红色的太空鹰眼--苏联“神话”核动力海洋侦查卫星系统

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当二战结束之时，美航母特混编队成了苏联海军的头号威胁。当时苏联海军的主要侦察手段是岸基侦察机，但其航程有限，且侦察效果易受天气影响，无法实现全天候侦察；此外，岸基侦察机还容易遭到美国舰载战斗机的拦截。随着美苏在1950年代展开太空竞赛，双方都意识到利用人造卫星进行侦察的广阔前景。

“神话”海洋太空侦察导航系统

1959年，苏联科学家弗拉迪米尔·契洛米伊于向赫鲁晓夫上书建议研制对海侦察卫星系统，赫鲁晓夫高度重视这一建议，立即转交国防部。兼任国防部副部长的海军司令戈尔什科夫支持并全力推动，1961年3月该计划获得立项，全系统研制代号是 “神话”海洋太空侦察导航系统。

按照契洛米伊的设想，卫星侦察系统将具有主动与被动雷达探测系统，能够不受气象干扰、全天候监视美国航母编队的行动。为了实现设计目标，需要研制新型探测设备、卫星平台、运载平台、数据传输系统、数据处理系统、地面测控站及其他配套设施。在当时这些子系统的研制都是开创性的课题，需要大量资金和人才支持。为此戈尔什科夫于1964年将该项目列入了1966年开始的5年计划之中。契洛米伊领导的第52设计局为主要研制单位，负责研制卫星与发射平台（运载火箭），而KB-1设计局则负责研制卫星使用的电子设备。整个侦察卫星代号为US。

但是第52设计局很快就在运载火箭的研制上遇到麻烦。按计划该设计局研制的UR-200运载火箭能够将4吨重的卫星送入200千米高的低轨道，但是接连9次试射失败使其失去了主要研制单位的地位，而KB一1设计局继而全面负责整个系统的研制。接手任务后，KB-I设计局的负责人拉斯普利金立即组织了一个小组重新审查第52设计局的技术方案，并得出了两大修改意见：

1．第52设计局研制的卫星同时安装了主动和被动雷达探测系统，导致卫星重近4吨，只有研制新型大推力火箭才能将其送入预定轨道。应当将原先的一种卫星改为分别安装主动、被动雷达探测系统的两种卫星，这样一来每种卫星的重量可以减少到2吨，能够使用现有的运载火箭入轨。这两种卫星分别称为US-A雷达海洋侦察卫星与US-P电子情报海洋侦察卫星。

2．停止不可靠的UR-200运载火箭的研制。将发射平台改为R-36洲际弹道导弹的改进型“旋风”运载火箭，其低轨道运载能力为2吨，可有效降低发射平台的成本（该卫星系统实际的发射平台是“旋风”2运载火箭）。


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根据KB-1设计局的计划，US-A的星体长度达到10米，直径1.3米，安装有NII-17设计局研制的大型X波段侧视雷达。但根据计算，卫星如果采用传统的太阳能电池板将难以满足雷达的供电需求，为此第670设计局负责为卫星配备小型核反应堆作为供电装置，其研制代号为“黄玉”。

这种核装置由于是用于供电而被称为“核电池”，其准确的物理学名称是“放射性同位素温差发电器”。这种温差发电器由高性能半导体材料，如碲化铋、碲化铅、锗硅合金和硒族化合物等串联起来组成，配有热源（核装置）和换能器，依靠在热源和换能器之间形成温差来发电。在结构上其最外层由合金制成，起保护电池和散热的作用；次外层是辐射屏蔽层，防止辐射线泄漏；第三层是换能器，在这里热能被转换成电能；最后是电池的心脏部分热源，放射性同位素原子在这里不断地发生蜕变并放出热量。

核电池的热源是钚-238、锶-90、钴-60等放射性同位素。它们在蜕变过程中会不断以具有热能的射线的形式，向外界释放大量能量。其特点是：

1．蜕变时放出的能量大小、速度，不受外界环境中的温度、化学反应、压力、电磁场的影响，因此，核电池的抗干扰性强，工作准确可靠。

2．蜕变时间很长，这决定了核电池可长期使用。

核电池的核心是换能器。目前常用的换能器叫静态热电换能器，它利用热电隅的原理在不同的金属中产生电位差，从而发电。它的优点是体积很小，只是目前热利用率只有10%～20%，大部分热能被浪费掉。

第一个核电池是在1959年1月由美国人制成的。1961年美国发射的第一颗人造卫星“探险者”1号的无线电发报机就是由核电池供电。但是苏联US-A卫星的供电能力远远超过了美国此时拥有的同类设备，这就使得部分设计师提出了环境保护方面的问题—一旦卫星失控或者到达使用寿命，卫星将会坠落到地面。届时如果坠落到外国领土上，核电池中的放射性物质很可能会造成大范围的环境污染，必将引起国际争端。

为了避免这种事故，KB-1设计局为核电池部分专门设计了助推火箭系统，当地面控制站发出卫星自毁的指令后，核电池的助推火箭立即点火，将核电池与星体分离。接着星体坠人大气层烧毁，而核电池则由助推火箭送入1 000千米的高轨道运行。根据计算在如此高的轨道上核电池要坠落到地面至少需要400年。到时候核电池中的放射性物质已经衰变，不会造成环境污染。这样的环保措施看起来天衣无缝，但是可操作性并不强，因为一旦通信系统故障导致地面失去对卫星的控制，所有的环保措施也就形同虚设。

从1965年12月起，US-A卫星开始进入轨道测试阶段，首颗测试卫星“宇宙”102号由于超重（重量再度接近4吨），发射平台改为R-7洲际弹道导弹。试验的最初阶段先将卫星送入近地点205千米／远地点267千米的轨道。接下来验证的是环保措施，助推火箭成功地将核电池送到900千米高的轨道。当时美国中央情报局正在密切监视苏联卫星的发射情况，苏联卫星的环保措施被美国人误判为苏联正在测试卫星的变轨机动测试，以躲避美国反卫星武器的袭击。

但是US-A卫星雷达系统的研制很不顺利，直到1972年8月才进行了首次在轨雷达试验。而1973年4月则发生了首次严重事故，卫星未能入轨，直接坠入了太平洋，而核电池保护措施也没有发挥作用，至今仍然沉睡在太平洋海底的某个角落。但是苏联还是在1973年8月宣布海洋监视卫星系统建成。事实上直到1973年12月末US-A卫星才完成首次全系统测试，但是卫星仅仅工作了44天就耗尽了全部寿命。

1975年，苏联海军开始对US-A卫星系统进行验收测试，当年5月，2颗US-A卫星先后入轨，并分别进行了71天和74天的在轨测试。当时苏联海军正在大西洋、太平洋和印度洋同步进行代号为“海洋”75的实兵演习，US-A卫星系统在演习中提供了大量实时情报。演习证明US-A卫星不仅具有海上侦察能力而且具有目标指示功能，能够引导反舰导弹攻击美国航母。受到演习结果巨大鼓舞的苏联海军从1975年10月起开始在水面舰上部署US-A卫星数据接收设备——“风帆”卫星通信系统。

到1975年末，苏联海军已经拥有了世界领先的海洋卫星侦察系统，但是情况并非一帆风顺。1975年12月12日发射的代号为“宇宙”785号的US-A卫星在进入250千米高的轨道后未能正常工作，地面测控站启动了环保措施将核电池送入了1000千米高的轨道。但是苏联政龘府对外宣布“宇宙”785号顺利进入了1000千米高的轨道，且运行正常。这次事故使得设计人员对环保措施过于自信，没有为核电池增加新的“保险”措施，最终导致了严重的事故。

1977年9月18日，代号为“宇宙”954号的US-A卫星从拜科努尔发射场升空进入250千米高的轨道，但是卫星仅仅运行了1个月就失去控制，核电池环保措施也未能实施。最终，该卫星在坠人大气层过程中核电池产生了大量放射性尘埃，严重污染了大气环境。更糟糕的是核电池产生的放射性尘埃还散落到了加拿大不列颠哥伦比亚省洛特群岛上大奴湖东部约5万平方千米的范围内，造成该地区永久性放射性污染。这是人类航天史上最严重的环境污染事龘件，其严重程度仅次于切尔诺贝利核电站爆炸事故，后来被西方称为来自太空的切尔诺贝利。这一事龘件引起了加拿大和美国为首的西方国家的强烈**，要求苏联停止部署装有核电池的卫星。但是苏联强调卫星污染的是无人区，而且坚决拒绝停止使用核电池卫星。

颜面扫地的KB-1设计局立即进行了核电池的改进工作，此时他们才意识到原先的核电池保护措施太不可靠了。于是设计师们提出了一个让人“瞠目”的环保措施：让核电池在大气层彻底燃烧一当卫星坠毁时，核电池在120千米左右的高度与星体分离，通过与大气层的强烈摩擦彻底烧毁在大气层内。尽管这个方法不会污染地面，但是仍然有人质疑核电池在燃烧中产生的放射性尘埃会污染大气层热层，其危害接近于在大气层热层中引爆一枚原子弹。但是设计局领导的结论是，美国人没有能力在120千米的高度部署放射性尘埃探测设备，该方案可行。1982年8月发射的“宇宙”1402号US-A卫星在1983年初失效时，核电池首次成功地在大气层中烧毁，但是关于这次核电池销毁的情况一直被严格保密，直到苏联解体后才对外公布。

苏联专家后来意识到最可靠的核电池保护措施还是提高US-A卫星的工作轨道，1987年6月发射的“宇宙”1860号US-A卫星的工作轨道就提高到了900千米。根据计算在这么高的轨道运行的卫星，即使在失效后也要至少350年后才能坠毁到地面。作为第二道安全措施，到1980年代末期设计师们成功地降低了雷达系统的耗电量，并将核电池的功率减少了一半，至此才基本解决了核动力卫星的安全问题。

事实上1980年代初期US-A卫星的功能已经比较完善，该卫星系统不仅能够测定美航母战斗群的坐标，还能通过多颗卫星的联合工作来获得美航母的航向和航速信息。这3组信息对于苏联的反舰导弹具有十分重要的价值，当时苏联的重型反舰导弹如专用于攻击航母的P-500 (SS-N-12)、P-700(SS-N-19)等都安装了US-A卫星数据接收系统。当对美国航母发起攻击时，导弹依靠接收卫星提供的数据进行无线电静默飞行，直到接近美国航母时才打开制导雷达。这种飞行方式使得苏联反舰导弹难以被美国舰队的被动侦察系统发现，攻击的突然性大大提高。1982年的马岛战争是US-A卫星系统首次进行接近实战的测试。当时苏联在5月14日和6月1日紧急发射了2颗US-A卫星，这2颗卫星成功地跟踪了英国航母战斗群。当时美国中央情报局一直密切跟踪苏联的卫星发射活动，并且认为苏联向阿根廷提供了英国航母的坐标情报才使得阿根廷重创了英国舰队。但是实际情况是苏联与阿根廷此时并没有进行情报方面的合作。

US-A最大的问题还是成本过于昂贵，即使是苏联government也难以负担，早期产品的工作寿命只有40天，后期产品的寿命也仅有6个月至12个月，大大低于美国同类产品。为了维持US-A卫星对美国航母的侦察能力，每年都要进行多次发射，其中仅1982就进行了了4次发射。1988年3月14日发射的“宇宙”1932号是最后一颗US-A卫星。此后，戈尔巴乔夫下令停止了US-A卫星的发射和后继的US-AM卫星研制计划。至此，苏联的核动力海洋侦察卫星计划宣告结束。

尽管US-A卫星系统于1980年代末就废弃，但是苏联海军转而依靠更加廉价可靠的US-P电子I青报海洋侦察卫星。第一颗US-P于1974年发射，装有17K114无线电侦察系统，能够发现并确定产生电磁信号的目标位置，其侦察目标包括：水面舰艇、飞机、通信中的潜艇。US-P卫星系统由于使用的是被动侦察系统，且运行轨道高度达到420千米，因而采用的是传统的太阳能电池板。

按最初计划US-P卫星将与US-A卫星组成联合星座——一颗US-P卫星与4颗US-A卫星共同工作。1984年联合星座试验完成，设计师们认为US-P卫星应当以2颗一组共2组的形式组成独立侦察系统。到1989年，US-P卫星取代了US-A卫星系统，而到了1990年苏联共有6颗US-P卫星同时在轨工作。但随着苏联解体，到1997年时仅有2颗US-P卫星在轨，到1999年时仅剩下一颗仍能工作。2001年俄罗斯发射了一颗US-P卫星，但是在2003年失效。2006年6月俄罗斯再度进行US-P的发射，但是该卫星一块太阳能电池板未能打开，导致功能不足50%。目前俄罗斯的海洋卫星侦察系统的全部卫星已经失效，其对美国航母的监视能力也完全丧失。

即使在今天看来，采用核动力的卫星也是非常超前的设计，苏联科学家早在40年前就研制了这类系统。然而，苏联科学家并没有将这类技术用于探索太空，而是用到了与美国争夺军事霸权上，最终造成的严重环境污染，又不能不令人扼腕。苏联海军对美国航母的立体监测系统

冷战时期，苏联海军为了防范和打击美航母战斗群建立了陆地、海洋、空中、太空四维一体的立体监测网。目前，俄罗斯对于美航母的卫星侦察系统已经失效，使得前三种监测系统的作用凸现出来。

陆地监测系统：该系统主要由部署在沿岸地区的雷达站、无线电测向站、侦听站等组成。陆地监测系统的历史很久远，早在一战中，英国海军就利用沿海无线电测向站，测得德国舰队通信信号的方向，引导英国舰队进行截击。目前俄罗斯海军保留的这个监测系统的最大缺点在于沿岸雷达站的探测距离短，无线电测向站等被动定位设施只能进行概略定位。

海洋监测系统：该系统主要由海军的水面舰艇、潜艇和民用船舶组成。其中核潜艇是长时间跟踪美国航母战斗群的主要力量，而水面舰艇由于隐蔽性差，不是理想的战时跟踪平台。但是，水面舰艇装有完善的电子侦察设备，适合在和平时期跟踪美国航母，收集其电子信号情报。特别值得一提的是，苏联海军在冷战中部署了大量装有电子侦察设备的远洋渔船，随时跟踪美国航母，收集了大量情报，被美国海军称为“苏联的影子舰队”（美国海军将可以参战的民用和预备役船只称为“影子舰队”）。目前，俄罗斯海军没有保留民船侦察系统，其水面舰艇和核潜艇的活动也十分有限，难以做到长时间跟踪美国航母。

空中监测系统：苏联海军航空兵在冷战时期跟踪美航母的王牌是图一95RT侦察机和图-142巡逻机。这两种飞机都是著名的图-95轰炸机的改进型，最大航程达到15000千米。其中，图-95RT装有远程水面搜索雷达、远程反舰导弹制导雷达、电子信号情报侦察系统。主要负责对美航母战斗群进行搜索、定位，并制导反舰导弹发动攻击。在无干扰情况下，图-95RT可以在12000米高空发现675千米外的美航母。而图-142巡逻机主要负责远程反潜巡逻，兼有对美航母的侦察能力。目前俄海军保留了这两种飞机，是侦察、监视美航母的主要力量。

苏联海洋侦察卫星运载平台

R．7洲际弹道导弹：R-7是世界上第一种洲际弹道导弹，其改进型曾经完成了世界上第一颗人造卫星的发射，是航天技术的重要里程碑。该导弹在著名火箭专家科罗廖夫领导下于1953年开始研制，1957年5月15日首次试射，8月26日，改进型将“人造地球卫星”1号送入轨道。1959年2月，该导弹交付部队试用，1962年正式部署。

R-7长达34米，发射重量280吨，最大射程12000千米，最大有效载荷5370千克，可携带一枚百万吨当量核弹头，命中精度5000米。该导弹的燃料是液态氧和煤油，发射准备时间较长，并不适合战备值班，因而主要用于航天发射。

UR-200洲际弹道导弹：UR-200是苏联第52设计局于1960年开始研制的一种洲际弹道导弹。该导弹于1963年11月15日首次发射，最大射程12000千米，最大有效载荷3900千克，发射重量135.71吨。该导弹采用四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂，有效缩小了导弹体积。UR-200除了可担任海洋侦察卫星的运载工具外，还是一种“部分轨道轰炸系统”的运载平台。所谓“部分轨道轰炸系统”就是将核弹头送入高度为150千米的低轨道，从而能够攻击全球范围目标。但是由于UR-200的可靠性不佳，最终于1965年停止研制。

R-36洲际弹道导弹：R-36是苏联第586设计局研制的一种洲际弹道导弹。该导弹于1 962年开始研制，1963年9月28日首次试射，发射重量为209.6吨，最大射程16000千米，最大有效载荷5.8吨。R-36于1966年11月开始装备战略火箭军使用，1967年7月开始战备值班。R-36是一种十分成功的洲际弹道导弹，部署数量达到268枚，对美国产生了巨大的战略威慑。除了早期的单弹头型号外，R一36从1970年起开始部署可搭载多个弹头的改进型。由于该导弹产量很大，成本较低，因而发展成“旋风”系列运载火箭，广泛用于卫星发射，并发展出“部分轨道轰炸系统”。到1978年R-36逐步退役。

“旋风”2运载火箭：“旋风”2是在R-36洲际弹道导弹基础上研制的一种运载火箭，也是US-A与US-P卫星的主要运载工具。该火箭于1969年8月6日首次试射，到2006年6月24日最后一次发射为止，累计发射106次，是最可靠、最常用的运载火箭。“旋风”2的发射重量为108吨，近地轨道有效载荷2820千克。

总结：苏联在1967～1982年共发射了24颗核动力卫星。卫星带有以浓缩铀 235为燃料的热离子反应堆，功率为5～10千瓦。它们在200多公里的低轨道上工作,完成任务后核反应堆舱段与卫星体分离,并小型火箭推到大约1000公里的轨道,可运行600年。1978年1月24日,苏联“宇宙”954号核动力卫星发生故障,核反应堆舱段未能升高而自然陨落，未燃尽的带有放射性的卫星碎片散落在加拿大境内，造成严重污染。1983年1月“宇宙”1402号核动力卫星发生类似故障,核反应堆舱段在南大西洋上空再入大气层时完全烧毁。 1982年8月30日，苏联发射宇宙1402号核动力海洋监视卫星，与同年10月2日发射的宇宙1412号，组成在同一轨道面上飞行成对
工作的双基站雷达卫星。该雷达系统的发射机和接收机分别安装在这两颗卫星上，其目的是可减少地面的杂乱回波，并易于探测较小的舰艇目标。该卫星可实施全天候侦察。它由三个部分构成：(1)由末级火箭壳体和星载电子设备组成的舱段；(2)大孔径监视雷达舱段；(3)为星载雷达和无线电设备供电的核能源部分。
在外行星探测中，由于空间探测器远离太阳，难以利用太阳电池发电，必须采用核电源。美国在，“先驱者”10号、11号探测器，“旅行者”1号、2号探测器，木星和土星探测器中，都使用了同位素温差发电器作为电源。

核能是双刃剑

我国有这种能力否?是否也可以沿着昔日老大哥的道路总结他们的经验教训，发展出自己的一套卫星侦察及太空打击系统，把外层空间变成打击和消灭敌人的战场。

zenghan 发表于 2012-2-17 18:20

                               
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