上百顆衛星在天上監視你的一舉一動會是怎樣的感受？
01
神秘的“星盾”計劃
美擬用SpaceX衛星群監視全球目標
據國外媒體報道稱，SpaceX正在為美國國家偵察局（NRO）打造一個至少由100多顆間諜衛星組成的衛星群，用來監視全球目標。
該專案被稱為“星盾”計劃，具體而言，美國國防部負責設計、建造、發射、執行偵察衛星的機構——國家偵察局（NRO）計劃利用SpaceX公司的技術，打造一個龐大的間諜衛星群，以實現對全球目標的監視。
“星盾”計劃是SpaceX公司在其“星鏈”計劃的基礎上，為美國國家安全機構和五角大樓提供的專用衛星通訊、偵察和導航服務。該計劃的推出標誌著SpaceX正式成為美國國防承包商，旨在從根本上提升美軍的通訊偵察、空間態勢感知和天基防禦打擊能力。
從2020年開始，SpaceX公司發射了多顆原型機和不同有效載荷的在軌衛星，用於測試和最佳化“星盾”系統的效能。“星盾”系統基於“星鏈”的技術和生產線，並與“星鏈”通訊相容。同時，“星盾”衛星的尺寸更大，噸位在1噸以上，能夠搭載尺寸更大、質量更重的軍用級別載荷。
“星盾”系統的總規模將達到4.2萬顆衛星，自2020年底以來，SpaceX已經發射了多次“星盾”衛星任務，總計發射了約90-100顆衛星。這些衛星部署在近地軌道上，能夠提供快速、穩定的地球成像服務，並支援美國及其盟友的軍事行動，而“星盾”衛星網路於2024年5月從NROL-146衛星開始投入執行。然而，不能排除“星盾”網路中的一些原型和現有衛星已經投入執行並投入戰鬥模式。
02
太空中的“間諜”
“星盾”如何監視全球
美國“星盾”計劃的衛星主要透過在近地軌道部署超過1.5萬顆衛星來實現其功能，這些衛星具備通訊、導航、遙感等基礎功能，並支援資料加密傳輸和戰場資訊感知等多項服務，構建跨軌道通訊能力，其具體又是如何工作的呢？
“星盾”計劃利用強大的衛星匯流排，支援客戶定製的有效載荷任務。它提供一個通用化的低軌衛星平臺，並採取通用化的電源和資料加密手段，這些衛星能夠整合各種有效載荷，如可見光、射頻（radio-frequency，RF）、合成孔徑雷達（synthetic aperture radar，SAR）等多種遙感載荷模組，以及通訊模組等，以滿足使用者不同的任務需求。
在資料加密與通訊方面，“星盾”衛星在資料加密方面採用了比商業“星鏈”服務更高級別的加密系統，以確保機密有效載荷的安全處理和資料傳輸。這些衛星透過星間鐳射通訊終端實現與其他衛星或使用者裝置的通訊，該終端是目前唯一在軌道上大規模執行的通訊鐳射器，它可以整合到合作衛星上，從而併入“星盾”網路。這種通訊方式不僅提供了高速、穩定的通訊服務，還增強了網路的抗干擾和生存能力。
在大眾關注的監測應用上，“星盾”衛星可透過搭載先進的感測器，利用軌道低、重訪週期短，且星間互連互通的特點，實現近乎全天候不間斷的偵察和監視。這些感測器能夠獲取地球表面的高解析度影象和資料，用於支援軍事行動、災害監測、資源勘探等多種應用。
透過對這些資料的大資料分析，可以辨別目標、識別大中型武器系統，有助於強化美軍的“非對稱”偵察監視技術優勢。
此外，“星盾”系統可透過搭載探測/殺傷載荷，在導彈發射升空的階段進行預警和攔截。這些衛星能夠獲取導彈發射的資訊，並將其及時傳輸至美軍和盟友的攔截系統，從而提高成功攔截導彈的機率。此外，“星鏈”衛星還具有對飛行器的遙測、跟蹤功能以及自身自主變軌能力，可用於對洲際彈道導彈實施直接碰撞式攔截。
03
實時監控
衛星遙感開啟“新戰場”
“星盾”想要完成實時對地監測，衛星遙感技術是不可或缺的一環。
衛星作為人造天體，按照衛星實現功能可分為通訊衛星，遙感衛星，導航衛星，其中遙感衛星主要用於觀測和監測地球的表面和大氣層，收集有關地球的地理，氣候，環境和資源等方面的資料，這些衛星攜帶各種感測器和儀器，透過感知地球表面的電磁輻射(如可見光，紅外線，微波等)來獲取資訊；導航衛星用於提供定位和導航服務。
隨著低軌衛星通訊技術的快速發展，低軌通訊和遙感單星建設逐步增多，如美國“星盾”計劃設計的單星同時搭載通訊、遙感載荷。多星組網是目前探索應用最廣的方向。透過構建由不同功能衛星組成的空間資訊網路融合星座，可實現更加實時的通導遙衛星協同組網服務。
新型通導遙融合應用的資訊智慧服務框架
而衛星遙感技術的發展歷程可以追溯到20世紀中葉，經歷了從航空攝影到衛星遙感的演變。最早的遙感活動可以追溯到19世紀末，當時人們透過航空攝影進行初步的遙感實踐。然而，真正意義上的衛星遙感技術始於1957年蘇聯發射的第一顆人造地球衛星“斯普特尼克1號”，這標誌著人類開始利用衛星獲取地球資訊。
美蘇太空競賽對衛星遙感技術的發展起到了重要的推動作用。這場競賽始於1957年蘇聯成功發射了世界上第一顆人造衛星“斯普特尼克1號”，這標誌著太空競賽的開始。美國隨後在1958年發射了自己的第一顆人造衛星“探險者1號”，併成立了美國國家航空航天局（NASA），以加速其太空計劃。
隨後，美國在1960年發射了首顆氣象觀測衛星TIROS-1，這不僅開啟了氣象遙感的新時代，也推動了遙感技術在軍事、環境監測等領域的應用。1972年，美國發射了Landsat-1衛星，這是第一顆專門用於地球觀測的衛星，標誌著現代遙感技術的開端。
太空競賽期間，美蘇兩國投入大量資源於衛星技術的研發，推動了遙感技術的商業化發展，而遙感技術在軍事偵察、氣象觀測、資源管理等多個領域得到了廣泛應用。美國曾利用偵查衛星揭穿了蘇聯的所謂“導彈優勢”，這使得美國軍方開始重視偵查衛星的軍事價值，並不斷更新換代。
此後，遙感技術逐步進入高解析度時代，法國於1986年發射的SPOT衛星和美國於1999年發射的IKONOS衛星分別開啟了高解析度和商業高解析度遙感的新紀元。
在軍事領域，衛星遙感能夠清晰地看到機場跑道、滑行中的飛機、導彈發射架等重要軍事設施，甚至能夠區分出坦克和車輛的型別。
而城市地圖作為衛星遙感應用最廣的領域之一，高解析度的衛星影像（如0.3米解析度）可以清晰顯示房屋邊緣、道路標線以及行人。此外，當空間解析度提高到0.3米時，道路上的斑馬線和小汽車都可以被清晰識別。
遙感衛星透過搭載感測器載荷實現空間成像，隨著技術的不斷更迭，當前遙感衛星的有效載荷包括光學感測器、雷達感測器、鐳射雷達、熱紅外感測器、超光譜感測器、微波輻射計、資料處理單元等各類感測器，這些有效載荷共同作用，透過捕捉和處理電磁波訊號，生成高解析度的影象和資料。
04
蒼穹之眼
俯視地球的上帝視角
埃及時間2021年3月23日上午8時，中國臺灣長榮海運集團旗下超大型貨輪“長賜號”（Ever Given）從紅海北向進入蘇伊士運河時，疑似遭受瞬間強風吹襲，造成船身偏離航道，意外觸底擱淺。“長賜號”貨輪的擱淺造成運河雙向大阻塞，切斷了亞歐大陸間貨物運輸的重要通道，全球貿易被暫時延誤。
在“長賜號”擱淺期間，美國的GeoEye 1、WorldView 2，法國的Pléiades以及中國的吉林一號、海絲一號等多家商業遙感衛星公司利用他們的衛星對蘇伊士運河進行了實時監測。
這些遙感衛星提供了高解析度的影象，展示了長賜號在蘇伊士運河中的位置、周圍的拖船和其他船隻的活動情況，以及運河的交通狀況，遙感衛星提供的影象資料不僅展示了長賜號的位置和狀態，還揭示了運河的水位、水流等環境因素。這些資訊對於評估救援難度、選擇合適的救援方法至關重要。
“長賜號”（Ever Given）擱淺事件還只是遙感衛星應用的冰山一角，伴隨智慧城市、高精度電子地圖、國土資源監測等領域對衛星遙感資料應用服務的需求持續增加，且衛星遙感資料的應用場景範圍亦日益開拓。
在具體應用方面，實時遙感技術廣泛應用於農業、城市規劃、災害評估、軍事目標識別等領域。在農業領域，實時遙感技術能夠對農作物的生長狀況進行監測，幫助農民及時採取措施以提高產量。在城市規劃中，實時遙感技術可以用於監測城市地面沉降和建築物變形，為城市安全提供保障。
此外，實時遙感技術還在抗震救災中發揮了重要作用，透過無人機快速獲取災害現場影像，實時匹配生成正射產品，提供災害現場三維實時展示和目標變化檢測。
05
從無到有
我國持續突破衛星遙感核心技術
中國遙感衛星從無到有的發展歷程是一個充滿挑戰與突破的壯麗篇章，它凝聚了無數科研人員的智慧與汗水，見證了中國航天事業的蓬勃發展。
新中國成立後，錢學森、趙九章等“兩彈一星”元勳帶領中國的火箭、導彈及後來的航天技術研發活動，為中國遙感衛星的發展奠定了堅實基礎。
1957年，中國空間探測研究起步於國際地球物理年，為籌備人造衛星工程，中國科學院成立了由錢學森任組長、趙九章任副組長的581組，提出發展人造衛星的規劃設想和實施技術途徑。1966年，中央批准在中國科學院成立衛星設計院（651設計院），趙九章任院長，先後研製成功T-7、和平二號及和平六號火箭開展空間物理研究。
而我國對遙感衛星的初步探索始於1976年，中國科學院部署了“兩星一站”任務（天文衛星、遙感衛星和遙感衛星地面站），雖然天文衛星研製中斷，但遙感衛星地面站按計劃建成。
進入21世紀，隨著高解析度對地觀測系統重大專項（高分專項）、《陸海觀測衛星業務發展規劃（2011~2020年）》（陸海衛星規劃）和《國家民用空間基礎設施中長期發展規劃（2015~2025年）》（空基規劃）的全面實施，中國衛星遙感技術突飛猛進。
中國陸地遙感衛星技術實現了從單一光學感測器向多類感測器、從單系列向多系列遙感衛星、從中解析度向高中解析度結合的轉變。
近年來，中國在遙感衛星領域取得了突破性進展，成功發射了多顆具有高解析度的光學和雷達遙感衛星，如“高分”系列衛星，這些衛星能夠提供釐米級的定位精度和亞米級的影像解析度。此外，中國已經建立了包括資源系列、環境系列和高分系列在內的多個對地觀測系統。
中國的遙感衛星技術已經從初期的試驗性應用階段發展到如今的高精度、高解析度和高效率的實用化階段。
目前，中國光學遙感衛星的解析度已突破0.5米，能夠清晰分辨約0.5米的物體，滿足國家經濟建設和國防安全需求。此外，中國還成功構建了涵蓋可見光、高光譜、雷達、鐳射等多載荷要素的遙感衛星觀測網路與資料全球接收與服務能力。
而我國當下已經擁有了龐大的在軌遙感衛星家族，除人們較為熟悉的我國最大商用遙感衛星星座“吉林一號”外，高分系列包括高分一號、高分二號、高分三號、高分四號、高分五號、高分六號、高分七號等衛星，這些衛星具備從光學到雷達的多種觀測能力，能夠提供高解析度的對地觀測資料。資源系列則有資源一號02C星、資源三號系列衛星等，主要用於國土資源調查和環境監測。
在國防和軍事領域，主要是尖兵系列和前哨系列在護衛，尖兵系列衛星是中國研製的返回式遙感衛星，主要用於國土資源普查、攝影測繪、照相詳查等任務。隨著技術的不斷進步，尖兵系列衛星也在不斷發展。近年來，光電成像資料傳輸型遙感衛星逐漸成為主流，能夠顯著提高情報的實時性，延長衛星的工作壽命。尖兵三號、尖兵六號等新型衛星的發射，標誌著中國航天遙感事業進入了新的發展階段。
而前哨系列衛星是中國研製的天基紅外預警衛星，主要用於彈道導彈的實時戰略預警任務。該系列衛星的部署，顯著提高了中國的國防安全水平。
總體而言，科技發展及日益增強的太空經濟活動需求刺激中國航天產業蓬勃發展，航天產業應用範圍日趨廣泛，僅依靠國家投入難以承擔快速增長的太空經濟活動需求及航天科技的創新，礦物分析、林業監測、自動駕駛等商業領域的落地，將成為遙感衛星成長不可或缺的一環。
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編輯｜張毅
稽核｜吳新
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