文|图说军事
据国内权威新闻媒体报道，2018年8月21日，由中科院长春光学精密机械与物理研究所（以下简称长春光机所）承担的国家重大科研装备研制项目“4米量级高精度碳化硅非球面反射镜集成制造系统”通过项目验收，这是目前国际上公开报道的最大口径的高精度碳化硅整体非球面反射镜，也是我国自主制造出的最大一面反射镜。验收专家组在验收意见中指出，4米口径碳化硅反射镜工程产品“为空间大口径光学系统的研制解决了核心技术难题”。实际上，长春光机所是我国数一数二的老牌大型光学设备研究所，除了具备4米直径量级碳化硅反射镜轻量化制备与加工技术外，同时具备4米口径以下量级光学反射镜的数控抛光，检测和镀膜能力。可以毫不夸张的说，长春光机所具有主镜从制坯到总装直至空间望远镜整机研制和生产全流程的能力与条件。
由于对地光学侦查卫星的遥感图像直观易懂，适合人工和机器自动判读，特别是在良好天气情况条件下对海洋大型舰船目标检测，具有合成孔径雷达（SAR）成像卫星遥感图像所不能比拟的优势，因此，对地光学侦查卫星是目前海上大型舰船目标检测的重要手段，但是受技术、经费等条件限制，目前在轨的高分辨率对地观测卫星大都运行在1000千米以下低轨道上，对同一地点进行侦查的周期较长，一般为15天左右。当然，也可通过大幅度调整光学系统侧摆角，缩短为两天之内对同一地点进行侦查摄像,但这是以缩短卫星使用寿命为代价的，而且，即使两天的最短重访时间间隔，也无法满足对海上舰船实时监测要求。
由于静止轨道卫星先天的优势，可长期驻留于固定区域上空，不受过境时间束缚，非常适合于对某一特定地区进行长期的连续监视和快速的访问成像，从理论上说，只要3颗静止轨道光学成像卫星，就可对整个地球表面进行连续观测。但由于静止轨道高达36000千米，距离地球表面太远，在大口径空间光学系统没有突破之前，目前投入使用的静止轨道光学遥感卫星主要用于气象和预警，对地分辨率为公里级，这样的分辨率是无法发现和分辨海洋快速移动的舰船目标的， 因此世界各国纷纷开始研制所谓的静止轨道高分辨率光学遥感卫星。例如欧洲航天局在2005年左右，就提出了地球静止轨道20米分辨率光学对地成像卫星的初步方案，该卫星的相机光学孔径为1.5米，采用直接入轨的方式发射，整星发射重量不超过2000公斤。
印度也在其“十一五”航天发展规划（2007至2012）中也提出“静止轨道高分辨率成像卫星”（GEO-HR IMAGER）计划，其卫星质量为1200公斤，星上带有“先进宽视场遥感器”(AWFIS)，覆盖可见光、近红外和短波红外谱段，最高分辨率60米，幅宽大于700千米。卫星能每半小时覆盖一次印度全境。据称该卫星主要用于农作物监测、资源调查和灾害监测，但据国外航天专家称，该卫星也具有潜在的军事用途。美方更是凭借其军事，科技，经济上的优势，野心勃勃的推出空间可展开对地观测望远镜概念，计划将把装有这种望远镜的成像卫星放到地球静止轨道实现凝视对地观测，其设想的光学口径达30米，对地分辨率为1米，但由于难度较大，国际上认为即使一切顺利，也要20年后才能实现。
随着我国东风21丁、东风26等中远程反舰弹道导弹相继研制成功，我国对静止轨道卫星海洋目标高分辨率光学成像的需求更是迫切。2015年12月，当今世界上地球静止轨道分辨率最高的对地观测卫星——“高分四号”（GF-4）在西昌卫星发射中心成功发射升空并投入现役。据公开资料称，GF-4卫星具有凝视、区域、机动巡查三种工作模式，该卫星主镜直径0.7米，长约1米，可全天时对地观测：在白天时段，可见光和近红外双通道高清相机分辨率优于50米，成像幅宽优于500公里×500公里；夜间可使用中波红外通道进行观测，中波红外通道分辨率优于400米。可见光通道重复观测周期为5秒，中波红外通道重复观测周期为1秒，是目前国内时间分辨率最高的对地观测相机，可实现对目标的长期连续监视和跟踪观测。同时具备快速响应能力，可以在数分钟内对用户下达的任务做出响应，最大程度地发挥地球静止轨道的对地遥感优势 。
“高分四号”是否具有对大型海上移动目标的侦查发现能力一直是让人很感兴趣的问题，近日，国外媒体发布了欧洲“哨兵2A“遥感卫星拍到的我国在大连海域附近进行试航的002航母照片，该卫星为低轨道遥感卫星，最高分辨率为10米，十分一般，但即使这样通过照片可以发现，航母运动情况下，舰船、舰船湍流尾迹在照片上都能都清晰的区分出来，从而使得舰船的长度与宽度等舰船参数能够精确的被检测出来。因此最高分辨率为50米的“高分四号”卫星从理论上说是无法对大型舰船目标进行识别成像的。但据公开资料披露，我国科学家利用低轨道高分辨率遥感卫星图像与静止轨道低分辨率遥感图像相结合的方法，初步实现了静止轨道遥感卫星对重点区域舰船目标实现有效监视，但该方法缺陷较多，卫星之间协调较为复杂，对目标实时监视跟踪难度较大，在“高分四号”基础上研制更高分辨率的静止对地观测卫星已势在必行。
目前，各种天文望远镜基体材料中，微晶玻璃使用最多，最大口径可以达到单体8米、拼接12米以上。但这一技术被美国和法国两家公司垄断，口径超过2米便很难引进。而且微晶玻璃减重困难，例如哈勃太空望远镜的主镜口径为2.4米 ，重达828千克，而长春光机所研制成功的2米地基碳化硅主镜重440公斤，而天基的2米碳化硅主镜仅重243千克，轻量化率为84%，如果放在地球近地轨道上成像，分辨率可达0.1米，据运载火箭技术研究院原副院长梁小虹称，该分辨率遥感卫星已于2017年成功发射，“精确到0.1米的对地观测使得我们可以看清在场的所有人，男女老少全都看得一清二楚，连各位的车牌号也逃不掉。”如果是放在地球同步静止轨道，分辨率可达10米，对航母这类目标可具备近实时观察跟踪能力，其一举一动都逃不脱“如来佛的手掌心”。
由于目前我国长征3号乙静止轨道运载火箭的整流罩最大直径仅为3.8米，长春光机所最新研制的直径4米的碳化硅镜片无法容纳其中，该研制单位已做了两手准备，还研制出了3.5米口径碳化硅主镜，仅重315公斤，静止轨道分辨率可达4米，巡洋舰，驱逐舰这类中型舰船也能实时跟踪识别。将来，当整流罩直径为5.2米的长征5号运载火箭具备发射条件后，除可以发射4米直径镜片，分辨率为3米的大型地球静止轨道侦查卫星外，而且，新的10米超大口径，静止轨道分辨率为1米的分块可展开光学成像卫星技术我国也可以轻松掌握，到那时，我国在世界空间天基光学观测领域将占有重要的一席之地。
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