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美国的光学侦察卫星

归档日期:07-14       文本归类:光学侦察      文章编辑:爱尚语录

  1948年苏联爆炸自己的后,美国陷入了深深的核恐惧。用当时美国报界的话讲就是“不间断的忧虑,就像是一场整个国家都无法摆脱的持续低烧。”苏联可能研发的战略远程轰炸机和洲际导弹,让美国军方恶梦于怀。唯一的办法,就是尽可能详尽地侦察。

  间谍派出了,常规的侦察机:RB-29、英国制造的“堪培拉”型侦察轰炸机也派出了,除了遭到苏军战斗机拦截射击外,并没有得到清晰的照片和有价值的情报。1953年,驻莫斯科的一名美国使馆军事人员侦察到一架大型轰炸机,它就是米亚-4,西方代号“野牛”,使用喷气式发动机,能跨越大洋对美国实施轰炸。从此时起,美国的忧虑不断上升。

  采用非常规的办法侦察苏联境内目标,有两条途径:其一是研制任何苏联战斗机都无法达到高度的高空侦察机;另一条路是研制光学侦察卫星。

  前一条道路导致了著名的洛克希德公司U-2高空侦察机的诞生和使用;后者产生了光学侦察卫星。

  无论是飞机,还是卫星,空中侦察都需要专门设计的优良光学摄影摄像镜头。在第二次世界大战时,美军就非常重视空中摄影侦察。设在俄亥俄州代顿空军基地的陆军航空摄影实验室专门研制空中摄影的镜头和装备。后来的美国空军司令阿诺德(美国空军于1947年正式成立,其前身为陆军航空队)十分重视该实验室及其负责人戈达德。美国柯达公司的莱格霍恩和哈佛大学天文学家贝克对空中摄影和光学设备都有贡献。

  1955年,U-2高空侦察机首飞成功,不久,达到了2.1万米的创纪录高度。美军在二战中使用的K-17长焦镜头相机被改进成36英寸的长焦镜头相机K-38。贝克在K-38基础上研制了适合高空摄影的A-1光学照相系统。它由3个24英寸照相机和一个36英寸相机组成,相机轴线互成斜角,照片最后合成。镜头两侧各有一个暗盒,内装2150米胶片,负片为18×18英寸。估计到所拍摄的胶片数量极大,负责此项任务的美国中央情报专门成立照片洗印分析中心。中心工作高峰时期,雇用了200余人。

  1956年,美国驾驶员斯托克操纵装有新型相机的U-2侦察机首飞苏联,拍到了大量高价值照片。由于苏联空军的所有飞机都不能爬升到U-2高度并将其击落,迫使苏联政府痛下狠心研制SAM-2高空防空导弹。1960年5月1日,由鲍尔斯驾驶的U-2侦察机在苏联斯维尔德洛夫斯克上空被SAM-2导弹击落。此后,美国把空中侦察的宝贝押在人造卫星上。

  早在20世纪30年代,就有美国人提出把照相机放在人造卫星上,可以拍到大面积的地面照片。但没有合适的火箭,这类想法只能是科学幻想。1956年U-2首次闯入苏联领空时,美国的火箭研制工程甚至落到了苏联后面。因为大战结束后,美国陆海空三军各有自己的火箭发展计划,互相封锁,互不通气。从纳粹德国投降过来的火箭专家布劳恩,指导美国陆军发射完缴获的100余枚V-2导弹之后,受到冷落,清闲度日,写起了科幻小说。

  1954年,空军上校施里弗制定了空军唯一的卫星项目——WS-117L。它要求用宇宙神运载火箭将一颗侦察卫星送入轨道,卫星上装有一套柯达公司的照相系统。最初设计时定为光电交联:即胶片自动冲洗后用电子枪扫描变成无线电信号,发射回地球。由于当时的各种技术问题,项目进展迟缓。1957年10月4日,苏联的东方号运载火箭把世界上第一颗人造地球卫星进入轨道。

  苏联在太空竞赛中的领先给骄傲的美国人以极大的冲击。美国上下一致推动火箭卫星计划,1958年1月,由布劳恩指导的美国陆军“丘比特”火箭终于成功地将美国第一颗卫星进入轨道。

  早在1956年,空军卫星项目小组就发现WS-117L工程困难重重。大家的思路回到了U-2飞机的照相胶片回收上来。但卫星不是飞机,任何从宇宙空间高速返回的物体都将在大气层中经受空气摩擦的高温考验。实际上就是今天人们看到的返回舱隔热系统。项目组搁置了相机问题和火箭问题。先研究返回舱隔热保护,经过努力,终于攻克了这一难题。

  带胶片返回舱的照相侦察卫星计划命名为“科洛纳”。根据当时相机的分辨能力,U-2可达到1.3米,“科洛纳”为10~16米。“科洛纳”计划被实施了严格的保密。它完全独立于WS-117L项目。最后,终于取代了WS-117L。

  “科洛纳”的卫星部分由洛克希德导弹和空间技术部实施,项目负责人叫普拉默。可以设想,当苏联研发它的早期人造卫星时,由于返回舱和相机的设计难度,并未打算先搞光学侦察卫星。由于是头一次搞,美国工程师也常常无从下手,只能边摸索边干。卫星拍照,要求它的照相机镜头永远朝向地球。这就要涉及姿态调整小火箭,普拉默将它们用压缩氮气作为动力。卫星的姿态稳定需要惯性平台——几个陀螺仪和它们的放大器。幸好布劳恩设计的V-2火箭上已有这套系统,只要把它们改进就行了。除此之外,卫星框架、金属的热胀冷缩问题、胶卷的保护问题、空间温差问题、胶卷本身的韧度问题……都一直不断折磨研制人员。根据协议,太空照相分包给依特埃克公司,太空胶卷由柯达公司研制。根据设计,装胶片的返回舱将利用降落伞降到太平洋夏威夷群岛附近,由带拖钩的C-119运输机把它从空中钩住回收。

  由于整个计划保密,火箭的发射放到了加利福尼亚州的一片荒凉沙丘地区。后来它就成了著名的范登堡火箭发射场。

  1959年1月21日,“科洛纳”计划的第一次发射使用了“雷神——阿金纳”两级火箭,首发失败。一个月后第二次发射,也未能成功。从此,“科洛纳”计划进入了一个漫长得让人心力交瘁的发射周期。有时候,火箭发射成功了,卫星进入轨道,但打开返回舱时方向失误,返回舱被送入更高的轨道。有时返回舱落到非洲或苏联边境附近,有时落到大西洋,一连串失败都快让军官和工程师们麻木了。

  经过20个月的不断试射和12次失败,工程师们发现了火箭、卫星、返回舱和相机的各种各样的问题和毛病,只能耐下心来一一加以克服。1960年8月10日,被称为“发现者13号”的卫星(当时为“科洛纳”计划保密,所有的卫星都另起名字,并且编造了其它用途。)终于成功发射进入轨道,顺利返回。

  受到鼓舞的项目组人员,在“发现者14号”上安装了所有的照相侦察设备,并于8月18日下午发射。一切顺利,8月19日,一架美军C-119飞机在3000米空中成功抓获了返回舱。重10千克,长1200米的胶卷被冲洗出来,效果极佳。150万平方千米的苏联领土上的各种地形地貌和大型物体,一览而无余,比所有U-2飞行拍得的东西都多。

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