[科普中国]-地平线卫星

发展概述

第4次中东战争中，当以色列一度遭遇阿拉伯联军围攻、几乎全军覆没时，美国最先送来的援助不是大批军火，而是几张显示埃及军队防线空隙的卫星照片，正是依靠这份价值连城的情报，以色列国防军才得以“绝地大反攻”，化险为夷。虽然以色列依靠美国侦察卫星拍摄的照片多次获得战争胜利，但也存在一些不足，例如：不能随意用侦察卫星拍摄所感兴趣的地区，且美国给的卫星图片太少；由于获取卫星照片的传递环节诸多，所以无法及时得到最新的卫星照片；缺乏系统性，一些支离破碎的卫星图片很难使用。为此，以色列从20世纪80年代开始自己研制成像侦察卫星，并于1988年9月19日成功发射了名叫地平线-1的试验型光学成像侦察卫星，从而成为世界上第8个自行研制并发射卫星的国家，并且成为世界上第3个拥有侦察卫星的国家。1

目前，以色列已先后发射3代共9颗中东上空的“地平线”系列成像侦察卫星，其中地平线-1、2为第一代，地平线-3、4为第二代（采用光学卫星-1000卫星平台），地平线-5、6、7、9为第三代（采用光学卫星-2000卫星平台）。它们均为光学成像侦察卫星，惟有地平线-8（又叫“合成孔径雷达技术验证”）是雷达成像侦察卫星。

为了降低费用，“地平线”系列成像侦察卫星都是小卫星，每颗卫星质量只有300千克左右，但性能均非常优异。目前在轨运行的以色列光学成像侦察卫星有地平线-5、7、9。

2002年5月28日上天的地平线-5运行在近地点538千米、远地点574千米的近地轨道。该卫星高约2.3米，直径约1.2米，采用三轴稳定方式。可拍摄全球任何区域的照片。它所携带的光学相机分辨率约1米，具有多角度拍摄功能，可以提供有关部队移动、导弹发射架位置或者核设施修建情况的图片情报,主要用于监视伊朗、叙利亚和伊拉克。卫星不仅能清晰地看出机场每个角落的变化，连暴露在外的飞机型号都能识别。虽然其设计寿命为4年，但目前仍在正常运行。1

2004年9月6日发射的改进型地平线-5——地平线-6具备可见光、红外、超光谱、三维和雷达等拍摄的能力，所拍图像的分辨率和其他质量方面仅次于美国同类卫星。以色列原计划用该卫星监视来袭导弹和伊朗等国家的军队调遣、核武器发展等情况。但遗憾的是由于发射这颗卫星的“沙维特”火箭出现故障，使地平线-6卫星坠入地中海。

地平线-7是2007年6月11日升空的，所携带的载荷与地平线-6基本相同，足以鉴别导弹发射车内是否搭载导弹等细节性情报。卫星连同太阳能电池阵列展开后的宽度为3.6米，设计寿命4～6年。星上除载有高分辨率相机外，据说还载有地平线-6卫星没有的合成孔径雷达，因而能够全天候昼夜识别地面目标。

2010年6月22日，以色列用“沙维特”运载火箭从帕勒马希姆空军基地成功发射了地平线-9。该卫星仍由以色列宇航工业公司建造，携带了由以色列埃尔比特系统公司制造的高分辨率全色相机。虽然这颗新卫星并没有重大的技术突破，不过它为以色列国防军提供更大的灵活性。2010年6月25日该卫星传回了首批0.5米高清晰度地面图像。目前，由地平线-5、7、9光学成像侦察卫星组成的星座加大了对伊朗等敏感地区的监测覆盖面积。1

以色列地平线-82008年1月21日由印度“极轨卫星运载火箭”发射上天的以色列地平线-8比较另类，因为它是以色列首颗专用雷达成像侦察卫星，能进一步提高国家天基成像基础能力，全天候监督以色列的最大敌人伊朗发展核武器的动向，增强以色列针对伊朗的情报收集能力。

地平线-8的质量也只有300千克，载有重约100千克先进合成孔径雷达，分辨率为1米。如此轻的重量在雷达卫星中是少有的，技术要求极高。其设计寿命为4年，期望寿命可能长达8年。以色列宇航工业公司首席执行官尼桑称，这颗卫星是以色列空间技术实力的体现，使以色列的空间实力取得重大飞跃。1

该卫星是一个六面体，其中一端是合成孔径雷达和X频段数据下传天线，另一端是推进器和燃料罐。该卫星的平台与有效载荷舱是独立的，以便组装时更简单、更容易、更快捷，两者通过电缆和电线相连接。靠近天线的有效载荷舱装有有效载荷电子部件和射频组件。其有效载荷能以宽覆盖模式、多视成像模式、各种条带模式、各种极化组合成像模式（任选）和若干聚束模式等多种模式工作，不同的工作模式有不同的分辨率、覆盖面积和处理方法，其中采用镶嵌模式可获取高分辨率、大覆盖面积的图像。这几种工作模式采用电子束方式来控制。

它能以这些不同模式工作是因为采用了许多新技术，例如：其天线和发射机设计新颖，使卫星重量轻，所以容易机动；高速电子部件可产生灵活多变的波形（带宽、脉冲重复频率和脉冲宽度等等）。

此次发射的成本为1500万美元。如果用以色列“沙维特”火箭发射，成本为2000万美元。以色列之所以选择印度火箭发射还有两个原因：一是显示了以色列对印度火箭的信任，此次发射能成为日益增强的印以军事合作的重要里程碑，地平线-8卫星拍摄的某些秘密照片会提供给印度；二是以色列国防部为地平线-8卫星增加了新的轨道需求，旨在为该卫星提供更大的覆盖范围，而以色列的“沙维特”火箭不能满足上述需求。卫星入轨后，仍由以色列国防部控制。1

发展趋势现在，以色列已开始研制以采用光学卫星-3000为平台的地平线-10为代表的第4代“地平线”卫星。根据设计，第4代卫星设计寿命为6年，质量约400千克，采取三轴稳定技术，具备了高度的敏捷性和自主性，可拍摄大量高清晰度卫星图像。该卫星采用的小型平台可适应多种类型有效载荷，携带全色/多谱段相机，由于采用光学拼接技术，所以具有图像融合生成能力。此外，它能由单独的地面控制站控制，为多个用户服务。1

目前以色列卫星的分辨率等关键技术仍与实际军事需求有一定差距，还不具备大中型卫星的发射能力，为此，以色列拟与美国等国合作快速发展。与美国规模庞大的、覆盖全球的成像侦察卫星系统相比，以色列现有的成像侦察卫星数量和体系显得较为单薄，所以其侦察对象相对集中，使用原则明确，即以本国需求为中心，监视范围包含“从阿富汗到摩洛哥”的广大伊斯兰国家，重点遏制伊朗核力量发展、黎巴嫩真主党势力扩张以及打击“基地”恐怖组织。

有趣的是，以色列在用“沙维特”火箭发射“地平线”系列卫星时，为了防止火箭各级在分离后掉落到阿拉伯邻国的领土上引起纠纷，“沙维特”采取了自东向西发射的方案，即向地中海方向发射，把卫星送人逆行轨道，这在世界上是独一无二的。由于与地球自转方向相反，火箭速度要受到一定损失（约损失每秒530米），所以限制了其有效载荷能力。这也是“地平线”系列卫星均采用超小型卫星平台的原因之一。1

以色列调查“ 地平线-6”卫星发射失败原因2004年9月13日报道，以色列于9月6日发射的“ 地平线- 6”侦察卫星未能进入预定的低地球轨道，最终坠入地中海。目前，以色列已经开始对“ 地平线- 6”卫星发射失败原因展开调查，尽管最终报告还需数周才能公布，不过初步调查数据表明，这次失败是一个与卫星相连的电子元件有缺陷导致“沙维特”运载火箭第3级发动机未能正常点火，以及质量控制等问题是造成此次发射失败的直接原因。

以色列国防部在发射失败当日曾发表声明，将发射失败的原因归咎于“沙维特”运载火箭的第3级发动机。但是，随后政府和厂方的航天专家就对此进行了纠正。专家们一致认为第3级发动机没有故障，它确实与卫星而不是“沙维特”火箭连在一起，而负责为第3级发动机点火的4个电子点火装置中的一个存在工艺上的缺陷，最终导致发射失败。来自“沙维特”运载火箭制造商以色列飞机工业公司（IAI）的数据表明，“沙维特”火箭前两级将航天器送入250km处时，与卫星护罩一起脱落，同时，第3级固体发动机点火，将有效载荷送入260km的高度。9月6日发射当天，火箭第1、2 级都按预期精确工作，大约3min后，卫星有效载荷与“ 沙维特”火箭成功分离，但是，就在此时，飞行控制装置出现故障，第3级发动机未能点火。2