2022年6月19日,一个ID为Maxar Technologies@Maxar发表了一条推文,其内容是CV-18福建舰从干船坞下水后移动到了原船坞东南约1800米的位置,进行下一步舾装工作。

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随文配发的三张卫星图,其清晰程度甚至都快可以看到航母弹射器顶部标语的文字了,而江南造船厂周围建筑事无巨细,全部被摄入其中,一股油然而生的凉意弥漫开来,原来我们保密的航母早就在美国人卫星的监视之下,那么问题来了,是不是早就已经泄密了?

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Maxar Tech的卫星照片到底有多清晰?

从来都没有过像俄乌冲突期间普通民众能掌握到的战场动态了,一家叫做Maxar Tech的美国公司不断公布俄乌冲突热点地区的高清卫星照片让大家记忆犹新,大家也记住了这家在卫星照片有下家打上Maxar标记的公司。

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尽管大家对公布俄乌冲突现场是否合法这个问题非常疑惑,但吃瓜群众从来都不嫌事大,有瓜可以吃,大家围在电脑边上,也能像当年的凯申公一样指点江山,直到Maxar在6月19日公布江南造船厂的中国最新下水的航空母舰,舷号为18的福建舰高清卫星图像。

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分辨率究竟有多高?

无需回答,我们来看看看Maxar拍摄的航母照片便知,多说无益,上图:

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上图是航母的原位置和移动后的新位置,两地相距大约1800米,未来1-2年内福建舰估计是要在新位置展开舾装工作了,在Maxar公布的照片中还有两张放大图:

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这是航母的原位置,干船坞已经抽干了水,航母的支撑结构排列清晰可见,基本能看出原来这艘平顶大船的规模。

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这是航母的新位置放大图,航母甲板上三条电磁弹射器保护建筑上的标语牌清晰可见,但看不清写的字样,另外还有航母上挂的三角彩旗,而且航母的缆绳也能看到,这表示清晰度非常恐怖。

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据Maxar Tech在中国的代理公司介绍,MAXAR公司尽管是一家商业卫星公司,但该公司拥有世界上分辨率最高的商业遥感卫星——WorldView3,其全色图像的最高分辨率可达0.31米,这种分辨率可以区分轿车、SUV、摩托车和卡车,如果用于军事目的,区分各种车辆完全没有问题,军事价值非常高。

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0.3米分辨率的澳大利亚邦迪海滩局部

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为什么是黑白的?美国卫星技术不行?

可能很多朋友都发现了一个问题,美国Maxar发布的照片是黑白的,难道美国卫星的技术不行?其实这是无解了,因为Maxar公布的是全色照片,这是卫星照片中分辨率最高的一种,其原因是这样的,一般的卫星照片有全色和多光谱两种:

  • 全色:指的是传感器获取整个全色波段(500nm~750nm左右的单波段)的黑白影像。
  • 光谱:传感器对地物辐射中多个单波段的摄取得到的包含多个波段的光谱信息的影像,对各个不同的波段分别赋予RGB颜色将得到彩色影象。

即使镜头与感光CCD一样的配置,那么全色分辨率也要比多光谱要高,因为多光谱至少需要三个像素才能“拼凑”出一个彩色像素,而全色则是1:1的像素点,如下图原理:

彩色像素点与所有像素点对比

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全色的黑白照片也能变成彩色照片,因为全色照片是多个波段的多通道成像,可以将这些照片依对应波段导入合成即可形成一张彩色照片,对于视觉效果来看,彩色冲击力更大,但对于判读,黑白照片没有任何问题。

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因此从这个角度来看,Maxar公布的黑白照片并没有什么毛病,也不代表Maxar的技术不行,技术到底好不好要看分辨率,0.3米级别的照片,全球商业卫星中也是顶尖水平了。

照片公布,全球皆知!到底有没有泄密了?

江南造船厂在Maxar的卫星照片下,似乎完全没有秘密可言,因为连码头上的汽车与各种装备都能判读出来,甚至都不需要专业的卫星照片判读人员,吃瓜群众根据经验即可知道大量的信息,那么问题来了,到底泄密了吗?

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答案是围观群众级“泄密”

简单地说,一个如此大规模的企业想要隐身于全球卫星的监视之下是不可能的,对于长兴岛造船基地,根本不需要卫星,一台在空间站的普通相机即可拍摄到,而对于340多米长的航母,也完全藏不住,因为不可能制造一个全顶的结构将它覆盖起来。

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另一个问题是根本就没必要,大大方方造航母,没必要藏着掖着,制造过程本来就是一种威慑,也是技术突破的威慑,比如这次航母上的三条弹射器,早在官方公布以前就有分析认为其必定是弹射器,而且判定为电磁弹射。

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尽管上方有保护性建筑覆盖,但就新闻中对马伟明团队的报道以及中国电弹技术的进步,003航母的电弹成了板上钉钉的事实,因此这算不算泄密?显然是不算的!

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而且在露天建设的工程中,来自天顶方向的“泄密”确实存在,但需要保密时可以用野战防可见光与红外观测的帆布覆盖以防止泄密,但现代卫星已经装备了合成孔径雷达,这种使用电磁波并且使用了合成孔径原理的雷达有一定的穿透能力。

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比如能穿透一定深度的地下,让地下建筑直接暴露于观测之下!这也是合成孔径雷达的拿手好戏,简直就像透视眼一样厉害。

如何防止卫星过顶侦察?

卫星过顶是有时间的,需要在绝密状态下测试的装备选择在没有卫星过顶的情况下测试,如果无法避免,那么可以在如下条件下防止卫星偷窥:

  • 夜间测试:防止可见光卫星侦察;
  • 覆盖防红外帆布:防止可见光和红外侦察;
  • 金属顶棚:防止合成孔径雷达观测;

然而像造船厂这种巨型建筑完全保密是没必要的,而航母的外形等保密级别也比较低,但这并不代表航母干船坞以及舾装区域可以开放给大家参观,因为水平近距离观测完全又是另一个等级,而贴近甚至进入内部更是另一个级别。

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所以Maxar的照片尽管非常清晰,看了也让人有些愤怒,但并不表示它们不能拍摄,并且也没有侵犯领空,因为100千米以上的太空是公共空间,你来我往,简单地说,就是我们也能拍摄到美国的各个军事基地,各种军舰以及造船厂等等。

我们有同样清晰的商业卫星吗?

一个非常现实的问题,Maxar公布了大约0.3米分辨率的照片,那么我们的商业卫星是否也能达到这样的程度?

答案是目前几乎没有差距

比如我国商业遥感卫星“吉林一号”的全色分辨率为0.72米、多光谱则只能达到2.88米,比起0.3米来还是有不小的差距,而“北京三号”的极限分辨率则可以达到50厘米,也就是0.5米,从目测的角度来看,0.5米和0.3米的差距已经非常小,应该可以算到同级别以内。

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不过我们也要了解到WorldView3是一颗重达2.8吨的大型卫星,而北京三号则是一颗几百千克级别的小卫星,两者参数完全不在同一个级别上,但性能却相差不大,表示我国在商业卫星领域进步非同小可。

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不要气馁,北京三号N星将站到商业卫星领域顶尖水准,这颗卫星是一种新的30厘米分辨率的立体光学卫星星座。每颗卫星每天可获取50万平方公里的30厘米原始分辨率影像,具有极高的反应能力。

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所以种花家可以负责任的告诉各位,Maxar公司能达到的分辨率,我国卫星自然也能达到,当然这只是商业卫星,本文也只讨论商业卫星,双方完全处在同一个水准上,没有所谓的代差,技不如人这种说法。

延伸阅读:卫星分辨率与什么有关?

我们都知道卫星照片分辨率有高有低,那么决定卫星分辨率的因素有哪些呢?

  • 1、卫星运行高度;
  • 2、卫星镜头直径;
  • 3、卫星CCD分辨率;
  • 4、卫星观测波段;

目前商业卫星大都在500千米~700千米左右的太阳同步轨道,它会在每天的同一时刻经过同一地区,比较适合拍摄目标区域的变化方便判读,而某些侦察卫星甚至可以低至200千米以下,很简单,越近看得越清楚!

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与分辨率相关的是镜头直径,玩望远镜的朋友都知道,口径决定一切!相机镜头其实也有很大一部分性能决定与口径,比如要在200千米外看清长度为1米的目标,它的分辨率要多少角秒,需要多大的镜头是可计算的,公式如下:

口径和分辨率之间的关系是:目标尺寸/目标距离=1.22×可见光波长/镜头直径

假如要在500nm的波段下分辨200千米外0.1米尺寸的物体,那么至少要820毫米口径的镜头,也就是说在200千米高度运行的侦察卫星,假如分辨率要达到0.1米,那么光学镜头需要0.82米,少了就不行,这是光学分辨率极限。

Zemchug-4卫星的镜头,重达158千克

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另一个则是CCD的分辨率,每英寸内像素越多分辨率越高,这是一个非常简单的道理,相信大家都能明白。

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最后与分辨率相关的则是观测波段,比如用红外波段观测,由于其波长比较长,因此分辨率是达不到可见光波段的,不过好在红外可以在夜间观测,而天气预报要求分辨率比较低,非常适合红外波段发挥,因此红外也是我们不可或缺的观测波段。

可见光波段的我国图像

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红外波段的我国云图

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用紫外波段显然会提高分辨率,但问题来了,由于波长很短,很容易被大气层的臭氧层阻挡,云雾甚至是气溶胶等遮挡,反而更看不清,不如在可见光波段内凑合下。