俄罗斯对地观测卫星最新发展

作者：王硕 徐进（中国空间技术研究院）

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俄罗斯对地观测卫星发展

面临的问题

近年，俄罗斯对地观测卫星发射事故时有发生、卫星在轨故障频发。同时，在对地观测卫星体系完整性上，与美、欧还存在较大差距。

发射事故时有发生，卫星在轨故障频发

近年，俄罗斯对地观测卫星多次遭遇发射失败或在轨工作异常。综合来看，俄罗斯军用成像侦察卫星和民用对地观测卫星在轨故障大多由于产品质量低和电子器件可靠性差所致。

2011年2月1日，「隆声」/「微风」（ROCKOT/Briz）上面级火箭将军用测地卫星——测地-IK－2（GEO-IK－2）送入错误轨道，随后太阳敏感器又发生故障，进而失去控制，所有挽回措施也全部失败，2011年6月，俄罗斯宣布卫星丢失。

2015年12月5日，俄罗斯海洋与气象卫星老人星－ST1由于火箭分离系统故障，卫星没有被送至预定轨道，最终再入地球大气层。该卫星发射失败使俄罗斯在海洋观测上遭遇了较为严重的损失。

资源－P3也险些发射失败，第一次发射是在2016年3月12日，就在火箭发动机点火前的一刹那，系统发出了「发动机自动关闭」错误。2h后，俄方公布，发射中断的原因是飞行控制系统发现了一个缺失信号，问题出在火箭点火器上。由于错过了仅有的10s发射窗口，发射时间推迟了24h。3月13日，卫星成功发射，3月17日，俄罗斯航天国家集团（原俄罗斯联邦航天局）宣布资源－P3成功抵达运行轨道，目前已传回了测试图像。

同时，俄罗斯对地观测卫星在轨故障也频繁发生。在军用对地观测卫星方面，光学成像侦察卫星和雷达成像侦察卫星近年的发展均暴露出俄罗斯新型军用卫星可靠性较低的问题。

角色－1光学成像侦察卫星于2008年7月发射，但卫星入轨后不久就由于空间辐射导致了电路故障，造成整星失效。经过近5年的改进，角色－2卫星于2013年6月发射，但不久就出现星上存储器故障问题，有50%存储器失效。2014年，俄罗斯上传了新的软件，将卫星重新激活。据报道，就在马航MH17失联事件前，角色－2卫星及时地恢复了工作状态。

秃鹰－E1卫星于2014年12月发射，据西方媒体报道，秃鹰－E1卫星于2015年4月中旬发生异常，原因暂不得而知。有一种解释是，秃鹰－E1卫星的异常与俄罗斯为埃及研制的埃及卫星－2（EgyptSat－2）失效相关，后者于2014年4月12日发生星上计算机故障，导致卫星失效。2015年9月，秃鹰－1卫星雷达出现故障，使整星失效。若西方媒体报道属实，俄罗斯目前仅有1颗秃鹰－E1卫星可用，侦察功能或不能完全发挥。

此外，2颗极轨流星－M气象卫星分别暴露出低温制冷器故障和雷达系统故障，导致红外成像仪和雷达载荷2类十分重要的气象卫星有效载荷功能无法发挥。2016年3月发射的资源－P3卫星一个太阳电池翼未能正常开启，半张开的太阳电池翼阻挡了星跟踪器的视线，幸运的是，该卫星还携带了另一套用于确定卫星姿态的系统。尽管俄罗斯航天国家集团宣布太阳电池翼问题对成像性能影响不大，但单侧太阳电池翼问题必然影响卫星功率，最终影响卫星在轨寿命。

对地观测体系尚不完整

在体系完整性上，军用卫星方面，俄罗斯已发展光学和雷达成像侦察卫星，体系较为完整；但在民用方面，美、欧已发展众多类型的遥感卫星，发展了激光/雷达海洋测高、海洋盐度探测、降雨测量、土壤湿度测量、碳监测和重磁力等一系列专用卫星或载荷，具备了非常精细化的探测能力，可见俄罗斯在民用对地观测卫星体系方面还存在较大差距。

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发展趋势

在目前已发射的卫星基础上，俄罗斯规划了各型号后续卫星系统，在军、民两个领域多为改进型卫星，在商业领域，俄罗斯计划以小微卫星为突破口，利用立方体卫星平台，发展一系列中高分辨率的卫星星座，具体计划见下表（表略）。

俄罗斯极少公布军用侦察监视卫星的发展计划，而较多发布关于民用对地观测卫星的发展计划。根据2015年最新的发布信息，俄罗斯将继续发展「老人星」系列；完善资源－P系列，预期在2020年发射资源－PM卫星，分辨率达到0.5m；完善由流星－M系列极轨气象卫星和电子－L系列静止轨道气象卫星组成的气象水文监测卫星系统等。

俄罗斯后续民用对地观测卫星发展计划图

此外，俄罗斯还将发展一系列新型民用卫星，包括发展S频段秃鹰－FKA系列和X频段Obzor－R系列SAR卫星，最高分辨率达到1m，以弥补民用雷达对地观测的不足；开发由低轨道和大椭圆轨道卫星组成的「北极」（Arctica）系列极区监测卫星系统。预计在2020年构成地球静止轨道、大椭圆轨道、低地球轨道卫星构成的较为完整的民用对地观测卫星体系，卫星总数量达到25颗。

除增强卫星性能，完善体系外，俄罗斯还在国际合作方面，重视对地观测卫星及配套系统的出口，积极扩张原独联体国家、中东和非洲对地观测卫星制造市场。目前，已为白俄罗斯、埃及、南非研制了对地观测卫星－4，未来已计划和白俄罗斯合作研制贝尔卡－2（BelKa－2）卫星。

在2015年莫斯科国际航空航天展（MAKS－2015）上，俄罗斯的2家公司和伊朗的伯颜-丹尼什-沙赫公司（Bonyan Danesh Shargh）签署了合作建造伊朗对地观测卫星系统的协议。根据协议，俄罗斯的NPK BARL公司将负责建立地面接收站，另一家企业俄罗斯机电科学研究所（VNIIEM）负责卫星的研发和发射工作，伯颜-丹尼什-沙赫公司负责整个对地观测卫星系统的运营。根据协议，伊朗对地观测卫星系统由老人星－V1的升级版卫星组成，卫星发射时间暂定于2018年。

总结

整体上，俄罗斯对地观测卫星处于能力恢复和能力提升的阶段，在发展过程中，还接连遭遇发射失败和在轨卫星故障频发等问题，但总体来看，随着相关航天发展战略的深化实施，俄罗斯的对地观测能力将按照战略规划稳步发展，在2030年左右有望实现恢复其航天大国的实力。

具体来说，在对地观测卫星方面，军、民、商领域将同步发展。在军用对地观测卫星体系较为完整的基础上，未来的工作重点是增强在轨数量，提升卫星性能；民用卫星体系将更加完整，覆盖不同轨道、不同探测体制；商业卫星将以小微卫星星座为途径，实现俄罗斯在商业对地观测领域的突破。此外，将更加重视国际合作，力图以航天实力和航天外交巩固俄罗斯的大国地位。

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