神話衛星偵查系統

當二戰結束之時，美航母特混編隊成了蘇聯海軍的頭號威脅。當時蘇聯海軍的主要偵察手段是岸基偵察機，但其航程有限，且偵察效果易受天氣影響，無法實現全天候偵察；此外，岸基偵察機還容易遭到美國艦載戰鬥機的攔截。隨著美蘇在1950年代展開太空競賽，雙方都意識到利用人造衛星進行偵察的廣闊前景。

基本介紹

• 中文名：神話衛星偵查系統
• 科學家：弗拉迪米爾·契洛米伊
• 時間：1959年
• 研製國家：蘇聯

導航系統

1959年，蘇聯科學家弗拉迪米爾·契洛米伊於向赫魯雪夫上書建議研製對海偵察衛星系統，赫魯雪夫高度重視這一建議，立即轉交國防部。兼任國防部副部長的海軍司令戈爾什科夫支持並全力推動，1961年3月該計畫獲得立項，全系統研製代號是 “神話”海洋太空偵察導航系統。

按照契洛米伊的構想，衛星偵察系統將具有主動與被動雷達探測系統，能夠不受氣象干擾、全天候監視美國航母編隊的行動。為了實現設計目標，需要研製新型探測設備、衛星平台、運載平台、數據傳輸系統、數據處理系統、地面測控站及其他配套設施。在當時這些子系統的研製都是開創性的課題，需要大量資金和人才支持。為此戈爾什科夫於1964年將該項目列入了1966年開始的5年計畫之中。契洛米伊領導的第52設計局為主要研製單位，負責研製衛星與發射平台（運載火箭），而KB-1設計局則負責研製衛星使用的電子設備。整個偵察衛星代號為US。

但是第52設計局很快就在運載火箭的研製上遇到麻煩。按計畫該設計局研製的UR-200運載火箭能夠將4噸重的衛星送入200千米高的低軌道，但是接連9次試射失敗使其失去了主要研製單位的地位，而KB一1設計局繼而全面負責整個系統的研製。接手任務後，KB-I設計局的負責人拉斯普利金立即組織了一個小組重新審查第52設計局的技術方案，並得出了兩大修改意見：

1．第52設計局研製的衛星同時安裝了主動和被動雷達探測系統，導致衛星重近4噸，只有研製新型大推力火箭才能將其送入預定軌道。應當將原先的一種衛星改為分別安裝主動、被動雷達探測系統的兩種衛星，這樣一來每種衛星的重量可以減少到2噸，能夠使用現有的運載火箭入軌。這兩種衛星分別稱為US-A雷達海洋偵察衛星與US-P電子情報海洋偵察衛星。

2．停止不可靠的UR-200運載火箭的研製。將發射平台改為R-36洲際彈道飛彈的改進型“旋風”運載火箭，其低軌道運載能力為2噸，可有效降低發射平台的成本（該衛星系統實際的發射平台是“旋風”2運載火箭）。

根據KB-1設計局的計畫，US-A的星體長度達到10米，直徑1.3米，安裝有NII-17設計局研製的大型X波段側視雷達。但根據計算，衛星如果採用傳統的太陽能電池板將難以滿足雷達的供電需求，為此第670設計局負責為衛星配備小型核反應堆作為供電裝置，其研製代號為“黃玉”。

這種核裝置由於是用於供電而被稱為“核電池”，其準確的物理學名稱是“放射性同位素溫差發電器”。這種溫差發電器由高性能半導體材料，如碲化鉍、碲化鉛、鍺矽合金和硒族化合物等串聯起來組成，配有熱源（核裝置）和換能器，依靠在熱源和換能器之間形成溫差來發電。在結構上其最外層由合金製成，起保護電池和散熱的作用；次外層是輻射禁止層，防止輻射線泄漏；第三層是換能器，在這裡熱能被轉換成電能；最後是電池的心臟部分熱源，放射性同位素原子在這裡不斷地發生蛻變並放出熱量。

核電池的熱源是鈽-238、鍶-90、鈷-60等放射性同位素。它們在蛻變過程中會不斷以具有熱能的射線的形式，向外界釋放大量能量。其特點是：

1．蛻變時放出的能量大小、速度，不受外界環境中的溫度、化學反應、壓力、電磁場的影響，因此，核電池的抗干擾性強，工作準確可靠。

2．蛻變時間很長，這決定了核電池可長期使用。

核電池的核心是換能器。目前常用的換能器叫靜態熱電換能器，它利用熱電隅的原理在不同的金屬中產生電位差，從而發電。它的優點是體積很小，只是目前熱利用率只有10%～20%，大部分熱能被浪費掉。

第一個核電池是在1959年1月由美國人製成的。1961年美國發射的第一顆人造衛星“探險者”1號的無線電發報機就是由核電池供電。但是蘇聯US-A衛星的供電能力遠遠超過了美國此時擁有的同類設備，這就使得部分設計師提出了環境保護方面的問題—一旦衛星失控或者到達使用壽命，衛星將會墜落到地面。屆時如果墜落到外國領土上，核電池中的放射性物質很可能會造成大範圍的環境污染，必將引起國際爭端。

為了避免這種事故，KB-1設計局為核電池部分專門設計了助推火箭系統，當地面控制站發出衛星自毀的指令後，核電池的助推火箭立即點火，將核電池與星體分離。接著星體墜人大氣層燒毀，而核電池則由助推火箭送入1 000千米的高軌道運行。根據計算在如此高的軌道上核電池要墜落到地面至少需要400年。到時候核電池中的放射性物質已經衰變，不會造成環境污染。這樣的環保措施看起來天衣無縫，但是可操作性並不強，因為一旦通信系統故障導致地面失去對衛星的控制，所有的環保措施也就形同虛設。

從1965年12月起，US-A衛星開始進入軌道測試階段，首顆測試衛星“宇宙”102號由於超重（重量再度接近4噸），發射平台改為R-7洲際彈道飛彈。試驗的最初階段先將衛星送入近地點205千米/遠地點267千米的軌道。接下來驗證的是環保措施，助推火箭成功地將核電池送到900千米高的軌道。當時美國中央情報局正在密切監視蘇聯衛星的發射情況，蘇聯衛星的環保措施被美國人誤判為蘇聯正在測試衛星的變軌機動測試，以躲避美國反衛星武器的襲擊。

但是US-A衛星雷達系統的研製很不順利，直到1972年8月才進行了首次在軌雷達試驗。而1973年4月則發生了首次嚴重事故，衛星未能入軌，直接墜入了太平洋，而核電池保護措施也沒有發揮作用，至今仍然沉睡在太平洋海底的某個角落。但是蘇聯還是在1973年8月宣布海洋監視衛星系統建成。事實上直到1973年12月末US-A衛星才完成首次全系統測試，但是衛星僅僅工作了44天就耗盡了全部壽命。

1975年，蘇聯海軍開始對US-A衛星系統進行驗收測試，當年5月，2顆US-A衛星先後入軌，並分別進行了71天和74天的在軌測試。當時蘇聯海軍正在大西洋、太平洋和印度洋同步進行代號為“海洋”75的實兵演習，US-A衛星系統在演習中提供了大量實時情報。演習證明US-A衛星不僅具有海上偵察能力而且具有目標指示功能，能夠引導反艦飛彈攻擊美國航母。受到演習結果巨大鼓舞的蘇聯海軍從1975年10月起開始在水面艦上部署US-A衛星數據接收設備——“風帆”衛星通信系統。

到1975年末，蘇聯海軍已經擁有了世界領先的海洋衛星偵察系統，但是情況並非一帆風順。1975年12月12日發射的代號為“宇宙”785號的US-A衛星在進入250千米高的軌道後未能正常工作，地面測控站啟動了環保措施將核電池送入了1000千米高的軌道。但是蘇聯政龘府對外宣布“宇宙”785號順利進入了1000千米高的軌道，且運行正常。這次事故使得設計人員對環保措施過於自信，沒有為核電池增加新的“保險”措施，最終導致了嚴重的事故。

1977年9月18日，代號為“宇宙”954號的US-A衛星從拜科努爾發射場升空進入250千米高的軌道，但是衛星僅僅運行了1個月就失去控制，核電池環保措施也未能實施。最終，該衛星在墜人大氣層過程中核電池產生了大量放射性塵埃，嚴重污染了大氣環境。更糟糕的是核電池產生的放射性塵埃還散落到了加拿大不列顛哥倫比亞省洛特群島上大奴湖東部約5萬平方千米的範圍內，造成該地區永久性放射性污染。這是人類航天史上最嚴重的環境污染事龘件，其嚴重程度僅次於車諾比核電站爆炸事故，後來被西方稱為來自太空的車諾比。

這一事龘件引起了加拿大和美國為首的西方國家的強烈**，要求蘇聯停止部署裝有核電池的衛星。但是蘇聯強調衛星污染的是無人區，而且堅決拒絕停止使用核電池衛星。顏面掃地的KB-1設計局立即進行了核電池的改進工作，此時他們才意識到原先的核電池保護措施太不可靠了。於是設計師們提出了一個讓人“瞠目”的環保措施：讓核電池在大氣層徹底燃燒一當衛星墜毀時，核電池在120千米左右的高度與星體分離，通過與大氣層的強烈摩擦徹底燒毀在大氣層內。儘管這個方法不會污染地面，但是仍然有人質疑核電池在燃燒中產生的放射性塵埃會污染大氣層熱層，其危害接近於在大氣層熱層中引爆一枚核子彈。

但是設計局領導的結論是，美國人沒有能力在120千米的高度部署放射性塵埃探測設備，該方案可行。1982年8月發射的“宇宙”1402號US-A衛星在1983年初失效時，核電池首次成功地在大氣層中燒毀，但是關於這次核電池銷毀的情況一直被嚴格保密，直到蘇聯解體後才對外公布。

蘇聯專家後來意識到最可靠的核電池保護措施還是提高US-A衛星的工作軌道，1987年6月發射的“宇宙”1860號US-A衛星的工作軌道就提高到了900千米。根據計算在這么高的軌道運行的衛星，即使在失效後也要至少350年後才能墜毀到地面。作為第二道安全措施，到1980年代末期設計師們成功地降低了雷達系統的耗電量，並將核電池的功率減少了一半，至此才基本解決了核動力衛星的安全問題。

事實上1980年代初期US-A衛星的功能已經比較完善，該衛星系統不僅能夠測定美航母戰鬥群的坐標，還能通過多顆衛星的聯合工作來獲得美航母的航向和航速信息。這3組信息對於蘇聯的反艦飛彈具有十分重要的價值，當時蘇聯的重型反艦飛彈如專用於攻擊航母的P-500 (SS-N-12)、P-700(SS-N-19)等都安裝了US-A衛星數據接收系統。當對美國航母發起攻擊時，飛彈依靠接收衛星提供的數據進行無線電靜默飛行，直到接近美國航母時才打開制導雷達。這種飛行方式使得蘇聯反艦飛彈難以被美國艦隊的被動偵察系統發現，攻擊的突然性大大提高。1982年的馬島戰爭是US-A衛星系統首次進行接近實戰的測試。當時蘇聯在5月14日和6月1日緊急發射了2顆US-A衛星，這2顆衛星成功地跟蹤了英國航母戰鬥群。當時美國中央情報局一直密切跟蹤蘇聯的衛星發射活動，並且認為蘇聯向阿根廷提供了英國航母的坐標情報才使得阿根廷重創了英國艦隊。但是實際情況是蘇聯與阿根廷此時並沒有進行情報方面的合作。

US-A最大的問題還是成本過於昂貴，即使是蘇聯government也難以負擔，早期產品的工作壽命只有40天，後期產品的壽命也僅有6個月至12個月，大大低於美國同類產品。為了維持US-A衛星對美國航母的偵察能力，每年都要進行多次發射，其中僅1982就進行了了4次發射。1988年3月14日發射的“宇宙”1932號是最後一顆US-A衛星。此後，戈巴契夫下令停止了US-A衛星的發射和後繼的US-AM衛星研製計畫。至此，蘇聯的核動力海洋偵察衛星計畫宣告結束。

儘管US-A衛星系統於1980年代末就廢棄，但是蘇聯海軍轉而依靠更加廉價可靠的US-P電子I青報海洋偵察衛星。第一顆US-P於1974年發射，裝有17K114無線電偵察系統，能夠發現並確定產生電磁信號的目標位置，其偵察目標包括：水面艦艇、飛機、通信中的潛艇。US-P衛星系統由於使用的是被動偵察系統，且運行軌道高度達到420千米，因而採用的是傳統的太陽能電池板。

按最初計畫US-P衛星將與US-A衛星組成聯合星座——一顆US-P衛星與4顆US-A衛星共同工作。1984年聯合星座試驗完成，設計師們認為US-P衛星應當以2顆一組共2組的形式組成獨立偵察系統。到1989年，US-P衛星取代了US-A衛星系統，而到了1990年蘇聯共有6顆US-P衛星同時在軌工作。但隨著蘇聯解體，到1997年時僅有2顆US-P衛星在軌，到1999年時僅剩下一顆仍能工作。2001年俄羅斯發射了一顆US-P衛星，但是在2003年失效。2006年6月俄羅斯再度進行US-P的發射，但是該衛星一塊太陽能電池板未能打開，導致功能不足50%。目前俄羅斯的海洋衛星偵察系統的全部衛星已經失效，其對美國航母的監視能力也完全喪失。

即使在今天看來，採用核動力的衛星也是非常超前的設計，蘇聯科學家早在40年前就研製了這類系統。然而，蘇聯科學家並沒有將這類技術用於探索太空，而是用到了與美國爭奪軍事霸權上，最終造成的嚴重環境污染，又不能不令人扼腕。蘇聯海軍對美國航母的立體監測系統冷戰時期，蘇聯海軍為了防範和打擊美航母戰鬥群建立了陸地、海洋、空中、太空四維一體的立體監測網。目前，俄羅斯對於美航母的衛星偵察系統已經失效，使得前三種監測系統的作用凸現出來。

檢測手段

冷戰時期，蘇聯海軍為了防範和打擊美航母戰鬥群建立了陸地、海洋、空中、太空四維一體的立體監測網。目前，俄羅斯對於美航母的衛星偵察系統已經失效，使得前三種監測系統的作用凸現出來。

陸地監測系統：該系統主要由部署在沿岸地區的雷達站、無線電測向站、偵聽站等組成。陸地監測系統的歷史很久遠，早在一戰中，英國海軍就利用沿海無線電測向站，測得德國艦隊通信信號的方向，引導英國艦隊進行截擊。目前俄羅斯海軍保留的這個監測系統的最大缺點在於沿岸雷達站的探測距離短，無線電測向站等被動定位設施只能進行概略定位。

海洋監測系統：該系統主要由海軍的水面艦艇、潛艇和民用船舶組成。其中核潛艇是長時間跟蹤美國航母戰鬥群的主要力量，而水面艦艇由於隱蔽性差，不是理想的戰時跟蹤平台。但是，水面艦艇裝有完善的電子偵察設備，適合在和平時期跟蹤美國航母，收集其電子信號情報。特別值得一提的是，蘇聯海軍在冷戰中部署了大量裝有電子偵察設備的遠洋漁船，隨時跟蹤美國航母，收集了大量情報，被美國海軍稱為“蘇聯的影子艦隊”（美國海軍將可以參戰的民用和預備役船隻稱為“影子艦隊”）。目前，俄羅斯海軍沒有保留民船偵察系統，其水面艦艇和核潛艇的活動也十分有限，難以做到長時間跟蹤美國航母。

空中監測系統：蘇聯海軍航空兵在冷戰時期跟蹤美航母的王牌是圖一95RT偵察機和圖-142巡邏機。這兩種飛機都是著名的圖-95轟炸機的改進型，最大航程達到15000千米。其中，圖-95RT裝有遠程水面搜尋雷達、遠程反艦飛彈制導雷達、電子信號情報偵察系統。主要負責對美航母戰鬥群進行搜尋、定位，並制導反艦飛彈發動攻擊。在無干擾情況下，圖-95RT可以在12000米高空發現675千米外的美航母。而圖-142巡邏機主要負責遠程反潛巡邏，兼有對美航母的偵察能力。目前俄海軍保留了這兩種飛機，是偵察、監視美航母的主要力量。

運載平台

R．7洲際彈道飛彈：R-7是世界上第一種洲際彈道飛彈，其改進型曾經完成了世界上第一顆人造衛星的發射，是航天技術的重要里程碑。該飛彈在著名火箭專家科羅廖夫領導下於1953年開始研製，1957年5月15日首次試射，8月26日，改進型將“人造地球衛星”1號送入軌道。1959年2月，該飛彈交付部隊試用，1962年正式部署。

R-7長達34米，發射重量280噸，最大射程12000千米，最大有效載荷5370千克，可攜帶一枚百萬噸當量核彈頭，命中精度5000米。該飛彈的燃料是液態氧和煤油，發射準備時間較長，並不適合戰備值班，因而主要用於航天發射。

UR-200洲際彈道飛彈：UR-200是蘇聯第52設計局於1960年開始研製的一種洲際彈道飛彈。該飛彈於1963年11月15日首次發射，最大射程12000千米，最大有效載荷3900千克，發射重量135.71噸。該飛彈採用四氧化二氮和偏二甲肼作為推進劑，有效縮小了飛彈體積。UR-200除了可擔任海洋偵察衛星的運載工具外，還是一種“部分軌道轟炸系統”的運載平台。所謂“部分軌道轟炸系統”就是將核彈頭送入高度為150千米的低軌道，從而能夠攻擊全球範圍目標。但是由於UR-200的可靠性不佳，最終於1965年停止研製。

R-36洲際彈道飛彈：R-36是蘇聯第586設計局研製的一種洲際彈道飛彈。該飛彈於1 962年開始研製，1963年9月28日首次試射，發射重量為209.6噸，最大射程16000千米，最大有效載荷5.8噸。R-36於1966年11月開始裝備戰略火箭軍使用，1967年7月開始戰備值班。R-36是一種十分成功的洲際彈道飛彈，部署數量達到268枚，對美國產生了巨大的戰略威懾。除了早期的單彈頭型號外，R一36從1970年起開始部署可搭載多個彈頭的改進型。由於該飛彈產量很大，成本較低，因而發展成“旋風”系列運載火箭，廣泛用於衛星發射，並發展出“部分軌道轟炸系統”。到1978年R-36逐步退役。

“旋風”2運載火箭：“旋風”2是在R-36洲際彈道飛彈基礎上研製的一種運載火箭，也是US-A與US-P衛星的主要運載工具。該火箭於1969年8月6日首次試射，到2006年6月24日最後一次發射為止，累計發射106次，是最可靠、最常用的運載火箭。“旋風”2的發射重量為108噸，近地軌道有效載荷2820千克。

總結

蘇聯在1967～1982年共發射了24顆核動力衛星。衛星帶有以濃縮鈾 235為燃料的熱離子反應堆，功率為5～10千瓦。它們在200多公里的低軌道上工作,完成任務後核反應堆艙段與衛星體分離,並小型火箭推到大約1000公里的軌道,可運行600年。1978年1月24日,蘇聯“宇宙”954號核動力衛星發生故障,核反應堆艙段未能升高而自然隕落，未燃盡的帶有放射性的衛星碎片散落在加拿大境內，造成嚴重污染。1983年1月“宇宙”1402號核動力衛星發生類似故障,核反應堆艙段在南大西洋上空再入大氣層時完全燒毀。 1982年8月30日，蘇聯發射宇宙1402號核動力海洋監視衛星，與同年10月2日發射的宇宙1412號，組成在同一軌道面上飛行成對

工作的雙基站雷達衛星。該雷達系統的發射機和接收機分別安裝在這兩顆衛星上，其目的是可減少地面的雜亂回波，並易於探測較小的艦艇目標。該衛星可實施全天候偵察。它由三個部分構成：(1)由末級火箭殼體和星載電子設備組成的艙段；(2)大孔徑監視雷達艙段；(3)為星載雷達和無線電設備供電的核能源部分。

在外行星探測中，由於空間探測器遠離太陽，難以利用太陽電池發電，必須採用核電源。美國在，“先驅者”10號、11號探測器，“旅行者”1號、2號探測器，木星和土星探測器中，都使用了同位素溫差發電器作為電源。