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移星换斗

Tags: Science

北斗全球系统在太空有没有可能被别的国家破坏或击落?

拿这个问题做一下情报分析的案例。

先来点基本资料:

已知信息A:

航天器的轨道高度:

星链卫星:400公里

高分系列卫星:535公里

锁眼卫星高度:124~346公里

风云一号C星:870公里

天宫空间站:425公里

北斗MEO星:21,500公里

北斗系统GEO、IGSO星:35,786公里

已知材料B:

实践20卫星机动回避美国监视卫星抵近观察

已知材料C:

实践二十一号卫星拖带废弃北斗卫星已知材料D:

北斗卫星公开服务性能规范

从这些信息出发,如何得到这个问题的答案?

首先,从材料一可知,目前已知的反卫星武器试验的高度(550公里左右)离北斗卫星的轨道高度(21500-35786公里)相去甚远。

40-70倍这么远。

击毁星链卫星和击毁北斗卫星是两个完全不同的技术概念。

前者约等于在游乐场的篮球机上投篮。

后者约等射70米靶。

看上去都是“打”,这两者是一回事吗?

现在的谈法是美中俄都有把握击落550公里轨道上的航空器。

但是论到20000-35000公里这个范围,我们所知道的剧情只有美国曾经用监视卫星在20000公里轨道上悄悄接近我们的卫星,被我们察觉,并且主动机动回避了。然后美国自己报道了这件事。

什么意思呢?

意思是,美国人能“看见”我们21500公里轨道上的卫星、能派遣监视卫星接近目标。

我们能在无预警的前提下自主发现这种接近,能回避。

美国人能看见我们的回避。

到这里,我们所不知道的信息是——

1)不清楚在战争状态下美军是否能同样“发现”我们的卫星——在平时这些卫星位置信息是按照国际惯例主动公开的,而且在主动对外发射信号,因此监测难度小得多。

但如果这些卫星存在“生存模式”,会自己抱成一团,保持沉默,默默变轨,在这个状态下是否仍然能简单的被地面监测站准确的监控、那就不好讲了。

要在卫星不发出任何主动信号且自主机动的前提下,靠地面的雷达、望远镜和天基探测器自己发射波束去照亮35000公里外6立方米大小的目标,还接受到足够强的回波信号,并且要将定位精度精确到几十公里以内,以便导弹自带的雷达能接手追踪到目标,这个难度有多大呢?

算一算,假设这是立方体,那么6立方米的卫星大体上约等于一个边长1.8米的立方体,1.8米立方体在35000公里距离上,在视像大小约和折算到550公里距离上一个边长为0.028米大小的物件相等。

看上去跟你隔着550公里看一个硬币的感觉差不多。

这个硬币如果投影到距离你一米的屏幕上,它的尺寸有多大呢?

边长约0.00005毫米。

iphone14的超视网膜XDR屏的分辨率是460ppi,也就是一英寸(2.54cm)上有460个像素。

每个像素的尺寸是0.055mm。可以放下1100x1000=121万个硬币。

换句话来说,要121万个北斗卫星肩并肩在一起,你站在地球上去看它,才能看到一个和你苹果手机上一个像素差不多大的亮点。

这个苹果手机还离你1米远。

这就是作为敌人“看见”生存模式的北斗卫星的难度。

有人要问,那么我们是怎么隔着35000公里知道我们自己的卫星——甚至我们的探月飞船、火星飞船的位置的呢。

那是用主动定位以外的方式,靠着卫星自己的配合做到的。卫星一直在向你发送它自己身上原子钟的当前时间码。你收到了这个时间码,跟你本地的时间对比一下时差,去掉大气电磁干扰造成的误差,乘以光速,就知道卫星离你有多远。地面上有三个站点同时获取和计算,就能知道卫星——以及其它飞行器在哪。

再配合上航天器自己传回的星光观测信息(即回传太阳、地球、火星、木星、北极星等高亮度星体相对于航天器自身的方位角),地面站只要分析这些结果就能知道航天器的具体位置。

一旦航天器不吭声,要找它就变成了在“在两张照片里寻找一二十万分之一像素大的差异”的问题。

又有人要问——那么太空总署不是在追踪太空垃圾吗。

不,ta们那不叫“追踪”,那叫监测。

有什么区别?

追踪,是你拿个望远镜盯着嫌疑人看,任何时候你都能报出ta的位置。

监测,是你在高速路口收费,看到嫌疑人每周三下午六点都要扫ETC。

这周没看见ta,嗯,ta肯定有问题。

啥问题?不知道。

这些太空垃圾怎么监测的?就是地面雷达、望远镜、天基雷达综合起来有一堆最佳观测区。比如对地面望远镜而言,有一段天域在特定时段会有充分的阳光,以至于太空垃圾会被照得雪亮,反差很大,刚好看到你。就像小偷刚好经过探照灯光束一样。

雷达也类似,航天器的雷达只能有效的探测距离自己一定距离内的物体。你刚好从这附近飞过,就有一段轨迹会被记录在案。

你没有动力,不是吗?那么我下周三下午六点应该还会在这个高速路口看到你。

但你可能慢三秒——因为你没有动力去克服近地轨道稀薄大气带来的阻力。

按你这情况,我估计你还能在道上混三年,三年之后江湖上就没有你化骨龙这一号人物了。

这就叫监控。

问题是,你在那一片漆黑里飞一圈的时候,哪怕有个人在你边上轻轻一蹭,甚至只是打了个喷嚏、放了个屁,你飞完这一圈——最多两圈,就很可能不会从我这路口过了。

那就要看你会不会从别的检查站路口过了。

要是都看不见你,那就纠结了——你这是葬身大海了,还是要干个大买卖,那就不知道了。

下一个剧情很可能是黎叔的大腿从我面前飘过——我就知道他不可能这么早下线。

但是不是你干的,谁也不知道。

这就是所谓的“监控”。

2)现在我们假设你看到它的难度已经解决了——somehow,你确实可以看到它,至少能看到你发射前它的确切位置。

现在的问题是,你发射了导弹,去打击这个35000公里外的目标,你打不打得中。

在你飞过这35000公里的距离的前5000公里时,很显然我们已经知道有这么个东西来了。

我们为什么一定能看见你呢?

因为要能够得着35000公里的轨道,你首先最起码要克服这么大的势能,你这份基本的燃料你必须得装得下吧?

第二,你到达35000公里目标点时,你不会刚好速度为0吧?你总要保持点速度吧。这倒不是说末端速度不够撞毁目标,而是如果终速为零的话,你这35000公里打算飞多久?等你爬到地方,你的目标只怕躲到地球另一面去了。

所以你要到带的燃料比这多得多。

即使这么多,考虑到你的目标极其敏捷,你还要带很多机动变轨用的推进剂。

你还要把陀螺仪、原子钟、星光导航、中距雷达、短距雷达、光学镜头、计算机……带全。

还要带一个足够大的破片战斗部,甚至搞不好还是多弹头的。

你这颗弹的个头恐怕都不是军舰、陆地发射车能装得下的。

给个参考——发射北斗卫星的长三甲火箭,直径3.35米、长52.5米,重242吨。

对比一下——民兵三洲际弹道导弹,长18.2米,直径(最粗处)1.7米,重35吨。东风41,长18.9米,直径2米,重52吨。

前者能用发射车机动发射吗?五十几米两百多吨重的导弹,你用车载液压设备从平躺顶到竖起来我看看。

我还真没见识过这种神车——另外这车打算开哪条公路,钻哪片森林、过哪个隧道、哪座大桥?

我们能看不见这么大的家伙吗?

我们当然看得见,看见了,当然会第一时间掀被窝跑路。

我们一旦跑路,这个问题就转化为了一个老问题——这跟弹道导弹打航母很像。

航母也是会跑的,导弹也是蒙头先飞到差不多的空域再开机找航母在附近哪里的。

问题是,卫星比航母小一万倍,飞得比航母起码快个几百倍。

我这么说吧——你要是能用导弹打中35000公里外以n公里每秒的速度默不吭声随机机动的办公桌大小的北斗卫星——哪怕这颗卫星举着一块篮球场般大“你来打我呀”的led大招牌,

你就完全不该对我们能随便打中一万公里外的航母有任何怀疑。

你应该猜我们百发百中才对。

这就是打掉静默机动的北斗卫星的技术难度。

这带来另一个问题——那么采用骚扰战术行不行?

我当然知道打中的概率很小,但是我只要打,你难道敢不关机躲闪?

躲我们当然是要躲的,关机也必须得关机、不然靠地面站对同一信号的接收时差的测定也一定可以反推出卫星的位置,精度仅取决于原子钟的精度。

但是,我可以间断工作。我现身工作五分钟,然后隐身跑路五分钟。

就这五分钟,就够你追的了。

我有三十多颗星,并不需要全部工作就足够支持我的定位需求了。

说得不好听点——在我家门口的这块预设战场,仅靠陆基雷达和预警机、浮空飞艇、海面雷达和无人浮标都足够完成战场精确定位了。

甚至仅仅依靠我们精细全面到底朝天的地理特征测绘,都足够完成完成定位导航需求了。

北斗主要辅助的是全球打击,这并不是在南海和台海无法取代的东西。

它对我们的全球客户使用我们的出口装备才是完全不可或缺的。

简单来说,根据这些估计,这个目标虽然并非物理上不可能做到,但至少在经济上、工程上难度非常大。

如果美国有能力稳定的做到这一点,那么它应该远远不是现在这个畏畏缩缩、无能狂怒的状态。

最起码,俄乌战争肯定不会是现在这种打法。