燕子”，正常运行轨道设定在180公里到268公里的范围内，最低曾经达到167.4公里，是公开卫星中的最低世界纪录，并且运行了7天时间。“燕子”不但采用了类似于飞机的外形，还用离子推力器、化学推力器来抵抗空气阻力造成的影响。验证了超低轨卫星的理念。

气动外形优化、离子和化学推力器，对中国航天来说都不是无法克服的难题。所以，航天科工决心研制300颗卫星组成的超低轨星座，不存在技术问题。

（日本燕子卫星与中国超低轨卫星，都有减阻设计）

至于“通遥一体化”，目前航天科工没有做详细的解释。我们推测这里的通信有两个可能的理念。第一是为地面用户提供通信服务，第二是具备星间链路，让卫星能彼此通联。

第一种可能性并不大。各个国家、包括中国，都对卫星通信服务有严格的管理政策，拿到频率资源和牌照的难度极大。企业即使具备相关技术，没有牌照也无法开展业务。

而星间链路的意义很大，采用这种技术之后，一颗卫星拍摄到的图像，可以不经过地面中转，在星座内部就传遍全球。比如说，一颗超低轨卫星在诺福克军港拍摄到福特号满载F-35C准备出航，那么几秒之内，图像数据就能绕过半个地球、传到中国大陆的运营中心。综合考虑卫星数量和访问间隔，300颗卫星完全可以保证15分钟重访周期，近实时监视世界上任何一个角落。

超低轨卫星的分辨率高、实时性好，如果与人工智能的目标识别相结合，那么对我们来说，地球表面就再也没有秘密了。任何一支军队哪怕是动用一辆吉普车，我们也能及时知晓。

（美国卫星拍到的卡尔文森号航母）

既然超低轨星座有如此重要的作用，那么安全性如何保证呢？会不会因为轨道低，更容易遭受打击？其实大可放心，即使国外有些人不喜欢这样的大规模星座，也没有什么办法。如果动用武力摧毁，这些卫星就会被打成漂浮在太空的碎片，像移动的水雷阵一样威胁所有人。如果动用电子干扰，那就要把干扰站遍布全球。如果动用X-37B空天飞机去抓捕，飞行一次的成本，比补网发射要贵上好几倍。如果用可重复使用火箭来发射，补网成本就更低了。

当然我们航天科工部署这样的星座，是为了践行和平利用太空的理念，把遥感图像主要服务于农业、渔业、环保、能源等领域。高分辨率的实时监测，对这些领域的工作，尤其是灾害监测和应对，有着重大的作用。但是，如果有些国家咄咄逼人，那这些超低轨卫星的镜头，一样可以在必要时对准任何敢来挑衅的敌人。

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