主题：【原创】美国战略侦察风情画之SAMOS：披狼皮的羊（一） -- 新共和

（二）

★弱点如影子

ARPA，预研计划局，很多新奇的武器和技术诞生在这个名称有点拗口的部门，最有名的就是互联网技术。没有互联网，你看不到这篇文章，其实我也写不出来。所以我要感谢它的存在。互联网的老祖宗是一个叫ARPAnet的网络，1969年11月，预研计划局建立了这个网络，把加利福尼亚州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学和犹他州大学的4台大型计算机连在一起，实验分散型指挥系统网络通信技术，预备着一旦与苏联开战，当指挥网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分仍能维持正常的通信能力。这项实验获得了成功，网络不断扩大，技术不断升级，从此打开了人类通往互联网的大门，当然，也可能打开了通向天网的大门。终结者会感谢ARPA的。

ARPA总部大楼

ARPA就是这么一个NB机构，但是很可能我们对它的理解并不那么符合实际。至少建立它的人并没想到日后它会变成什么样子。当初，ARPA是伴随美国军事航天项目的诞生而诞生的，它和“发现者”卫星同一天获批成立就是证据。在那时，ARPA惟一的职责就是监督由三军管理的军事航天项目。监督的权力源自它控制着这些项目的拨款权。一个航天项目能不能呱呱坠地，能不能茁壮成长，先要问ARPA给不给奶嘴。

很不幸，ARPA不大愿意给“哨兵”充足的奶水。

这要从“哨兵”的相机说起。当时它有2种相机：E-1和E-2，均由伊斯曼·柯达公司研制，字母E指相机系统。

E-1是一种原始的演示用样机，焦距15厘米，空间分辨率30米，它的主要作用是证明卫星和地面系统能正常有效工作。

E-2比E-1精良得多，焦距91厘米，空间分辨率6米。E-2的神奇之处在于它能拍摄立体照片。大家看阿凡达要看3D的，判读人员也喜欢看3D的侦察照片，不仅看着爽，看着直观，而且能帮助测量目标尺寸、判断目标属性性质。有的人会说，哦，我知道了，就跟拍3D电影似的，用两台相机，摆成一个角度，同时拍一个目标就能做出一幅立体照片。这位同学，你的思路是对的，毕竟立体成像原理放在哪里都不会变，但是要知道，卫星的重量和体积是很有限的，你放两台相机进去，挤占了别家的份额，其他分系统的设计师可能会杀了你的。因此，设计师必须想点绝招。还真让他找到了办法，只用一台相机就办到了。怎么做的你能猜到么？要是有兴趣可以跳过下面这一段自己琢磨，然后与下一段对照，看跟柯达公司的设计师想的一样么。

这台相机镜头可以在卫星运动轨迹方向上前后摆动。举例说，卫星星下点将要经过目标A、B、C……照相时，它先向前摆动一个角度对目标A、B、C……各拍一张，飞行了一段距离后，向后摆动对目标A、B、C……再各拍一张。每个目标的两张照片一合成就成了立体照片。

这只是简单的原理性描述，真实的过程更复杂。

前面我说了“哨兵”的巨大优点，没来得及说它的缺点。要命的是，ARPA盯住的就是它的缺点。这个缺点恰恰和优点密不可分，如影随形。

“哨兵”采用无线电下传电子照片（姑且这么叫吧）的技术，实时性强。但电子照片以当时的技术在卫星上是无法储存或者存不了多少的，必须随扫随传，大家都知道无线电传输有个视距的问题，当卫星在苏联边境拍照时，美国人还可以借助设置在边境的地面站接收卫星下行信号。可是等卫星深入苏联腹地上空后呢，怎么办，难道去人家的地盘建接收站？所以，实际上很多在苏联上空拍摄的照片都不得不放弃，因为卫星出现在地面站的时间很有限，这么短的时间里不可能传回所有照片。怎么补偿损失呢，空军的办法很简单：发射更多的卫星，建设更多的地面站，这下项目的成本肯定会随之飙升。

“日冕”在这上面占了上风，虽然得到照片晚，但是照片数量比你多啊。而且，不管E-1还是E-2，都有一个共同缺点，那就是拍摄范围太小。由于相机不能左右摆动，星下点两侧视角受限，也就是说覆盖幅宽很小，每次只能拍摄星下点轨迹两侧很窄的一条地面。E-2在一天内可以拍摄16.6万平方公里的苏联领土。“日冕”是多少？390万平方公里！差了一个数量级。孰优孰劣一目了然。

所以ARPA对“哨兵”不感兴趣，事实摆在那里。要不是有虎视眈眈的苏联人，一个子儿也不给你！

幸亏“哨兵”还有一个E-3。它比E-1和E-2先进，使用最新的静电磁带录像技术存储照片，这下好了，传输时间增加，接收情报增多，卫星的实用性提高，成本下降了。所以E-3在ARPA那里受到了欢迎。可惜它在1958年还只是纸面上的东西。

“哨兵”还有一个不能忽视的弱点：使用地球重力梯度姿态稳定方式。这是什么东东呢？一个在地球轨道上运行的物体，各部分质量所受到的地球引力是不同的，学过初中物理的都清楚，距离越近引力越大，也就是说卫星朝向地球的那一头受到的引力肯定比背向地球的那头大，这就产生了重力梯度力矩，它能使卫星的纵轴始终指向地心。只要控制好卫星的质心，就可以使卫星的头部指着地面。设计师把相机镜头装在卫星头部，不就可以始终对地面拍照了吗。

地球重力梯度姿态稳定方式示意图

没错，这是个非常简单实用的办法。但对侦察卫星来说，具体而言是对侦察相机来说，这种姿态稳定方式不可取。因为它的姿态稳定精度太低。

我们可以用身边的例子来理解。对摄影略知一二的人都知道，影响照片清晰度的原因很多，比如手震、机震。手震就是我们拍照时手的抖动。专家教导我们，手震是摄影的大敌，快门越慢，手震影响越大，照片越容易模糊。特别是现在数码相机像素数越来越高，糊的可能性就更大了。 所以防抖镜头、防抖机身大行其道。更可靠的解决办法是上三角架、快门线，彻底杜绝手震。

我们把“哨兵”的侦察相机当作我们手中的相机，卫星姿态稳定系统当三角架就好理解了。如果这副三角架是地摊上卖的那种十几块钱的塑料廉价三角架，你能指望它稳定住一台1DsMark3 + EF 1200L么？遗憾的是，重力梯度姿态稳定系统就是那副靠不住的廉价三角架。

要想拍得远，请用三角架。

而且这种“三角架”的原理决定了卫星不能朝其他方向摆动，所以刚才我会说卫星相机视角受到限制（E-2那种立体成像方式也限制了相机视角），加上数据传输的弱点，因此它和“日冕”的情报获取量上有质的差别。

一些爱好者谈论侦察卫星分辨率的话题，基本离不开镜头焦距、孔径、胶片分辨率、CCD像元尺寸这些东东，很少有人提到卫星平台的姿态稳定精度这个因素。从前面的介绍可以看出，哪怕镜头、CCD都达到了天顶星的技术水平，只要这颗卫星的姿态稳定不好，那卫片的分辨率和质量就都成了浮云。

“哨兵”可以聊以自慰的是，“日冕”在这方面也不怎么地，它采用了更原始的技术：自旋稳定。卫星一边绕纵轴旋转一边前进，就像一只太空中的陀螺。这给相机的设计带来了无穷的麻烦，简直要了仙童公司设计师的老命。说起来，这要怪兰德公司，他们给空军的卫星咨询报告里就是这么建议的：为了确保这种前所未有的卫星取得成功，一定要现有采取最可靠的稳定方式——自旋……

★新玩家登场

1958年9月，空军公布了新版第80号技战术指标（GOR 80），正式确定了卫星侦察的战技术要素。它包含几项附录，其中一项叫“可视侦察系统”。它指出，光学侦察卫星的发展和图像分辨率的提高息息相关。在地面目标低对比度条件下，1.5-6.1米的分辨率可以满足大多数情报需要、空中导航和目标属性判定，这可以满足大多数情报的生产要求。但要想生产出合格的技术情报，就需要0.3米的分辨率。请注意，这些结论很重要，它给出了可视侦察的技术方向和指标体系，直到现在依然管用。

但是当时正在研制的卫星没有谁能达到这个水平。“日冕”只能达到约7.6米。 E-1要差得多，E-2和E-3好一些，勉强能达到标准。但它们的幅宽又不够。事实上，这份文件是在告诉空军的领导们，要想达到需要的分辨率，必须研制新卫星。

就在此时，空军弹道导弹局负责“哨兵”卫星项目的人觉得，应该同时开发一种类似“日冕”的返回式侦察卫星。不同于“日冕”的是，它的返回舱要大得多。尽管如此，空军还不能开始研制，因为经费大权掌握在ARPA手里。空军可以提项目，但ARPA有最后决定权。它要是不批经费，空军有天大的本事也没辙。此时的ARPA对“哨兵”的返回式型号可没有空军那么有兴趣。他们觉得很奇怪，为什么空军和CIA联合研制“日冕”返回式侦察卫星时，还要再搞一种放大版“日冕”呢？确切的原因外人无从知晓。但肯定不是像各位同学中有些人猜测的那样是对GOR 80的响应。时间重合只是巧合罢了。我会在后面试着猜测空军的真实意图。

不管怎么样，ARPA最后还是同意空军上马这种新型号。1959年1月，经ARPA批准，弹道导弹局发布修改过的“哨兵”发展计划，加入了返回式型号。和“日冕”一样，它使用烧蚀材料防热大底，在空中用飞机回收，但分辨率将达到1.5米，达到了新版GOR 80设定的标准。几个星期后，BMD给新卫星加了一项任务：制图。为了对苏、中等国实施战略打击，必须有可靠详实的军用地图，制图卫星就是干这个的。当然，其他大国对美国也不会客气，嘿嘿。

“哨兵”项目办公室把合同给了洛克希德公司，这家公司还得了个新式称呼：系统承包商。意思是说：空军是纯爷们，不会跟火箭供应商、卫星供应商、相机供应商等等这些企业婆婆妈妈搞谈判，我只跟你洛克希德签总合同，其余那些麻烦事，都是你洛克希德的责任，我统统不管。这意味着洛克希德公司垄断了美国当时所有的侦察卫星项目，现在洛马公司在美国军工界这么强势，源头之一就在于此。

伯纳德·施里弗中将是是这种合同的提倡者。这位13岁才成为美国人的前德国人是BMD前任局长，现空军研究和发展司令部司令，掌管空军所有预研项目，有点类似PLA空军装备部长的角色。他在美国军事航天技术发展上起过很大作用。美军航天司令部从2001年开始实施的太空战演习代号就是“施里弗”。以他的名字命名的空军基地是美国军事卫星的主要控制中心和太空战技术试验中心。

施里弗后来成为空军上将

首长发话了，下面自然要执行命令。实际上，直到现在美国空军大部分导弹和航天项目合同仍是以这种形式签订的。

洛克希德公司自己不会造相机，所以他们拿到合同后第一步就是确定一家符合要求的相机研制企业。

美国当时有6家航空相机生产商，其中只有3家有研制航天相机的经验，分别是前面说过的伊斯曼·柯达公司、艾特克公司和仙童相机与仪器公司（费尔柴尔德这个名字可能更多人知道）。洛克希德公司倾向于艾特克公司，因为两家人在“日冕”项目中合作不错。洛克希德公司导弹和航天分部的代表问艾特克的人，你们能不能研制出分辨率1.5米而且能塞进我们卫星的相机？经过洽谈，1959年3月，艾特克公司同意为洛克希德公司研制新型返回式卫星用相机。写到这里我有点兴奋，怎么感觉好像经过几个月恋爱和了解，艾特克小姐决定嫁给洛克希德先生似的。

这桩婚事是艾特克小姐的重大胜利，作为一位刚刚显露风华的小家碧玉，能战胜家财万贯的大家闺秀，接连获得西艾诶先生、艾尔佛斯先生和洛克希德先生的青睐，一跃成为卫星侦察相机的主要供应商，这还不值得庆祝么。不过，看上去好像有脚踩几只船的嫌疑啊。

新相机很快有了代号：E-5，按惯例，新卫星也被称作E-5。

这个外人眼中的大号“日冕”其实和“日冕”完全不同。

看上去文质彬彬其实热衷于秘密活动的情报头子比斯尔，在柏林勃兰登堡门附近。

此时，“日冕”项目负责人、CIA负责计划与发展的局长助理理查德·比斯尔听从了顾问的建议，摈弃了“日冕”原先的设计。以前的想法是卫星自旋稳定，装载相机和胶片的舱体全部回收。现在改为三轴稳定，只用一个较小的返回舱回收拍好的胶片。这样做的好处之一就是可以装载艾特克公司研制的更大且性能更好的相机。他告诉手下，不要考虑其他，只管设计能达到满足侦察需要的卫星。他意识到相机是侦察卫星的核心，其他系统都要围绕它来设计。

但是，E-5卫星遵循的是相反的原则——相机要适应返回舱的设计。

这是为什么呢，且听下回分解。

—本节完—