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技術派|俄研制新型反衛星武器,“衛星殺手”重裝上陣(下)
重啟“紅色衛星殺手”
蘇聯在上世紀60年代就開始研制攔截衛星,因此俄研制共軌式攔截衛星也是情理之中的事情。1963年,蘇聯開始研制共軌式攔截衛星,1964年蘇聯成立了國土防空軍空間防御部。該計劃最終的結果是代號為“背景1”和“背景2”兩個相互銜接的計劃。
“背景1”計劃大概可以分為三個階段:早期研制階段、攔截試驗階段和實用試驗階段。1968年10月,蘇聯發射了宇宙-248靶星,接著又發射了宇宙-249和宇宙-252攔截衛星,衛星分別在繞地球2~3圈后,在500公里高度的軌道上迅速接近宇宙-248靶星時自爆成功。蘇聯在1978年宣布攔截衛星達到實戰水平,到1982年6月,蘇聯共進行了20次空間武器攔截目標衛星的試驗。
蘇聯的攔截衛星其實就是安裝了炸藥或無控火箭的“自殺衛星”,衛星重量在3000千克左右,裝有主發動機、姿態控制發動機和軌道機動發動機,可在雷達或紅外系統的引導下可攻擊200~2000千米軌道的衛星(軌道面傾角差±5°~±10°)。進入上世紀80年代,由于快速發射、攔截和制導方式等技術方面的改進,蘇聯的共軌式攔截衛星技術水平有了很大程度的提升,實戰能力進一步增強,蘇聯也因此成為第一個擁有實戰型反衛星武器的國家。

2014年8月,美國媒體多次報道俄羅斯宇宙-2504衛星頻繁變軌并與微風上面級交會的消息,美國官方也公開表示了對俄羅斯發展反衛星武器的擔憂。宇宙-2504在2014年3月31日在從普列謝茨克發射場發射升空,衛星官方代號為宇宙-2504,也被稱作14F153。其他3顆衛星是編號為21、22和23的“信使”-M衛星。西方雷達探測到五個目標(可能是4顆衛星和微風-KM上面級)進入1172千米×1506千米,傾角為82.5度的軌道。
眾所周知,大部分衛星進入太空之后為了進入預定軌道會進行變軌,進入預定軌道后行衛星一般不會在短期內進行頻繁變軌,這是因為變軌需要消耗大量的燃料(改變衛星軌道傾角的變軌)。但也有一些像宇宙-2504那樣“不安分”的衛星,入軌后根據任務需要頻繁變軌,這些衛星一般都有不可告人的目的。
據悉,宇宙-2504在2015年3~7月至少進行了11次軌道機動,并與發射該星入軌的微風上面級進行了在軌交會。專家認為,宇宙-2504具備較強的機動能力,可以使用激光或小型動能武器破壞航天器,無需使用炸藥或彈片摧毀目標,完成任務后可再攻擊下一個目標。
普遍觀點認為,宇宙-2504很有可能是一顆攔截衛星,用于試驗反衛星技術,其只是俄羅斯近年來天基反衛星武器試驗的一部分,比宇宙-2504更早發射的宇宙-2499入軌后也開展了一系列機動,有報道稱,2015年初,俄羅斯的宇宙-2499衛星已飛掠一顆美國軍事衛星并拍攝圖像傳回地面。

頻繁變軌展現反衛星能力
宇宙-2504頻繁變軌展現了俄羅斯在攔截衛星研制方面深厚的技術積累,因為太空中的衛星進行頻繁變軌并不是件容易的事情。目前,攔截衛星有兩種入軌方式,一種是先發射到待命軌道,接到作戰命令后在地面控制下機動至目標軌道,然后接近目標衛星并實施攻擊;一種是直接發射到目標軌道,在接到作戰命令后接近目標衛星進行攻擊。這兩種方式都要涉及衛星變軌機動。
在第一種方式中,如果待命軌道與目標軌道在同一軌道面上,變軌還僅涉及到升高或降低軌道高度。根據牛頓力學可知,如果衛星環繞速度改變,衛星受到的向心力會發生變化,衛星軌道的高度就會隨之升降,當衛星達到目標軌道高度后,再對衛星速度進行調整。
如果待命軌道與目標軌道不在同一軌道面 甚至不在同一運行高度,這不僅需要衛星不但要升高或降低軌道,還需要衛星啟動姿態控制發動機將軌道控制發動機推力指向調節到與待命軌道垂直,并根據目標軌道運行速度和目標軌道運行速度計算出變軌速度增量,啟動軌道控制發動機實施變軌機動。
當反攔截衛星進入目標軌道后,又會遇到新的問題。攔截衛星和目標衛星一前一后在軌道上運行,兩者運行速度相同,如果不繼續實施變軌機動,就會像紳士般“保持距離”,如何讓同一軌道上兩個衛星進行“親密接觸”,這就涉及到一個大家熟知的概念——交會對接。這種變軌操作對地面的精確測軌能力挑戰很大。一旦誤差過大,兩個衛星就無法實現物理意義上的接觸,摧毀或干擾也就無從說起。
結語
2014年8月1日,俄羅斯的空天軍正式開始戰斗值班,從空天防御兵到空天軍,這意味著俄羅斯空天防御體系進入了一個新的階段,通過整合相關軍事力量,增強俄軍的空天一體作戰能力。隨著俄羅斯國力的增強,其將越來越重視反衛星武器的發展,反衛星能力將逐步提高。





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