小火箭講述一段往事：有關美國絕密軍事衛星的去處

小火箭出品

本文作者：邢強博士

本文共6660字，48圖。預計閱讀時間：40分鐘。

公元2018年1月8日，協調世界時01點00分，一枚SpaceX公司的獵鷹9號火箭從卡納維拉爾角點火升空。

由於小火箭在2018年1月6日對這次發射已經做出了預報，並且給出了幾點分析，大家對這顆價值或為10億美元（64.4億元人民幣）的絕密軍事衛星的發射有所準備。

但是，幾乎令所有人始料未及的是：人類在2018年發射的第一顆人造地球衛星失蹤了。

ZUMA祖瑪衛星的發射過程，除第二級火箭發動機點火之後的畫面被切換外，其第一級的上升段和返回段等情況都是在大家親眼見證的過程中進行的。

這枚獵鷹9號火箭的第一級發射正常，返回過程也正常。

從這張照片可以看到，這枚獵鷹9號火箭的一二級分離正常，二級點火時刻正常，彈道正常。

2018年1月9日，一位名叫彼得·豪森汀克的飛行員正在駕駛一架波音747-400貨機在非洲蘇丹上空飛行。他發現了神奇的天象，並趕緊拍攝了下來。

對獵鷹9號運載火箭的彈道比較熟悉的小火箭好友們應該一眼就認出來了。是的，這的確是發射ZUMA絕密軍事衛星的那枚獵鷹9號火箭的第二級正在準備再入大氣時的場景。

如此看來，火箭第二級工作也是正常的。

考慮到此次發射的星箭適配和星體本身是諾斯羅普·格魯曼公司研製的，火箭的第一級和第二級由SpaceX公司來提供，那麼對於SpaceX公司來說，這次發射中，火箭沒有暴露出任何問題。

至此，我們不再去期待諾斯羅普·格魯曼公司做出太多聲明，畢竟是絕密軍事衛星任務。當然，對於此次發射後不久，就有不願透露姓名的美國官方人員向《華爾街日報》表示，「ZUMA衛星未能與獵鷹9號火箭的第二級分離，可能已經解體或者落入海中。目前調查正在進行中，未發現有破壞或其他干擾的跡象。」

上述說法，我們持保留意見。

ZUMA衛星去哪裡了？作為亞歐大陸上技術實力最強的軌道與彈道獨立工作室，小火箭當然不會去轉述國外媒體的那些看似靠譜的評述，也不會給出臆測。

在十年來，小火箭工作室的軌道和彈道計算中，類似ZUMA衛星的情況還從未出現過。

不過，十年前呢？這不禁讓小火箭想起了一些往事。

今天，我們就聊一聊那往事。事情已經過去了很多年，大家可以就當做故事一樣權且一讀吧。或許看過這件事後，我們對ZUMA衛星會有一些全新的想法吧！

往事

1979年5月，馬丁·椰林博士正在仔細觀察一塊鏡片的打磨情況。這塊正在被拋光的鏡片就是日後乃至今天依然大名鼎鼎的哈勃太空望遠鏡的主鏡片。

這塊直徑達2.4米的鏡片最終在1981年聖誕節前完工。在鍍上了75納米厚的鋁膜和25納米厚的鎂氟保護層後，隆重出廠的這塊鏡片即將成為全人類了解太空的眼睛的核心構件。

公元1990年4月24日，協調世界時12點33分51秒，發現號太空梭點火。隨後，她拔地而起，把凝結著人類好奇心和工程技術結晶的哈勃望遠鏡送入太空。

這是將哈勃望遠鏡送入太空的發現號太空梭5人組合影。注意巨大的徽標上面，有一個哈勃望遠鏡的畫像。

後來的事情，大家比較清楚了。哈勃望遠鏡的主鏡面的邊緣磨大了，有些太平了，與理想的狀態差了2.2微米。

這個誤差相對於2.4米的直徑來說，是很小的。但是，對於成像來說，其結果是災難性的。2.2微米的誤差帶來了嚴重的球面像差，哈勃望遠鏡成了近視眼。

再後來，一組訓練有素的宇航員被送上哈勃望遠鏡，執行了徹底而又成功的彌補措施。

上圖左側為哈勃望遠鏡剛剛進入太空不久後拍攝的照片，其效果遠不及在地球表面的很多大型天文台。右側則是1993年維修之後的哈勃望遠鏡拍攝的同一個星系的照片。其解析度在所有望遠鏡里，登峰造極。

這是哈勃望遠鏡拍攝的創世之柱，位於老鷹星雲內。

秘密

小火箭要講的往事，是哈勃望遠鏡么？

不是的，我要說哈勃望遠鏡的那些哥哥姐姐們。

這是在洛克希德公司的廠房內正在進行總裝的哈勃望遠鏡。

此時的洛克希德公司，還沒有和馬丁·瑪麗埃塔公司合併。（1993年，兩大軍火巨頭合併，成為了現今全球第一大軍火巨頭洛克希德·馬丁公司。年營業額接近全球500強之首，零售業巨頭沃爾瑪公司的十分之一。）

嗯，是的，哈勃望遠鏡是軍火巨頭洛克希德公司研製的。

前文，小火箭在往事一開始就提到了馬丁·椰林博士與哈勃望遠鏡2.4米直徑鏡片的事情。椰林博士所在的珀金埃爾默公司以光學和流體見長，當時一些非常先進的鏡片加工工藝都是該公司率先提出的。

而上圖則是美國柯達公司的產品。嗯，就是那個以前造膠捲很厲害的公司。

這是一塊2.4米直徑的太空望遠鏡主鏡片（後面的格子是托舉支架），是哈勃望遠鏡的備用鏡片，由柯達公司採用傳統打磨工藝製成。

那麼問題來了，原來哈勃望遠鏡的那塊主鏡片不唯一！到底還有沒有其他的2.4米直徑的鏡片？造這麼多鏡片幹什麼，難道還會有其他太空望遠鏡？

1975年，柯達的工程師史蒂芬·沙森發明了世界上第一台數碼相機。這台數碼相機以磁帶作為存儲介質，擁有1萬像素。拍攝一張黑白照片僅需要23秒。

數碼相機改變了人類文明的呈現方式，也最終在今天與手機和社交網路一起改變了我們的生活方式。結合自拍軟體，我們發現，掩飾真實和塑造假象是如此的便捷。

數碼相機的出現，也改變了人類獲取情報的方式。以前的間諜衛星拍攝到的膠片，需要通過返回式衛星的方式，再入大氣，然後沖印出來。（有關返回式衛星，詳見小火箭的公號文章《飛到天上去摘星：空中回收衛星的那些事》。）

數碼相機技術出現以後，結合無線傳輸技術，間諜衛星可以幾乎無限量地在太空拍攝大量照片了。

不出所料，哈勃望遠鏡僅僅是龐大的照相衛星大家族中的一員，洛克希德公司實際上早就開足馬力批量生產了。

以KH-11和KH-12為代表的鎖眼系列偵察衛星代表了人類太空光學系統的最高技術水平。

這些偵察衛星的體量與5層樓高的哈勃望遠鏡相當。質量在13噸到13.5噸之間（最新的一枚重19.6噸，這個以後詳細說吧）。哈勃望遠鏡的質量為11噸。

鏡片，鎖眼系列衛星全部為高配，陀螺儀也是最好的。

曾有人看到哈勃望遠鏡拍攝的星系和恆星的照片擔心到：如果這傢伙調轉鏡頭，對地面拍攝，豈不是會成為很強大的偵察衛星？

其實，這個多慮了。哈勃望遠鏡的次級鏡面是不能轉動的，更適合執行拍攝遙遠星體這樣的任務。除非用於鏡頭校準，她很少會掉頭來看看她誕生的地方的。

而且，軍方有大量性能遠遠超過哈勃望遠鏡的偵察衛星正在對著地面拍攝，輪不到哈勃望遠鏡出手。

即使哈勃望遠鏡為了對地拍攝在硬體和軟體上進行了升級，其解析度也只能在25厘米量級。而在役的鎖眼KH-11系列偵察衛星，其解析度早已小於15厘米了。

現役的鎖眼系列，其性能已經與哈勃望遠鏡形成了代差。其主鏡片的直徑也突破了2.4米的限制，變得越來越大。

鎖眼衛星的拍攝效果如何呢？

這是一顆早期型號的KH-11偵察衛星拍攝的蘇聯正在建造一艘基輔級航空母艦的船塢的場景。

這張照片是1984年一位名叫塞繆爾·莫里斯的美國海軍情報部門的分析官出售給英國簡氏防務集團的。

這是流傳出來的少有的真正確認由KH-11偵察衛星拍攝的照片。莫里斯因為私自出售照片，被判兩項泄露國家機密罪和兩項盜竊政府財產罪，入獄2年。

後來更新型號的KH-11系列偵察衛星的解析度當然會高很多。因為從預算的角度來看，早期型號的KH-11偵察衛星的單星預算為1.75億美元左右。

後來的KH-11偵察衛星，在有之前的基礎建設和技術積累的情況下，整個項目的預算以及單星的預算還在不斷攀升。

2005年，單顆KH-11偵察衛星的造價為63.5億美元。剛好比2006年10月9日下水的尼米茲級航空母艦布希號的62億美元的造價貴了一點點。

2011年，KH-11偵察衛星的造價被成功控制在44億美元以下。

2014年，美國國偵局追加了2顆KH-11偵察衛星的需求，預算為50億美元。

蘇聯

當1984年，那張描述基輔級航空母艦在船塢中的照片由簡氏刊載後，蘇聯方面是震驚的。

蘇聯工程師通過照片中的陰影和大量的透視關係來反推衛星軌道參數。結合蘇聯分布在世界多個角落的50多台大型雷達，他們認定，這顆衛星的軌道為：

近地點335公里，遠地點758公里，軌道傾角98°。

蘇聯加快了反衛星項目的研製進度。

1981年8月19日，別里耶夫A-60激光作戰平台首飛成功。

得知美國的鎖眼衛星的最新成果後，蘇聯工程師加大了A-60激光反衛星平台的功率。

這架伊爾-76MD運輸機平台加裝了功率達1兆瓦的激光武器後，成為了A-60反衛星平台。蘇聯工程師對激光反衛星武器的追求是孜孜不倦的，甚至在1991年8月29日，依然進行了新一輪的徹底升級。

發射

知道蘇聯有了打擊衛星的意願和技術之後，美國人是怎麼辦的呢？

在被譽為古羅馬最偉大的詩人維吉爾的記載中，特洛伊英雄埃涅阿斯在特洛伊城陷落之後，漂流於大海之上很多天，經過迦太基，然後達到了義大利。

他在公元前1152年建立了阿爾巴隆加城。他的後代則建立了羅馬城。公元前600年，阿爾巴隆加城被羅馬所滅。

上圖為法國畫家雅克-路易·大衛於1784年完成的作品。這個新古典主義的典型代表作品描繪了這場滅國之戰中，三兄弟向父親立下誓言時的場景。

美國的思維方式和行為方式受古羅馬時代的影響非常大。往往講究一個師出有名和儀式感。

不過，自從美國人知道蘇聯擁有激光反衛星的手段之後，發射就變得低調了。

這是太空梭STS-36任務組的合影。（從左到右：蘇厄特、卡斯帕、克雷頓、姆萊恩、赫爾墨斯）。和STS-31任務組的人數一樣，也是5人組。

值得一提的是，太空梭任務編號並不會嚴格按照發射的先後順序來進行。發射絕密軍事衛星的STS-36任務看起來比發射哈勃望遠鏡的STS-31任務的編號要靠後，實際上，發射時間卻靠前一些。

哈勃望遠鏡是1990年4月24日發射的，STS-36發射基於KH-11偵察衛星改進而來的絕密軍事衛星則是在1990年2月28日。

公元1990年2月28日，協調世界時07點50分22秒（美國東部標準時間凌晨02點50分22秒），亞特蘭蒂斯號太空梭點火。

趁著夜色，絕密軍事衛星載荷悄悄搭載升空。STS-36是太空梭的第34次發射，同時也是太空梭第6次執行美國國防部的絕密軍事任務。

這是STS-36的任務徽章。中間是亞特蘭蒂斯號太空梭。白頭鷹是美國的象徵，同時鷹眼暗喻了偵察任務。星條旗，代表這是國家任務。

漫天星座，小火箭這是又要來對應星圖來分析么？

不用的，我數了數，總共有36顆星星。看起來，那時候的美國工程師算是比較單純，就是用星星的數量來表示STS-36發射任務了。

徽章一圈，是5個人名。按照指令長、駕駛員和3位載荷專家的次序，從左上角排到右下角。

這樣的設計，算是太空梭的任務徽章里非常低調的了。2個月後發射哈勃望遠鏡的發現號太空梭的任務徽章，是下圖這樣的：

看，碩大的哈勃望遠鏡大大方方地展示在了徽章中，告訴了我們哈勃望遠鏡長這個樣子。

實際上，作為與哈勃望遠鏡在同一條生產線上誕生，同樣是洛克希德公司出品的KH-11偵察衛星，其外形與哈勃望遠鏡是非常接近的。

上圖是KH-11偵察衛星的示意圖。

另還有圖為證：

還記得小火箭前文提到的蘇聯A-60激光反衛星平台么？

一心要應對美國偵察衛星的蘇聯人也設計了徽章，見上圖機頭側面。

離近一些看，蘇聯A-60激光反衛星平台的徽章是這樣的。

一隻巨大的白色老鷹身上彷彿帶著西伯利亞的冰雪，一隻利爪掐斷了一條近地軌道。老鷹背部放出一道閃電，直接擊中了一顆衛星的光學系統的鏡頭蓋的位置。

很多人看到這個徽章，會以為這是蘇聯人在威脅擊毀哈勃望遠鏡。其實小火箭覺得他們的本意是幹掉到處亂看的，和哈勃望遠鏡長得非常像的KH-11偵察衛星。

驚險

STS-36發射的是絕密軍事衛星。太空梭的5名機組人員也全部是軍方的人，並且在執行任務之前再次接受了保密培訓。

這5人，兩人來自美國海軍，兩人來自美國空軍，而赫爾墨斯則是一名海軍陸戰隊員。有史以來，或許這是美國3大軍兵種最融洽的時刻。

5人的笑容背後，則是驚心動魄的飛行。小火箭找到了一些飛行日誌，努力復現了軌道後，努力向大家還原這次飛行的一些細節吧！

STS-36的首要任務是將AFP-731絕密載荷送入預定軌道。

這個載荷有時也被稱作USA-53，或者1990-019B任務。

小火箭在本文中，將其稱作迷霧。符合該衛星原本的軍方工程代號的中文含義。

為了把迷霧送入軌道，亞特蘭蒂斯號太空梭創造了太空梭的2項飛行紀錄：

軌道傾角最大紀錄；近地點最低紀錄。

迷霧衛星任務中，亞特蘭蒂斯號太空梭進行了傳說中的「狗腿機動」。拼盡全力，飛出了62°的大傾角。這個傾角非常大，已經超出了太空梭的設計使用傾角範圍。按設計指標，太空梭最大可用傾角為57°，由此可見，設計時還是留了不少餘量。

為了比較，小火箭給出前一次任務的傾角：STS-32任務，傾角為28.45°；再給出後一次任務的傾角：STS-31任務，也就是發射哈勃望遠鏡的任務，傾角也是28.45°。

迷霧衛星任務中，亞特蘭蒂斯號太空梭的近地點只有198公里！遠地點其實也只有204公里。

這是一條超低軌道（見小火箭製作的上圖）。

飛行日誌里，記述了宇航員們如此近距離地飛掠地球的驚喜和驚險。加勒比海波濤洶湧的海面在訴說海盜時代的智慧與勇氣；南極洲的冰雪在腳下飛速掠過，竟然來不及拍下一張照片。

指令長知道，太空梭的設計師向他坦誠地說過，這小傢伙兒的設計軌道飛行高度在250公里以上。當高度太低時，大氣的作用不可忽略，氧原子是這個高度的大氣的主要成分。要千萬控制好太空梭，以防提前墜入稠密大氣。

一般來說，航天飛行器的軌道高度在300公里以上才有足夠的軌道壽命。空間站運行在400公里軌道高度上，哈勃望遠鏡運行在559公里軌道高度上。

當高度在160公里以下時，在大氣阻力攝動影響下，航天飛行器的軌道壽命只有幾天時間。如果不能持續提供動力的話，很快就會墜入稠密大氣焚毀。

4天後，公元1990年3月4日，協調世界時18點08分44秒，執行完絕密軍事任務並順手創造了太空梭的2項飛行紀錄的亞特蘭蒂斯號在愛德華茲空軍基地第23號跑道上著陸。

貓鼠

難道美國人不怕蘇聯的反衛星激光么？

沒事，對策是有的。

亞特蘭蒂斯號太空梭返回後不久，美國有媒體傳出消息：絕密軍事衛星其實發射失敗了，其軌道信息遲遲未向外界發布，根本沒有入軌跡象。

官方的回應比較有趣：亞特蘭蒂斯號太空梭圓滿完成任務，但至於迷霧衛星的軌道情況，屬於機密，無可奉告。

當然，這阻擋不住全世界（包括蘇聯人）工程師想要捕獲衛星的渴望。

迷霧衛星是公元1990年2月28日，協調世界時07點50分22秒升空的。實際上，在1990年3月6日，就有人通過天空中偶然飛掠的一道亮光猜出了是迷霧衛星，並給出了軌道參數：

近地點256公里，遠地點257公里，傾角61.99°。

造價堪比一艘航空母艦的絕密軍事衛星為什麼要這麼飛？結合軌道參數和時間節點，我們有了這樣的猜想：

1990年8月2日至1991年2月28日期間，以美國為首的由34個國家組成的聯軍對伊拉克發動的海灣戰爭中，聯軍的軍事行動組織有效，打擊精準，一定是在之前就對伊拉克相關地區的軍事設施部署情況了如指掌。

而迷霧衛星這種高性能偵察衛星在戰爭爆發前5個月就曾以低軌道飛掠過這個地區，或許是進行了高解析度的拍攝活動。

蘇聯工程師也盯上了迷霧衛星。但是，1990年3月中旬，他們的多個雷達系統都報告：迷霧衛星疑似爆炸解體。

1990年3月底，坊間傳聞也多了起來：迷霧衛星早已失控，隨後滾動姿態角速度過大，導致衛星解體。

蘇聯的雷達數據證實了這個傳聞。這下子，蘇聯人放心了：沒等我們用激光打，這傢伙自己先嚇得散掉了，哈哈。

1990年9月15日、9月17日、10月21日，來自歐洲3個不同地方的人，印證了一顆碩大的不明物體的存在。其軌道參數為：

近地點791公里，遠地點814公里，傾角65.02°。

難道是迷霧衛星變軌了？

當然，美國方面同樣對此沒有進行評論。

直到有一天，有人用高倍望遠鏡拍攝到了這個不明物體的模糊輪廓。

通過分析，這個長度20米左右，直徑3米左右的比哈勃望遠鏡還要大的物體，正是1990年3月中旬人們以為已經炸掉的迷霧衛星！

原來這傢伙真的變軌了。

世界各地的手裡有天文望遠鏡的很多人都在躍躍欲試，想要按照公布的軌道參數來獲得自己的一張絕密軍事衛星的靚照。

但是，一無所獲。

直到5年後，人們才知道，在消息傳開之前，迷霧衛星的軌道就再次發生了變化：

近地點724公里，遠地點731公里，傾角65.29°。

傳說中，迷霧衛星擁有針對可見光和雷達的隱身技術。不過，小火箭覺得，通過詭異的軌道變化和釋放在軌爆炸的假象，即使沒有隱身黑科技，衛星也照樣能夠隱身在漫山遍野的新聞中吧！

在1996年和1997年，依然有陸陸續續的記錄在表明有人偶然捕獲到了這顆飄忽不定的迷霧衛星，但是最終，人們還是把她遺忘了。

那麼，ZUMA衛星會不會像迷霧衛星一樣呢？

不可知。但是，我們不妨再看看ZUMA衛星的任務徽章與STS-36迷霧衛星的任務徽章吧！ZUMA衛星明顯是在向迷霧衛星致敬！發射載具由獵鷹9號火箭代替了太空梭，但都位於中間。上部是星條旗。

ZUMA衛星任務徽章中的6顆星，小火箭在全天區星圖中找到了比較符合任務徽標標識的：天狼星、參宿五、南河三、婁宿三、北河三、星宿一。我把這六顆星標上了藍色圓圈。

如今，聽完小火箭講完那段往事，我們看到這6顆星，是否會有其他想法呢？要知道，當年的STS-36迷霧絕密軍事任務是太空梭第6次執行國防部絕密軍事任務，其發射活動的軍方代號，恰好就是「第6任務」。

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