2022年6月19日,一個ID為Maxar [email protected]發表瞭一條推文,其內容是CV-18福建艦從幹船塢下水後移動到瞭原船塢東南約1800米的位置,進行下一步舾裝工作。
隨文配發的三張衛星圖,其清晰程度甚至都快可以看到航母彈射器頂部標語的文字瞭,而江南造船廠周圍建築事無巨細,全部被攝入其中,一股油然而生的涼意彌漫開來,原來我們保密的航母早就在美國人衛星的監視之下,那麼問題來瞭,是不是早就已經泄密瞭?
Maxar Tech的衛星照片到底有多清晰?
從來都沒有過像俄烏沖突期間普通民眾能掌握到的戰場動態瞭,一傢叫做Maxar Tech的美國公司不斷公佈俄烏沖突熱點地區的高清衛星照片讓大傢記憶猶新,大傢也記住瞭這傢在衛星照片有下傢打上Maxar標記的公司。
盡管大傢對公佈俄烏沖突現場是否合法這個問題非常疑惑,但吃瓜群眾從來都不嫌事大,有瓜可以吃,大傢圍在電腦邊上,也能向當年的凱申公一樣指點江山,直到Maxar在6月19日公佈江南造船廠的中國最新下水的航空母艦,舷號為18的福建艦高清衛星圖像。
分辨率究竟有多高?
無需回答,我們來看看看Maxar拍攝的航母照片便知,多說無益,上圖:
上圖是航母的原位置和移動後的新位置,兩地相距大約1800米,未來1-2年內福建艦估計是要在新位置展開舾裝工作瞭,在Maxar公佈的照片中還有兩張放大圖:
這是航母的原位置,幹船塢已經抽幹瞭水,航母的支撐結構排列清晰可見,基本能看出原來這艘平頂大船的規模。
這是航母的新位置放大圖,航母甲板上三條電磁彈射器保護建築上的標語牌清晰可見,但看不清寫的字樣,另外還有航母上掛的三角彩旗,而且航母的纜繩也能看到,這表示清晰度非常恐怖。
據Maxar Tech在中國的代理公司介紹,MAXAR公司盡管是一傢商業衛星公司,但該公司擁有世界上分辨率最高的商業遙感衛星——WorldView3,其全色圖像的最高分辨率可達0.31米,這種分辨率可以區分轎車、SUV、摩托車和卡車,如果用於軍事目的,區分各種車輛完全沒有問題,軍事價值非常高。
0.3米分辨率的澳大利亞邦迪海灘局部
為什麼是黑白的?美國衛星技術不行?
可能很多朋友都發現瞭一個問題,美國Maxar發佈的照片是黑白的,難道美國衛星的技術不行?其實這是無解瞭,因為Maxar公佈的是全色照片,這是衛星照片中分辨率最高的一種,其原因是這樣的,一般的衛星照片有全色和多光譜兩種:
全色:指的是傳感器獲取整個全色波段(500nm~750nm左右的單波段)的黑白影像。多光譜:傳感器對地物輻射中多個單波段的攝取得到的包含多個波段的光譜信息的影像,對各個不同的波段分別賦予RGB顏色將得到彩色影象。
即使鏡頭與感光CCD一樣的配置,那麼全色分辨率也要比多光譜要高,因為多光譜至少需要三個像素才能“拼湊”出一個彩色像素,而全色則是1:1的像素點,如下圖原理:
彩色像素點與所有像素點對比
全色的黑白照片也能變成彩色照片,因為全色照片是多個波段的多通道成像,可以將這些照片依對應波段導入合成即可形成一張彩色照片,對於視覺效果來看,彩色沖擊力更大,但對於判讀,黑白照片沒有任何問題。
因此從這個角度來看,Maxar公佈的黑白照片並沒有什麼毛病,也不代表Maxar的技術不行,技術到底好不好要看分辨率,0.3米級別的照片,全球商業衛星中也是頂尖水平瞭。
照片公佈,全球皆知!到底有沒有泄密瞭?
江南造船廠在Maxar的衛星照片下,似乎完全沒有秘密可言,因為連碼頭上的汽車與各種裝備都能判讀出來,甚至都不需要專業的衛星照片判讀人員,吃瓜群眾根據經驗即可知道大量的信息,那麼問題來瞭,到底泄密瞭嗎?
答案是圍觀群眾級“泄密”
簡單地說,一個如此大規模的企業想要隱身於全球衛星的監視之下是不可能的,對於長興島造船基地,根本不需要衛星,一臺在空間站的普通相機即可拍攝到,而對於340多米長的航母,也完全藏不住,因為不可能制造一個全頂的結構將它覆蓋起來。
另一個問題是根本就沒必要,大大方方造航母,沒必要藏著掖著,制造過程本來就是一種威懾,也是技術突破的威懾,比如這次航母上的三條彈射器,早在官方公佈以前就有分析認為其必定是彈射器,而且判定為電磁彈射。
盡管上方有保護性建築覆蓋,但就新聞中對馬偉明團隊的報道以及中國電彈技術的進步,003航母的電彈成瞭板上釘釘的事實,因此這算不算泄密?顯然是不算的!
而且在露天建設的工程中,來自天頂方向的“泄密”確實存在,但需要保密時可以用野戰防可見光與紅外觀測的帆佈覆蓋以防止泄密,但現代衛星已經裝備瞭合成孔徑雷達,這種使用電磁波並且使用瞭合成孔徑原理的雷達有一定的穿透能力。
比如能穿透一定深度的地下,讓地下建築直接暴露於觀測之下!這也是合成孔徑雷達的拿手好戲,簡直就像透視眼一樣厲害。
如何防止衛星過頂偵察?
衛星過頂是有時間的,需要在絕密狀態下測試的裝備選擇在沒有衛星過頂的情況下測試,如果無法避免,那麼可以在如下條件下防止衛星偷窺:
夜間測試:防止可見光衛星偵察;覆蓋防紅外帆佈:防止可見光和紅外偵察;金屬頂棚:防止合成孔徑雷達觀測;
然而像造船廠這種巨型建築完全保密是沒必要的,而航母的外形等保密級別也比較低,但這並不代表航母幹船塢以及舾裝區域可以開放給大傢參觀,因為水平近距離觀測完全又是另一個等級,而貼近甚至進入內部更是另一個級別。
所以Maxar的照片盡管非常清晰,看瞭也讓人有些憤怒,但並不表示它們不能拍攝,並且也沒有侵犯領空,因為100千米以上的太空是公共空間,你來我往,簡單地說,就是我們也能拍攝到美國的各個軍事基地,各種軍艦以及造船廠等等。
我們有同樣清晰的商業衛星嗎?
一個非常現實的問題,Maxar公佈瞭大約0.3米分辨率的照片,那麼我們的商業衛星是否也能達到這樣的程度?
答案是目前幾乎沒有差距
比如我國商業遙感衛星“吉林一號”的全色分辨率為0.72米、多光譜則隻能達到2.88米,比起0.3米來還是有不小的差距,而“北京三號”的極限分辨率則可以達到50厘米,也就是0.5米,從目測的角度來看,0.5米和0.3米的差距已經非常小,應該可以算到同級別以內。
不過我們也要瞭解到WorldView3是一顆重達2.8噸的大型衛星,而北京三號則是一個幾百千克級別的小衛星,兩者參數完全不在同一個級別上,但性能卻相差不大,表示我國在商業衛星領域進步非同小可。
不要氣餒,北京三號N星將站到商業衛星領域頂尖水準,這顆衛星是一種新的30厘米分辨率的立體光學衛星星座。每顆衛星每天可獲取50萬平方公裡的30厘米原始分辨率影像,具有極高的反應能力。
所以種花傢可以負責任的告訴各位,Maxar公司能達到的分辨率,我國衛星自然也能達到,當然這隻是商業衛星,本文也隻討論商業衛星,雙方完全處在同一個水準上,沒有所謂的代差,技不如人這種說法。
延伸閱讀:衛星分辨率與什麼有關?
我們都知道衛星照片分辨率有高有低,那麼決定衛星分辨率的因素有哪些呢?
1、衛星運行高度;2、衛星鏡頭直徑;3、衛星CCD分辨率;4、衛星觀測波段;
目前商業衛星大都在500千米~700千米左右的太陽同步軌道,它會在每天的同一時刻經過同一地區,比較適合拍攝目標區域的變化方便判讀,而某些偵察衛星甚至可以低至200千米以下,很簡單,越近看得越清楚!
與分辨率相關的是鏡頭直徑,玩望遠鏡的朋友都知道,口徑決定一切!相機鏡頭其實也有很大一部分性能決定與口徑,比如要在200千米外看清長度為1米的目標,它的分辨率要多少角秒,需要多大的鏡頭是可計算的,公式如下:
口徑和分辨率之間的關系是:目標尺寸/目標距離=1.22×可見光波長/鏡頭直徑
假如要在500nm的波段下分辨200千米外0.1米尺寸的物體,那麼至少要820毫米口徑的鏡頭,也就是說在200千米高度運行的偵察衛星,假如分辨率要達到0.1米,那麼光學鏡頭需要0.82米,少瞭就不行,這是光學分辨率極限。
Zemchug-4衛星的鏡頭,重達158千克
另一個則是CCD的分辨率,每英寸內像素越多分辨率越高,這是一個非常簡單的道理,相信大傢都能明白。
最後與分辨率相關的則是觀測波段,比如用紅外波段觀測,由於其波長比較長,因此分辨率是達不到可見光波段的,不過好在紅外可以在夜間觀測,而天氣預報要求分辨率比較低,非常適合紅外波段發揮,因此紅外也是我們不可或缺的觀測波段。
可見光波段的我國圖像
紅外波段的我國雲圖
用紫外波段顯然會提高分辨率,但問題來瞭,由於波長很短,很容易被大氣層的臭氧層阻擋,雲霧甚至是氣溶膠等遮擋,反而更看不清,不如在可見光波段內湊合下。