[科普中国]-间谍卫星——对地监测的“哈勃望远镜”

近日，美国ULA联合发射联盟用于执行NROL-71任务的德尔塔IV重型运载火箭进行了推进剂家注册时，事实上，该火箭原定于北京时间2018年12月09日，12：15发射，但在起飞之前7.5秒突然中止，据称是因为发射系统监测到异常状态，此时的火箭已经启动了主发动机然后又紧急关闭。

图为本次发射的宣传海报

事实上，该火箭最初计划于12月8日发射，但因控制中心与发射场之间通信链路问题推迟24小时。但又再次紧急喊停，之后又因天气和发射窗口问题反复推迟，实际发射可能要无限期推迟了。

该任务编号为NROL-71，即为美国国家侦察办公室（NRO）所属卫星的一次发射任务。而这一次的NROL任务卫星正是一个高度保密的军事卫星。不过，几乎所有人都认为，本次发射所搭载的正是KH-11 KENNEN锁眼系列间谍卫星的第五代首星。

图为NRO徽标

光学间谍卫星是什么？

光学间谍卫星作为一种军事用途的卫星，其目的就是拍摄地球表面，通俗的来讲就是位于太空的“监控摄像头”，通过光学镜头获取信息，然后通过多种渠道发送返回地面。大多数的光学间谍卫星都运行于太阳同步轨道上，在这条轨道上，卫星会在每天的同一时刻到达同一位置上空，也就意味着太阳光都是从同一角度来照射该地区，这样，间谍卫星就可以通过地面物体的影子长度来判断物体的高度。

图为冷战中早期的间谍卫星三视图

不过，值得注意的是，间谍卫星在同一地区会拍摄大量的照片，然后送到识别部门选择出有效的部分。在计算机尚不发达的早期，识别人员通常要在数十万张照片中选出有用的几张，识别流程很长，很难做到追踪移动目标。

锁眼系列卫星是什么？

美国是太空技术发展的较快、较早的国家，为了军事、政治和外交上的利益，美国立即开始了本国的间谍卫星的研究，而其中的光学间谍卫星系列代号为KH。

光学间谍卫星的结构很类似于大号的老式摄像机，其中核心部件是一个大号的光学镜片，后部则为成像模块、电路和控制系统。或许超过了很多人的理解，早期的KH卫星是使用胶卷的，在发射升空之后，间谍卫星对目标进行拍摄，并把数据全部存入返回舱的胶卷之后，将返回舱与卫星主体分离。返回舱回收之后，胶卷将被拿去冲洗，并提供给分析部门。一部分的间谍卫星拥有多个分离返回舱，而当所有的返回舱都分离了之后，轨道舱就会留在轨道上变成无用的轨道垃圾。

随着传输技术的发展，KH系列卫星开始采取越来越大的光学镜片，和天地传输数据链，这意味着KH卫星从一次性的侦查工具变成了长期使用的间谍卫星。

图为KH-11锁眼卫星三视图

KH-11 KENNEN锁眼系列间谍卫星是冷战后期采用的间谍卫星，第一枚锁眼间谍卫星于1976年发射升空，该卫星是全世界第一个采用了感光耦合组件摄影技术和超高频通讯传输数据的间谍卫星。该型号卫星可以几乎实时的向更高高度的地球同步轨道通讯卫星发送数据，再由通讯卫星转发至地面的弗吉尼亚州第五十八区地面接收站，这样的技术让美国前所未有的提高了其监视能力。

图为美国五十八区

KH-11卫星前期采用了2.4米的光学镜片，但在后续改进型号中，KH-11的镜片逐渐扩大至3.1米，在良好天气条件下，地面分辨率高达15厘米，足以识别出几乎所有的装甲车辆、飞机、直升机。在海湾战争、科索沃战争和伊拉克战争中，KH-11卫星在开战之前为美军提供了大量的目标信息，可以说是美国信息优势和制天权优势的一个典范。

图为哈勃太空望远镜

值得一提的是，大名鼎鼎的哈勃天文望远镜，所使用的技术就是来源自KH-11卫星，甚至镜片大小都完全一致，从上图中就可以发现他们长得非常相似。而在本世纪，NRO向NASA捐赠了两枚“过时”的备用KH-11卫星，而NASA将使用这些已经在仓库里躺了数十年的光学结构来制造探测暗物质和类地行星的广域红外探测望远镜。而这些技术足以探索深空的卫星，却正在仅有几百公里高的轨道上探查地面，大家就足以理解这些卫星有多么强大的性能。

不过，本次发射的NROL-71任务仍然处于高度保密状态，且发射倾角约为74°，向东南方向发射，而之前的KH-11卫星全部是97.9°的轨道倾角。所以本次发射搭载的到底是不是外界所推测的KH-11锁眼的第五代卫星，目前只有NRO自己知道。

出品：科普中国

作者：矛隼工作室

监制：光明网科普事业部