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最先進(jìn)的軍用間諜衛(wèi)星影像足以看清地面上士兵手中槍的型號(hào)，還能看見報(bào)紙的標(biāo)題；但要說今天的世界上已經(jīng)沒有任何秘密，依然是夸大其詞。
各國(guó)軍用間諜衛(wèi)星(也稱偵察衛(wèi)星)影像一直屬最高機(jī)密。由此產(chǎn)生的神秘感，令有關(guān)衛(wèi)星影像的神話四處流傳。如美國(guó)記者多爾·邁德爾的一篇報(bào)道稱：一顆運(yùn)行在160公里高度軌道上的美國(guó)偵察衛(wèi)星拍攝到一艘俄羅斯戰(zhàn)艦，照片放大以后，清楚得可以看到甲板上的螺栓，而站在旁邊的一個(gè)水兵在看報(bào)紙，報(bào)頭的《真理報(bào)》字樣居然也歷歷在目。一位寫小說出身的中將說，在美國(guó)高科技間諜衛(wèi)星24小時(shí)的嚴(yán)密監(jiān)視下，今天的世界上已經(jīng)沒有任何秘密可以隱藏。
這樣的描述讓世人震驚。事實(shí)是這樣的嗎？
衛(wèi)星的“眼睛”
過去影像衛(wèi)星都是采用特制的膠片相機(jī)，照完后的膠片裝入返回艙送回地面，所以獲取影像的周期很長(zhǎng)。這些照片俗稱衛(wèi)星照片。
但近20年交付用戶的影像衛(wèi)星大都是采用特制的數(shù)字(數(shù)碼)相機(jī)，獲取的圖像多是數(shù)字信息，可以直接用電波發(fā)回地面，所以獲取影像的周期從數(shù)月、數(shù)天大幅度縮短到數(shù)小時(shí)甚至更短，同時(shí)也便于用電腦處理和分發(fā)。
但這些數(shù)字信息要在計(jì)算機(jī)或其他相關(guān)設(shè)備上才能看到相應(yīng)的影像，所以如今一般稱衛(wèi)星影像而不再稱之為衛(wèi)星照片。相應(yīng)的偵察衛(wèi)星也改稱影像衛(wèi)星。
地面分辨率是衡量光學(xué)影像衛(wèi)星技術(shù)水平的重要指標(biāo)。分辨率是指在影像中，將兩個(gè)物體分開的最小間距，而不是能看到的物體的最小尺寸。例如Google“衛(wèi)星地圖”上的分辨率大約為1米。也就是說兩個(gè)人相距1米以上時(shí)，在影像中就可以看到分開的兩個(gè)人，當(dāng)兩個(gè)人距離小于1米時(shí)，兩個(gè)人的影像將合為一體，在影像中只能看到1個(gè)點(diǎn)。
一個(gè)平面尺寸為1米左右的目標(biāo)，在地面分辨率為1米的影像上，只是一個(gè)像點(diǎn)，一般來說，不管把影像放大多少倍，它只是一個(gè)像點(diǎn)。但是地面分辨率并不反應(yīng)能從影像上所“看見”的地面物體的最小尺寸，1米分辨率的可見光衛(wèi)星影像中，完全可以看到垂直投影尺寸遠(yuǎn)小于1米的人，卻看不見尺寸遠(yuǎn)大于1米的綠地中的綠色帳篷。
在絕大多數(shù)情況下，人們都是采用光學(xué)影像衛(wèi)星獲取地面信息。這些衛(wèi)星擁有特長(zhǎng)焦距相機(jī)，焦距都在2米以上，目前最大焦距已長(zhǎng)達(dá)6米，相當(dāng)于大倍數(shù)望遠(yuǎn)鏡。美國(guó)的“快鳥”等民用高科技影像衛(wèi)星分辨率為0.6～1米，可以看見天安門廣場(chǎng)上垂直投影小于0.5米的游人、北京馬路上寬度小于0.2米的分道線，在光照和天氣良好時(shí)甚至可以看見細(xì)細(xì)的高壓線。
美國(guó)軍用高科技影像衛(wèi)星的性能當(dāng)然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過民用衛(wèi)星，看到俄羅斯戰(zhàn)艦甲板上的大號(hào)螺栓的確沒有問題。
光學(xué)影像衛(wèi)星一般采用橢圓形軌道，如美國(guó)軍方“KH-12(高級(jí)鎖眼)”可見光間諜衛(wèi)星便運(yùn)行在近地點(diǎn)322公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)966公里的太陽同步軌道上。影像衛(wèi)星運(yùn)行到其軌道近地點(diǎn)時(shí)，拍攝正下方地面的影像分辨率最高，其數(shù)值就是該影像衛(wèi)星的最高分辨率。但多數(shù)目標(biāo)區(qū)不會(huì)恰好位于影像衛(wèi)星軌道近地點(diǎn)正下方地面上，所以影像衛(wèi)星往往不得不在較遠(yuǎn)的距離上傾斜拍攝目標(biāo)區(qū)的地面影像，結(jié)果影像衛(wèi)星拍攝的多數(shù)影像的分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其最高分辨率。
目前，美國(guó)的”KH-12“間諜衛(wèi)星是世界上最先進(jìn)的影像衛(wèi)星，其分辨率已達(dá)到0.01～0.05米，有“極限軌道平臺(tái)”之稱。然而，這只是它的最高分辨率，實(shí)際上它的絕大多數(shù)影像根本達(dá)不到這一指標(biāo)。
從“看見”到“看清”
顯然，從衛(wèi)星影像上僅僅發(fā)現(xiàn)目標(biāo)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，往往還需要具體識(shí)別出目標(biāo)軍用或民用的身份，以及目標(biāo)的型號(hào)，甚至當(dāng)前狀況。軍事上對(duì)地面?zhèn)刹旃卜譃樗募?jí)。第一級(jí)是發(fā)現(xiàn)，從影像上僅僅能判斷目標(biāo)的有無，例如海面上有無艦船，地面上有無可疑物體；第二級(jí)是識(shí)別，能夠粗略辨識(shí)目標(biāo)種類，例如是人還是車，是大炮還是飛機(jī)；第三級(jí)是確認(rèn)，從同一類目標(biāo)中指出其所屬類型，例如車輛是卡車還是公共汽車，海上艦船是油輪還是航母；第四級(jí)是描述，能識(shí)別目標(biāo)上的特征和細(xì)節(jié)。例如能指出飛機(jī)、汽車的型號(hào)和艦船上裝備的導(dǎo)彈種類等。在這四級(jí)中，“發(fā)現(xiàn)”(看見)所要求的地面分辨率最低，“描述”(看清)所要求的地面分辨率最高。
其實(shí)，分辨率30米的偵察衛(wèi)星就可以發(fā)現(xiàn)港口、基地、橋梁、公路或水面航行的艦船等較大目標(biāo)。3～7米分辨率就可以發(fā)現(xiàn)雷達(dá)、小股部隊(duì)、導(dǎo)彈基地、指揮所等較小的目標(biāo)。1米分辨率的Google“衛(wèi)星地圖”上，可以清晰地“識(shí)別”城市建筑物和道路以及汽車，可以找到本刊編輯部的房子，指出我們辦公室的位置。當(dāng)然也可以“確認(rèn)”航空母艦、飛機(jī)、坦克。至于美國(guó)最先進(jìn)的軍用間諜衛(wèi)星最高0.01～0.05米分辨率的影像，則足以“描述”地面上的士兵手中槍的型號(hào)，“看見”報(bào)紙的標(biāo)題。但所謂美國(guó)衛(wèi)星可以看見當(dāng)今地面上的一切，例如士兵有沒有刮胡子，以及“看清”地面上報(bào)紙的標(biāo)題等聳人聽聞的報(bào)道卻是夸大其詞。如果要從衛(wèi)星影像上看清(不只是“看見”)報(bào)紙的標(biāo)題，其地面分辨率必須達(dá)到0.003米，而這在目前是辦不到的。
另外，目前影像衛(wèi)星可以向下垂直拍照，也可以左、右、前、后傾斜拍照，所以很容易照到建筑物等垂直物體的側(cè)面，以及其他地方。相對(duì)而言建筑物南面光照比北面好得多，衛(wèi)星拍到房子南面窗前的物體也不奇怪，但由于分辨率的限制，以及窗玻璃的影響，還是難以看清南屋里的秘密。某些部隊(duì)，在軍營(yíng)和野營(yíng)的地面以及墻壁上搞許多不必要的花花草草，以及醒目的大標(biāo)語和圖形，這確實(shí)會(huì)引導(dǎo)影像衛(wèi)星輕易發(fā)現(xiàn)其位置。
影像衛(wèi)星并非萬能
今天的影像衛(wèi)星一般都能同時(shí)獲取多個(gè)光譜的影像。其中紅外影像可以揭露偽裝，以及識(shí)別目標(biāo)的真假。例如一些淺層的地下工事在可見光影像中無法看到，在紅外影像中卻清晰可見。而老式充氣坦克在紅外影像中也很容易和真坦克區(qū)分開來。不過紅外影像目前的分辨率一般低于可見光影像。
雷達(dá)影像(成像)衛(wèi)星可以在完全無光的黑夜工作，也可以穿透云層和煙霧發(fā)現(xiàn)地面目標(biāo)，甚至可以穿透一定厚度的地層發(fā)現(xiàn)地下目標(biāo)，是目前新一代影像衛(wèi)星。不過它目前的分辨率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于光學(xué)影像衛(wèi)星，不利于目標(biāo)識(shí)別。
目前各國(guó)仍在軌道上運(yùn)行的高分辨率的影像偵察衛(wèi)星總共接近10顆。光學(xué)影像衛(wèi)星一般只能獲得衛(wèi)星下方一定范圍內(nèi)的地面影像；同時(shí)影像衛(wèi)星不能像通信衛(wèi)星那樣懸在某一地點(diǎn)上空不動(dòng)，而是繞著地球運(yùn)行。如著名的美國(guó)“KH-11” 高科技影像偵察衛(wèi)星，繞地球轉(zhuǎn)一圈周期約為97分鐘。影像衛(wèi)星的運(yùn)行軌道一般是可以預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的，因此，在沒有影像衛(wèi)星從頭頂附近經(jīng)過時(shí)，采取軍事行動(dòng)就不會(huì)被影像衛(wèi)星看到。
影像衛(wèi)星經(jīng)過目標(biāo)區(qū)時(shí)，如果空中正好有云霧或有嚴(yán)重的大氣污染，那么影像衛(wèi)星就很難獲得地面清晰的可見光影像。云霧或嚴(yán)重大氣污染對(duì)紅外攝影也有一定影響。充分利用云霧或嚴(yán)重大氣污染，以及人工煙霧遮蔽，可以大幅度減小軍事行動(dòng)被影像衛(wèi)星看到的機(jī)率。
(感謝中科院遙感衛(wèi)星地面站胡詢的協(xié)助)
【來源：中國(guó)新聞周刊；特約撰稿/遠(yuǎn)林】
