中國軍隊對付外國間諜衛星偵察原來有絕活呀

美國KH-12"鎖眼"4光學偵察衛星，有"極限軌道平台"之稱，是當今分辨力最高的光學偵察衛星，但在偽裝和干擾的雙重保護下"鎖眼"那一端還能洞悉一切么
○ 趙 峰
　　記：Google
Earth於2006年6月9日進行了一次重大的更新，衛星照片數量一下擴大了四倍，也由此引發了圍繞衛星偵察和反偵察的討論。今天就從偽裝和干擾兩個角度談談。衛星偵察分成像偵察和電子偵察。成像偵察衛星主要在幾百公里的低軌道，而像美國"大酒瓶"電子偵察衛星及俄羅斯第五代電子偵察衛星等卻都運行在36000公里的地球同步軌道，是什麼原因？在此高度它所接收的信號強度僅是低軌道的1／5100。

　　華戎(以下簡稱華)：軌道越高生存力越強，成像偵察衛星選擇低軌道是無奈之舉。廣泛採用CCD電耦合器件的光學成像衛星其實就是一超長焦的數碼相機，軌道越高拍出來相片越不清楚，另一方面得花大價錢研製更好的鏡頭。電子偵察衛星則不同，它收集的是電磁信號，由於某些輻射信號有突發性的特點，所以最好能保證24小時不間斷監控。高軌道"站得高，看得遠"，具有這一優勢。另外像"大酒瓶"採用了直徑數十米的大口徑碟型天線，偵查範圍很廣，對微弱信號也相當敏感，美國多次用它收集我軍的彈道導彈測控信號。

　　記：但美國"雪貂-D"電子偵察衛星是在極軌道運行的，什麼原因？

　　華：地球同步軌道位於赤道上空，對諸如俄摩爾曼茨克軍港之類的高緯度目標偵察效果很差，所以美國才部署了這種通過兩極的極軌衛星，但需要多星組網才能保證全天時偵察。更早的時候美國還部署過諸如"摺疊椅"的大橢圓軌道衛星，軌道高度大致在1

000～30 000公里之間，但現在地球同步軌道是發展趨勢，"摺疊椅"也逐步被淘汰。
　　記：反電子偵察衛星主要靠干擾，具體講如何進行？

　　華：原理是投其所好。它既然願意搜集信號，那就發更大功率的信號給它，讓它飽和就是了。但不是所有信號都行，要視具體情況而定，不然衛星可以把你的干擾信號給濾除。比如說要保護己方某新型輻射源的參數和位置，一般可以採用自衛干擾的方式。對需要保護的弱信號，可以用連續波雜訊淹沒，使衛星偵察不到較弱的輻射源。如果受保護的信號電平較強，就可以使用多部大功率高重頻脈衝干擾源令敵偵察處理系統飽和，多路通道產生串擾，使電子偵察衛星無法正確提取真正的輻射信號。使用3-5部大功率干擾站，可掩護數十萬平方公里的信號泄露。

　　記：如果對電子偵察衛星進行戰略級干擾，干擾系統就必須超大功率、超寬頻帶，這樣的系統是否要耗費巨大電力，就像風洞那樣讓一個小城市停電？它是否會使該地區的通信等完全失效？

　　華：它的耗能確是相當可觀的。特別是採用空間功率合成技術的干擾系統，其接收瞄頻、伺服默跟、發射及冷卻分系統都是耗電大戶。僅從輻射功率峰值來看，大概能頂得上一個幾萬人口的小城全部生活用電了，但考慮天線增益也很大，所以實際耗費功率沒有那麼多。天線增益是說在輸入功率相等條件下，天線在給定方向上的輻射強度與參考的點源天線的輻射強度之比，一般以分貝表示。比如，忽略天線效率損耗時，1瓦發射機加10分貝的天線增益，得到的等效輻射功率為10瓦，加20分貝的天線就是100瓦，加30分貝的天線就得到1千瓦。

　　記：空間功率合成是什麼意思？

　　華：空間功率合成的核心技術是有源相控陣。相控陣大家都熟悉，好比我要做一個兆瓦級的干擾系統，用單個行波管很難做到，那我就拿100個50瓦的發射管組成一個5千瓦的發射陣列，再加上30分貝增益的天線和移相器就可以使輻射功率達到數兆瓦。對衛星干擾用兆瓦級的干擾站就夠了。

　　記：上面說的這個陣列需要佔多大體積？
　　華：一輛車就能裝下了，能到處機動。這項技術的優點很明顯，能夠獲得一般難以達到的超大功率，而且可靠性高，即使一部分管子壞掉系統也能維持工作。當然它的劣勢也顯而易見，功率大、且全系統需要多部車輛一起行動，易成為敵反輻射武器的靶子。另外，現在空間功率合成HF高頻段(100MHz以下)的信號還存在一些問題。

　　至於這麼大的輻射功率會不會影響到己方通信，主要看一個電磁兼容的性能。超大功率的輻射天線，點波束一定要做好。什麼是點波束呢？打個比方，我要到樹林里打兔子，拿把獵槍就行了，指哪打哪，你要是非端個火焰噴射器去跟小兔子玩兒命，那非把前方的東西都燒著不可。干擾機也一樣，輻射波瓣寬度要儘可能窄，才不致傷及無辜，能量高度集中，干擾效果也好。當然，這要求你"槍法"得准，瞄了半天始終對不準衛星也不行，這要看伺服系統的精度了。

　　記：電子偵察衛星和電子偵察機(如EP3-E)的分工有何不同？

　　華：實際上兩者的功能有很大的重疊。但是衛星用於戰略偵察，實時性稍差一些。比如美國"大酒瓶"處理過的信息要先發送到澳大利亞的松峽地面站再經海底光纜或通信衛星傳回美國。電子偵察機則兼可服務於戰略和戰術偵察，靈活性強，可以向各級指揮員提供信息，反過來它要受航線的限制。再者戰時大型信號情報飛機(如EP-3E或RC-135V/W)面臨的空中威脅甚大，衛星可彌補這一不足，對偵察機難以深入的地域實施連續監視。還有一點，從對輻射源的定位精度來看，衛星不如偵察機。

　　記：電子偵察機(如EP3-E)主要是偵聽電話還是偵測什麼別的電子信號？它飛經的每一地區都起碼有上百萬部電話在通話，它的計算機如何應付？電話里即使出現了某一關鍵詞，也會有各種方言口音，美國如何有這麼多的翻譯人才？它的翻譯軟體如何應付？

　　華：它的偵察對象主要是各種通信信號和雷達信號。EP-3E設有6個通信情報監控席位，如果監聽系統截獲到某些關於軍事的關鍵詞，就會立即存入記錄。EP-3E上還裝有目前美國最先進的聲音自動識別系統，是美國國防部專門邀請軍職和文職語言專家，對被偵察國家的語言進行了全面深入的研究后開發出的一套電子監聽系統，只要截獲到對方通話，這套系統能自動濾除雜音，再與聲音資料庫對照，查明通話者身份(尤其是高層領導人)，從而判斷出該情報的價值到底多大，甚至可進行電子欺騙，用相同音色篡改通信內容。一名美國情報官員曾表示，近幾年它的功能還在不斷完善，監聽人員甚至可判斷出被監聽者是否感冒了。對於不是針對性的線路(如軍線)，如民用線路中冒出軍事內容的通話(比如兩發燒友之間的)，它不會感興趣。

　　記：EP3-E可發送仿冒的領導人聲音，被偵聽國家是否也可發送仿冒的領導人聲音去欺騙EP3-E？或在戰時領導人和指揮員通信時直接談論假內容？

　　華：所以電子偵察機只是手段之一，需要各種情報手段配合。至於各種口音的識別手段，則不僅是翻譯問題。人耳只對頻率和幅度敏感，而電子偵察機上的設備會從各種方言語音的相位和其它一些要素中提取出共性的東西，這些識別點我們平時不太注意，也就是說我們聽到的不見得是它聽到的。微軟的語音輸入軟體可有限區別中國南方人和北方人的口音，EP3-E的識別能力要高很多。

美國KH-12"鎖眼"4光學偵察衛星轉自
　　記：電子偵察機能針對性地通過手機(即便已關機)進行竊聽，是什麼原理？
　　華：根源可能來自硬體和軟體兩方面。軟體上就是手機病毒，而硬體上可能是某些公司開發的手機晶元留有後門。別看就那麼點大的一個晶元，黑色的塑料封裝下到底有什麼除了廠商別人不可能知道。所以，手機處於"關機"，是不是電池就不向某些單元供電了呢？不是，偵聽方可以像平時撥打電話一樣向區域內的所有手機發送篩選信號，如果被選中，你的手機就會自動以最大功率向偵察機這個偽基站反饋一個信號，如果他想監聽，就回應這個信號，激活手機上的話筒單元和發射單元，令你的手機變成一個不折不扣的移動竊聽器。由於繞過了真正基站的計費系統，所以你很難發現自己已被偵察。所以現在開一些保密會議，手機電池都要取下來。

　　記：作戰前，部隊人員的手機是否都不能攜帶？
　　華：一般演習前都要進行電磁清場，將該區域的基站關閉以避免軍用電子受到干擾，所以手機也沒用了。作戰時當然不能帶上戰場。
　　記：對抗電子偵察衛星，除了干擾外，是否還可改變通信方式，比如通過實時性更強的無線網際網路？拉登的很多命令是通過網際網路傳達的。

　　華：無線網際網路的問題是速率要比有線網低很多，不適合作戰。

　　記：下面談談成像偵察衛星，這類衛星在低軌道一般如何分配高度？
　　華：一般來講，光學偵察衛星主要是在有最佳日照時拍攝相片，沒聽說哪國的光學偵察衛星喜歡拍別人夜景的。所以，這類衛星最佳軌道是近地點約300公里、遠地點約900公里的太陽同步軌道。因為在這個軌道上，衛星經過的所有地域都是白天。但有時衛星也會變軌，比如美國的"鎖眼-12"理論上可以達到0.1米的解析度，但有個條件，軌道高度要降至200公里。至於合成孔徑雷達成像衛星，這種有源偵察方式對變軌沒什麼要求，偵查幅寬及解析度可方便地通過軟體控制。但合成孔徑雷達要求載體平台飛行高度相對穩定，所以此類成像衛星主要分佈於600~800公里的圓軌道。

　　記：合成孔徑雷達成像衛星和光學成像偵察衛星比，除不受天氣、晝夜等影響外還有什麼優勢？
　　趙峰(以下簡稱趙)：除了可穿雲破霧外，它比CCD成像衛星具有更大的觀測幅寬，達到700～1
000公里範圍，因而有較高的時間解析度，對戰區全面觀測和偵察全球性軍事動態有重要意義。我帶來幾張APG-76合成孔徑雷達的顯示屏截圖，它可對地面目標以1米(合成孔徑雷達方式)～0.3米(聚束照射方式)的高解析度實時成像，該雷達無論在目標運動時可以直接傳回地面中心進行目視判讀，與一般航攝片無大的區別。合成孔徑雷達在技術根源上是很難突破分米量級的，其接收的信號要經過一系列複雜的數字處理才能還原成可供目視判讀??，而且選擇合適的波段還可以穿透地表一定深度，令某些地下設施像玻璃缸里的金魚一樣暴露無遺。

　　記：這意思是說廠房裡的飛機導彈等都將暴露？

　　華：合成孔徑雷達對於金屬屋頂無法穿透，它只能對覆蓋一定厚度的混凝土、沙子、樹葉、植被等的頂部有穿透力。2000年以後國外出現一些民用探地雷達，能穿透一定地表。你在目標頂部加一些鋼筋等屏蔽措施它就看不著了。

　　記：對反成像偵察衛星而言，偽裝是否仍是主要手段？

　　趙：是的。偽裝網這種傳統遮障器材，目前已發展到與主裝備合二為一。如瑞典多光譜"高機動性車載多波段偽裝系統"，適於各種移動裝備，可快速設置，能減少90%的暴露徵候。目前的方向是多光譜、輕質、靈巧、防勾掛及不同目標專用等。

　　記：重要路段、大型橋樑、裝卸載地區、集結地域等面積較大的目標，暴露徵候極明顯，如何偽裝？

　　趙：對這些目標通常實施大面積煙幕遮障的辦法。煙幕持續時間要長，煙幕內要含反激光制導和反電子制導的微量元素。實際調查發現，國防工程口部的暴露面積往往大於口部的實際使用面積，如果使口部的外露特徵與背景一致，就可起到類似於封閉偽裝的效果。國內外對地形地物模擬都較為重視，但公開資料很少見到。

　　記：車輛、坦克、艦艇等經常處於運動狀態，暴露徵候明顯增大，如何偽裝？

　　趙：如採用迷彩斑點布覆蓋，使武器裝備與背景融合。斑點布兩面著不同類型迷彩色，並鑲嵌隔熱貼片以提高使用效率。再如水霧遮蔽偽裝。水霧對可見光、近紅外、中遠紅外、激光都具有較強的衰減作用，用於重要武器裝備應急性偽裝。水霧中可加入如硫酸亞鐵、硫酸鉀等添加劑，提高對紅外和雷達波的吸收。

　　此外，新材料也是關鍵。用納米陶瓷或耐火型複合材料替換傳統的鋼或鋁結構，能減少裝備在移動中的雷達信號。降溫迷彩塗料與相同顏色普通塗料相比，可降低裝備表面溫度10℃

以上。現在有一種新型熱敏生物偽裝材料能在28℃時變紅，33℃時變藍，低溫時變黑，在-20℃～-100℃條件下使用時，具有色彩的全光譜變化。另外可將多種植物的長處集中到某一種植物上研製出"植物毯"，使之能快速生長、耐旱澇、季節適應性強。

"長曲棍球"合成孔徑雷達成像衛星採用L波段，可探測地表下一定深度的目標，對干沙的穿透能力厚達6-7米，並能識別曾通散射型偽裝網。
　　記：對於像港口、機場這樣不便偽裝的目標，衛星對它們仍是一目了然。
　　趙：對機場等大型軍事目標，示假是較好的技術途徑，具體講首先是迷彩偽裝。在不妨礙飛行場地戰術使用的前提下，可使用彩色水泥等材料，降低水泥混凝土道面與背景的亮度差。

　　其次是變形偽裝。可歪曲飛行場地的目標配置，造成目標的位置發生偏移假象，達成變形偽裝效果。使用偽裝塗料實施迷彩偽裝，減小機場主跑道的寬度，將主跑道顯示為滑行道或輔助跑道。

　　第三是假目標偽裝。在適當位置構築假機場跑道及主要附屬道坪，或使用土工布等就便器材鋪設假機場跑道及主要附屬道坪。在隱蔽停機坪的同時，在距主跑道及停機坪安全距離外的適當位置就便構築假停機坪，布設假直升機。

　　第四是遮障偽裝。在不影響停機坪和滑行道等道坪使用的條件下，採用偽裝網或其它材料架設不顯著水平遮障，隱蔽道坪設施、直升機及其活動痕迹。

　　第五是植物偽裝。主跑道外的道坪設施應在迷彩偽裝同時，利用可快速移動的箱栽盆栽植物、假樹木覆蓋，將樹林背景延伸到場坪上，改變目標表面狀態。

　　假目標製作要"以真示假"和"以假示真"，比如將導彈發射車改成箱式貨車，外面塗廣告標語，用拖拉機和鐵皮改成坦克等。假目標外形顏色、各部分尺寸、各種輻射特性要逼真。假高炮陣地、假導彈陣地射擊時應有符合實際的火光、音響。假指揮所和各種工事周圍應當有小路、車轍和人員活動的痕迹等。

　　記：機場變形偽裝是否會幹擾己方飛行員的操作起降？
　　華：對起飛影響不大，主要是對降落。可以在真正的跑道上設助降系統，實際上是一個二次雷達，飛行員利用儀錶著陸系統降落。儀錶上有一個信標點，飛機偏離了信標也偏離，飛行員很好掌握。

　　記：對合成孔徑雷達衛星和對光學偵察衛星的偽裝方式是否有區別？

　　趙：我這裡有幾張坦克的雷達成像圖，我們可以看到在1米的解析度下，坦克的圖像已經由數個像素組成，基本上已經不太適合用角反射器對目標的雷達圖像進行簡單模擬了。坦克0.1米解析度的雷達圖像完全具備了幾何外形輪廓，看起來就像是表面覆蓋了樹葉的黑白照片。這時候角反射器還有什麼用呢？有用！我們可以在真、假目標上布置一定數量的角反射器，由於它對微波的強反射作用，在相片里看到的就是一個大亮斑。大量地設置這樣的亮團，仍然可以提高真目標的生存概率。當然，實施這種措施首先要定下決心讓真目標處於"誇張"的暴露狀態，此時隱真和示假無法共存。

　　記：對於一些大規模的軍事工程設施，是否都掛上角反射器？

　　趙：防護工程暴露結構的表面粗糙度、施工材料的電磁參數是影響雷達波後向散射係數的最主要因素，對此要做針對性的改變，不一定都掛角反射器。

　　記：對反光學偵察衛星而言，除了偽裝，是否也可用電子干擾手段？
　　華：可以。衛星在太空運行，地面要發送信號對衛星軌道和姿態進行控制，衛星也要向地面站傳送處理過的數據流，這些都屬於遙測遙控信號的範圍。科索沃戰爭期間，路透社曾報道過一顆北約衛星被黑客劫持的事件，被歐洲各大報紙爭相轉載，雖然最終不了了之，但可以證明對測控信號的干擾理念已經出現。測控信號干擾的最高境界是"反遙控"，就是使敵方航天器完全按我方意願運作，這涉及對敵測控站信源編碼方式和加密方式的破解。當然，這並不簡單。

　　以美國為例，它的航天測控網包括地基和天基兩部分，針對地基的干擾主要是干擾偵察衛星的上行和下行數據流，比如偵察時衛星要接收一系列地面控制指令來尋找目標對焦、拍攝，這些信號完全可以被干擾掉，再者偵察衛星向地面站發送圖像時可對其地面站進行干擾。干擾上行信號更容易些，因為衛星上的測控天線是全向天線，很容易對準。比如說衛星飛行每一圈都要對拍照目標進行排序，如果某個地區天氣不好不適宜拍照了，或者需要拍照的目標有所變化，就需要其地面站將修改指令向上傳送給衛星，這時我們就可以對它這個上行指令信號進行干擾。如果經常這麼干擾，它的衛星所拍目標可能就與原定星下點軌跡有出入了，嚴重影響其偵察。相比之下，要干擾下行信號，我們就得將干擾波束注入對方接收站的接收副瓣，效率會低一些，但不是不可行。美國的天基測控網以GPS為核心，所以在戰時，GPS信號也是重點干擾對象之一。

APG-76機載合成孔徑雷達的平顯截圖，雷達輸出的是數字信號0或1，體現在像點上就是或亮或暗，屏幕上如果塗綠色熒光粉就只有綠色和黑色。
　　記：GPS是否易被干擾？

　　華：美國人曾完全用現有部件拼裝成了一台名為"Hockey
Puck"的干擾機，裝電池的，直徑不足10厘米，就這麼一個連普通的電氣工程師都能完成的小裝置，實驗時竟干擾了70公里範圍的GPS信號。事後美國人算了算，做這個東西花了不到500美元，而想要使GPS能在一定程度上避免這種干擾，前期投資就要5500萬美元。主要是因為GPS信號太弱，僅相當於電視機接收信號強度的十億分之一，所以很容易被干擾。伊拉克僅使用了7部GPS干擾機，把美軍忙活壞了，可前一段時間俄羅斯的專用GPS干擾設備還可以直接在網上叫賣。

　　記：對合成孔徑雷達衛星是否也可實現對其干擾？合成孔徑雷達是一種新體制雷達，對其干擾是否有困難？

　　趙：合成孔徑雷達衛星需檢測地面目標反射信號，其信號傳輸路徑衰減與距離4次方成正比，而干擾信號的傳輸路徑衰減與距離2次方成正比。此時只要地面輻射10千瓦級的雜訊干擾信號，就可在敵衛星雷達天線-30分貝副瓣區域內形成一條雜訊干擾帶，把1000米2以下的目標完全壓制掉。

　　華：合成孔徑雷達確實是一種新體制雷達，但分析一下我們就會明白，合成孔徑雷達對回波信號的處理分為距離和方位兩部分，而距離處理本質上就是脈衝壓縮，這樣就把干擾合成孔徑雷達的問題轉化為干擾一般脈壓雷達的問題。現在脈壓體制的雷達比比皆是，A-50和E-2C用的都是這種雷達，所以干擾方式也不唯一，這裡涉及技術因素較多，不多談。但從干擾方程來看，合成孔徑雷達工作波長越長，目標反射面積越大，就越容易被干擾，而且一般只要干擾掉20%的信號，圖像質量就很差了。

　　記：衛星為對抗這種反衛星措施，可採用機動變軌技術。那麼這種變軌是可根據情況任意改變，還是只能在幾條有限軌道內進行？機動變軌要消耗大量能量，會對衛星壽命和偵察產生多大影響？

　　華：拿"鎖眼"來講，其軌道是從300公里到900公里，正常壽命是5～7年。它也可根據需要從300公里的近地點變軌到150公里的軌道上，如堅持在此軌道運行，因大氣稠密，壽命將只有3個月。

　　記：衛星發動機燃料耗盡怎辦？

　　華：美國的"鎖眼-11"、"鎖眼-12"燃料耗盡后可以派太空梭上去加油，別的國家就不行，所以變軌不是隨意的。
　　記：機動變軌指令都是其地面站發出的，對方能否對此指令進行干擾？

　　華：當然可以，但看其位置。如果該國的地面站在地球另一面，衛星飛至其上空接受指令，你就沒法干擾了。如果該國的地面站在你??用長航時無人機去干擾，但技術不成熟，因為?像偵察衛星基本都運行在太陽同步軌道或低橢圓軌道上，不可能頻繁經過同一地區實施偵察，美國明知道它的衛星有這些弱點，會採取何措施？

　　華：衛星偵察在技術上不能完成實時偵察實時傳輸的任務。在近地軌道運行的偵察衛星，只能在經過己方測控站時才將拍攝的圖像以類似MPEG-4這樣的壓縮格式傳送給地面站，所以還存在一個圖像回歸周期??面用多星組網，軍方可利用商業衛星影像，伊克諾斯-2衛星就曾發現朝鮮的導彈發射基地；另一方面在戰時尤為常用，即利用各種長航時無人機抵近拍攝，或利用裝側視合成孔徑雷達的飛機補充偵察。事實上，Google
Earth中就有航攝圖片。

　　記：對被偵察一方來講，根據過頂時間適時隱蔽是最常見的措施，但是否對所有類型衛星都能採取這種措施？如果是，則各種衛星過頂時間不同，部隊將頻繁規避，沒法作戰了。


　　華：是有此問題，保密程度高的部隊如戰略導彈部隊必須這麼做，對一般的部隊或演習訓練而言則不一定。

　　記：衛星過頂時間都是根據發射國公布的發射數據進行測算么？

　　華：像蘇聯以前很少公布，即便公布也是大概的數據，如哪天幾點發射了什麼衛星等，無法利用。一般是靠地面雷達測控網對衛星的長時間跟蹤照射和積累數據進行分析，進而推斷出其軌道特性。