上百颗卫星在天上监视你的一举一动会是怎样的感受？

01

神秘的“星盾”计划

美拟用SpaceX卫星群监视全球目标

据国外媒体报道称，SpaceX正在为美国国家侦察局（NRO）打造一个至少由100多颗间谍卫星组成的卫星群，用来监视全球目标。

该项目被称为“星盾”计划，具体而言，美国国防部负责设计、建造、发射、运行侦察卫星的机构——国家侦察局（NRO）计划利用SpaceX公司的技术，打造一个庞大的间谍卫星群，以实现对全球目标的监视。

“星盾”计划是SpaceX公司在其“星链”计划的基础上，为美国国家安全机构和五角大楼提供的专用卫星通信、侦察和导航服务。该计划的推出标志着SpaceX正式成为美国国防承包商，旨在从根本上提升美军的通信侦察、空间态势感知和天基防御打击能力。

从2020年开始，SpaceX公司发射了多颗原型机和不同有效载荷的在轨卫星，用于测试和优化“星盾”系统的性能。“星盾”系统基于“星链”的技术和生产线，并与“星链”通信兼容。同时，“星盾”卫星的尺寸更大，吨位在1吨以上，能够搭载尺寸更大、质量更重的军用级别载荷。

“星盾”系统的总规模将达到4.2万颗卫星，自2020年底以来，SpaceX已经发射了多次“星盾”卫星任务，总计发射了约90-100颗卫星。这些卫星部署在近地轨道上，能够提供快速、稳定的地球成像服务，并支持美国及其盟友的军事行动，而“星盾”卫星网络于2024年5月从NROL-146卫星开始投入运行。然而，不能排除“星盾”网络中的一些原型和现有卫星已经投入运行并投入战斗模式。

02

太空中的“间谍”

“星盾”如何监视全球

美国“星盾”计划的卫星主要通过在近地轨道部署超过1.5万颗卫星来实现其功能，这些卫星具备通信、导航、遥感等基础功能，并支持数据加密传输和战场信息感知等多项服务，构建跨轨道通信能力，其具体又是如何工作的呢？

“星盾”计划利用强大的卫星总线，支持客户定制的有效载荷任务。它提供一个通用化的低轨卫星平台，并采取通用化的电源和数据加密手段，这些卫星能够集成各种有效载荷，如可见光、射频（radio-frequency，RF）、合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）等多种遥感载荷模块，以及通信模块等，以满足用户不同的任务需求。

在数据加密与通信方面，“星盾”卫星在数据加密方面采用了比商业“星链”服务更高级别的加密系统，以确保机密有效载荷的安全处理和数据传输。这些卫星通过星间激光通信终端实现与其他卫星或用户设备的通信，该终端是目前唯一在轨道上大规模运行的通信激光器，它可以集成到合作卫星上，从而并入“星盾”网络。这种通信方式不仅提供了高速、稳定的通信服务，还增强了网络的抗干扰和生存能力。

在大众关注的监测应用上，“星盾”卫星可通过搭载先进的传感器，利用轨道低、重访周期短，且星间互连互通的特点，实现近乎全天候不间断的侦察和监视。这些传感器能够获取地球表面的高分辨率图像和数据，用于支持军事行动、灾害监测、资源勘探等多种应用。

通过对这些数据的大数据分析，可以辨别目标、识别大中型武器系统，有助于强化美军的“非对称”侦察监视技术优势。

此外，“星盾”系统可通过搭载探测/杀伤载荷，在导弹发射升空的阶段进行预警和拦截。这些卫星能够获取导弹发射的信息，并将其及时传输至美军和盟友的拦截系统，从而提高成功拦截导弹的概率。此外，“星链”卫星还具有对飞行器的遥测、跟踪功能以及自身自主变轨能力，可用于对洲际弹道导弹实施直接碰撞式拦截。

03

实时监控

卫星遥感开启“新战场”

“星盾”想要完成实时对地监测，卫星遥感技术是不可或缺的一环。

卫星作为人造天体，按照卫星实现功能可分为通信卫星，遥感卫星，导航卫星，其中遥感卫星主要用于观测和监测地球的表面和大气层，收集有关地球的地理，气候，环境和资源等方面的数据，这些卫星携带各种传感器和仪器，通过感知地球表面的电磁辐射(如可见光，红外线，微波等)来获取信息；导航卫星用于提供定位和导航服务。

随着低轨卫星通信技术的快速发展，低轨通信和遥感单星建设逐步增多，如美国“星盾”计划设计的单星同时搭载通信、遥感载荷。多星组网是目前探索应用最广的方向。通过构建由不同功能卫星组成的空间信息网络融合星座，可实现更加实时的通导遥卫星协同组网服务。

新型通导遥融合应用的信息智能服务框架

而卫星遥感技术的发展历程可以追溯到20世纪中叶，经历了从航空摄影到卫星遥感的演变。最早的遥感活动可以追溯到19世纪末，当时人们通过航空摄影进行初步的遥感实践。然而，真正意义上的卫星遥感技术始于1957年苏联发射的第一颗人造地球卫星“斯普特尼克1号”，这标志着人类开始利用卫星获取地球信息。

美苏太空竞赛对卫星遥感技术的发展起到了重要的推动作用。这场竞赛始于1957年苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”，这标志着太空竞赛的开始。美国随后在1958年发射了自己的第一颗人造卫星“探险者1号”，并成立了美国国家航空航天局（NASA），以加速其太空计划。

随后，美国在1960年发射了首颗气象观测卫星TIROS-1，这不仅开启了气象遥感的新时代，也推动了遥感技术在军事、环境监测等领域的应用。1972年，美国发射了Landsat-1卫星，这是第一颗专门用于地球观测的卫星，标志着现代遥感技术的开端。

太空竞赛期间，美苏两国投入大量资源于卫星技术的研发，推动了遥感技术的商业化发展，而遥感技术在军事侦察、气象观测、资源管理等多个领域得到了广泛应用。美国曾利用侦查卫星揭穿了苏联的所谓“导弹优势”，这使得美国军方开始重视侦查卫星的军事价值，并不断更新换代。

此后，遥感技术逐步进入高分辨率时代，法国于1986年发射的SPOT卫星和美国于1999年发射的IKONOS卫星分别开启了高分辨率和商业高分辨率遥感的新纪元。

在军事领域，卫星遥感能够清晰地看到机场跑道、滑行中的飞机、导弹发射架等重要军事设施，甚至能够区分出坦克和车辆的类型。

而城市地图作为卫星遥感应用最广的领域之一，高分辨率的卫星影像（如0.3米分辨率）可以清晰显示房屋边缘、道路标线以及行人。此外，当空间分辨率提高到0.3米时，道路上的斑马线和小汽车都可以被清晰识别。

遥感卫星通过搭载传感器载荷实现空间成像，随着技术的不断更迭，当前遥感卫星的有效载荷包括光学传感器、雷达传感器、激光雷达、热红外传感器、超光谱传感器、微波辐射计、数据处理单元等各类传感器，这些有效载荷共同作用，通过捕捉和处理电磁波信号，生成高分辨率的图像和数据。

04

苍穹之眼

俯视地球的上帝视角

埃及时间2021年3月23日上午8时，中国台湾长荣海运集团旗下超大型货轮“长赐号”（Ever Given）从红海北向进入苏伊士运河时，疑似遭受瞬间强风吹袭，造成船身偏离航道，意外触底搁浅。“长赐号”货轮的搁浅造成运河双向大阻塞，切断了亚欧大陆间货物运输的重要通道，全球贸易被暂时延误。

在“长赐号”搁浅期间，美国的GeoEye 1、WorldView 2，法国的Pléiades以及中国的吉林一号、海丝一号等多家商业遥感卫星公司利用他们的卫星对苏伊士运河进行了实时监测。

这些遥感卫星提供了高分辨率的图像，展示了长赐号在苏伊士运河中的位置、周围的拖船和其他船只的活动情况，以及运河的交通状况，遥感卫星提供的图像数据不仅展示了长赐号的位置和状态，还揭示了运河的水位、水流等环境因素。这些信息对于评估救援难度、选择合适的救援方法至关重要。

“长赐号”（Ever Given）搁浅事件还只是遥感卫星应用的冰山一角，伴随智慧城市、高精度电子地图、国土资源监测等领域对卫星遥感数据应用服务的需求持续增加，且卫星遥感数据的应用场景范围亦日益开拓。

在具体应用方面，实时遥感技术广泛应用于农业、城市规划、灾害评估、军事目标识别等领域。在农业领域，实时遥感技术能够对农作物的生长状况进行监测，帮助农民及时采取措施以提高产量。在城市规划中，实时遥感技术可以用于监测城市地面沉降和建筑物变形，为城市安全提供保障。

此外，实时遥感技术还在抗震救灾中发挥了重要作用，通过无人机快速获取灾害现场影像，实时匹配生成正射产品，提供灾害现场三维实时展示和目标变化检测。

05

从无到有

我国持续突破卫星遥感核心技术

中国遥感卫星从无到有的发展历程是一个充满挑战与突破的壮丽篇章，它凝聚了无数科研人员的智慧与汗水，见证了中国航天事业的蓬勃发展。

新中国成立后，钱学森、赵九章等“两弹一星”元勋带领中国的火箭、导弹及后来的航天技术研发活动，为中国遥感卫星的发展奠定了坚实基础。

1957年，中国空间探测研究起步于国际地球物理年，为筹备人造卫星工程，中国科学院成立了由钱学森任组长、赵九章任副组长的581组，提出发展人造卫星的规划设想和实施技术途径。1966年，中央批准在中国科学院成立卫星设计院（651设计院），赵九章任院长，先后研制成功T-7、和平二号及和平六号火箭开展空间物理研究。

而我国对遥感卫星的初步探索始于1976年，中国科学院部署了“两星一站”任务（天文卫星、遥感卫星和遥感卫星地面站），虽然天文卫星研制中断，但遥感卫星地面站按计划建成。

进入21世纪，随着高分辨率对地观测系统重大专项（高分专项）、《陆海观测卫星业务发展规划（2011~2020年）》（陆海卫星规划）和《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015~2025年）》（空基规划）的全面实施，中国卫星遥感技术突飞猛进。

中国陆地遥感卫星技术实现了从单一光学传感器向多类传感器、从单系列向多系列遥感卫星、从中分辨率向高中分辨率结合的转变。

近年来，中国在遥感卫星领域取得了突破性进展，成功发射了多颗具有高分辨率的光学和雷达遥感卫星，如“高分”系列卫星，这些卫星能够提供厘米级的定位精度和亚米级的影像分辨率。此外，中国已经建立了包括资源系列、环境系列和高分系列在内的多个对地观测系统。

中国的遥感卫星技术已经从初期的试验性应用阶段发展到如今的高精度、高分辨率和高效率的实用化阶段。

目前，中国光学遥感卫星的分辨率已突破0.5米，能够清晰分辨约0.5米的物体，满足国家经济建设和国防安全需求。此外，中国还成功构建了涵盖可见光、高光谱、雷达、激光等多载荷要素的遥感卫星观测网络与数据全球接收与服务能力。

而我国当下已经拥有了庞大的在轨遥感卫星家族，除人们较为熟悉的我国最大商用遥感卫星星座“吉林一号”外，高分系列包括高分一号、高分二号、高分三号、高分四号、高分五号、高分六号、高分七号等卫星，这些卫星具备从光学到雷达的多种观测能力，能够提供高分辨率的对地观测数据。资源系列则有资源一号02C星、资源三号系列卫星等，主要用于国土资源调查和环境监测。

在国防和军事领域，主要是尖兵系列和前哨系列在护卫，尖兵系列卫星是中国研制的返回式遥感卫星，主要用于国土资源普查、摄影测绘、照相详查等任务。随着技术的不断进步，尖兵系列卫星也在不断发展。近年来，光电成像数据传输型遥感卫星逐渐成为主流，能够显著提高情报的实时性，延长卫星的工作寿命。尖兵三号、尖兵六号等新型卫星的发射，标志着中国航天遥感事业进入了新的发展阶段。

而前哨系列卫星是中国研制的天基红外预警卫星，主要用于弹道导弹的实时战略预警任务。该系列卫星的部署，显著提高了中国的国防安全水平。

总体而言，科技发展及日益增强的太空经济活动需求刺激中国航天产业蓬勃发展，航天产业应用范围日趋广泛，仅依靠国家投入难以承担快速增长的太空经济活动需求及航天科技的创新，矿物分析、林业监测、自动驾驶等商业领域的落地，将成为遥感卫星成长不可或缺的一环。