2023年12月15日，中国向地球同步轨道（GEO）发射了一颗名为"遥感41号"的遥感卫星。分析家们预计，这颗卫星的定位能做到对太平洋和印度洋以及台湾和中国大陆进行连续监视。与中国其他监视卫星的数据相配合，遥感41号将为中国提供前所未有的能力，在整个印度洋-太平洋地区识别和跟踪汽车大小的物体，并危及在该地区行动的众多美国和盟国海空资产。
问1：什么是遥感-41？
答1：中国政府官方称，"遥感41号"是一颗民用高空光学遥感卫星，用于农作物估产、环境管理、天气预报和灾害预防。然而，西方观察家认为，"遥感41号"主要是一颗军用侦察卫星，因为"遥感41号"计划为中国人民解放军的航天部门提供支持。自2006年启动该计划以来，中国已成功将144颗"遥感"侦察卫星送入轨道。
一旦遥感41号到达预定位置，它将成为中国在地球同步轨道上的第四颗光学监视卫星。值得注意的是，遥感41号比其前三颗光学卫星要大得多、重得多。其他三颗卫星都由长征三号乙火箭发射，能将2000公斤的卫星送入地球同步轨道，而"遥感41号"使用的是中国最大的火箭--长征五号，能发射4500公斤的有效载荷。此外，"遥感41号"的有效载荷整流罩比通常的长征5号整流罩长50%，这使得发射"遥感41号"的长征5号火箭成为中国最高的火箭。
专家们认为，"遥感41号"也比其三个地球同步轨道同类卫星的能力更强，后者的最高光学分辨率据信在15米左右。这一分辨率足以探测到大型船只，并可能对其进行分类。如果遥感41号的建造者能够采用中国研究人员预计在2020年完善的技术，那么遥感41号的光学分辨率可能接近2.5米。这种分辨率足以识别和跟踪汽车大小的物体，相当于在800米外看到一缕头发。
问2：遥感41号与大多数监视卫星有何不同？
答2：大多数遥感卫星，包括美国、欧洲、俄罗斯和中国的遥感卫星，都在低地球轨道（LEO）上运行，其高度可达3,000公里（km）。目前大多数在轨卫星和大部分监视卫星都在低地轨道运行，因为将卫星发射到低地轨道比发射到更高的轨道要容易得多，也便宜得多。此外，对于同等大小的传感器来说，将传感器置于低地轨道可产生更清晰的分辨率，因为它更接近地球上的物体。然而，低地轨道卫星缺乏一个对监控至关重要的特性：持久性。
典型的低地轨道卫星环绕地球运行的时间不到两小时，因此只能看到地球上某个特定位置的几分钟。此外，由于轨道力学的原因，卫星可能需要数小时或数天才能再次访问同一地点。虽然在较低轨道上的卫星群可以通过减少再访时间来提供持续性，但地球同步轨道上的卫星与地球的轨道速度相同，这意味着它们看到的地球就像没有移动一样。只有地球同步轨道卫星，如遥感41号，才能持续观测同一地点。另一个优势是，地球同步轨道卫星在36000公里的高空可以看到几乎半个地球表面。
目前有几十颗地球同步气象卫星，它们实际上是分辨率很低的遥感系统，专门用于跟踪大型云团和风暴。不过，只有中国和印度在运行高分辨率的地球同步轨道光学卫星，不过，印度的系统携带的是多光谱有效载荷，而不是像中国的同类卫星那样携带可见光光学成像仪。
问题3：中国还有哪些地球同步轨道遥感卫星？
答3：中国在地球同步轨道上还有三颗光学监视卫星。这三颗卫星是"高分"计划的一部分。"高分"计划在低地球轨道运行29颗卫星，共计32颗。高分"意为高分辨率，是中国高分辨率对地观测系统（CHEOS）的一部分。除卫星外，CHEOS还运行近太空、机载和地面数据收集与处理系统。
中国已经提供了有关前七颗高分卫星有效载荷的大量详细信息，其中通常包括多种传感器，包括光学、高光谱、多光谱和合成孔径雷达功能，但是，中国提供的有关后续卫星的信息很少。在地球同步轨道运行的三颗高分卫星是高分四号、高分十三号和高分十三号-02。高分四号于2015年发射，配备了分辨率为50米的电子光学传感器，每分钟可拍摄三幅图像。专家认为，2020年发射的高分-13和2023年发射的高分-13-02可以捕捉分辨率为15米的图像，但未得到中国的证实。据信，遥感41号是高分-13卫星的后继卫星。
除了这些光学监视卫星外，中国还在地球同步轨道上运行着一颗合成孔径雷达（SAR）卫星，名为"陆地探测-4"。该卫星于2023年8月发射，是世界上第一颗也是目前唯一一颗带有合成孔径雷达有效载荷的地球同步轨道卫星。陆地探测-4号的分辨率为20米。合成孔径雷达的优点是可以穿透云层和夜间观测。与三颗"高分"卫星和"遥感41号"卫星一样，中国声称"陆地-4号"卫星的任务纯属民用，旨在提供有关土地资源、防灾救灾和林业应用的信息。
问4：中国将如何利用"遥感41"的能力？
答4：与美国、欧洲和俄罗斯不同，中国一直强调发展和扩大高分辨率地球同步轨道光学和合成孔径雷达监视能力。虽然此类能力也有民用用途，但这些用途一般可由低空运行的卫星提供，因为低空运行的卫星比地球同步轨道卫星更容易到达，成本更低，而且能提供更高分辨率的图像。此外，农业、环境监测和备灾等民用应用通常不需要与持续覆盖相关的额外费用，因为这些应用没有移动探测和跟踪要求。例如，美国和欧洲的对等民用卫星计划，比如大地遥感卫星和哥白尼卫星，都在低地球轨道运行。
中国政府可能认为，对其安全和行动自由的最大威胁将来自印度洋-太平洋地区，因此，中国政府决定付出高昂的代价来获得持久性和近实时探测整个地区变化的能力。在2016年国际宇航大会的一次报告会上，中国利用高分四号卫星提供的50米分辨率数据，展示了它可以识别船舶尾迹的能力，这种尾迹是船舶尾气与对流层下部云层相互作用时形成的。持久性还允许实时跟踪，这意味着无论中国识别出什么，它都可以使用相同的能力进行跟踪。
与现有的地球同步轨道光学监视能力相配合，遥感-41号提高了分辨率，这意味着中国将比以往更容易识别和跟踪印度洋和太平洋上的美国和盟国海军部队。分辨率的提高可能使中国有能力识别和跟踪更小的物体，不仅是舰船，还有战斗机和轰炸机等机载资产。虽然隐形技术可以帮助飞机躲避雷达探测，但它对光学传感器的作用较小，正如谷歌地图用户发现一架B-2隐形轰炸机飞越密苏里州上空时所证明的那样。将来自遥感-41号卫星和中国传统地球同步轨道监视卫星的数据与训练有素的人工智能（AI）算法进行配对，很可能会自动并加速识别感兴趣的物体。例如，《纽约时报》已经采用了类似的方法，将卫星图像与人工智能技术相结合，来识别加沙的炸弹坑。
除了光学和合成孔径雷达地球同步轨道遥感卫星外，中国还在较低的轨道上运行着约300颗其他监视卫星。中国可以利用其持久的地球同步轨道监视能力来定位、识别和跟踪在印度洋-太平洋地区行动的美国和盟国海军部队。实时跟踪信息可用于为中国低地轨道监视卫星，而且，其分辨率高于地球同步轨道系统。还有其他情报收集平台分配任务，以获得更多洞察力，或用于瞄准远程导弹，如中国的DF-21和DF-26反舰弹道导弹。
问5：这对美国国家安全意味着什么？
答5：无论是出于防御还是进攻计划的目的，解放军领导人都希望了解在印度洋-太平洋战区作战的盟国海空军的实时位置。由于认识到地基雷达的局限性，中国在过去十年中建立了利用地球同步轨道光学和合成孔径雷达卫星识别和跟踪威胁的能力。设计师，这是中国独有的、针对中国安全关切的组合。遥感-41号不仅可以大大提高中国探测和跟踪海军舰艇的能力，还可以提高中国探测和跟踪飞机的能力。配合人工智能算法和充足的计算资源，遥感-41号所提供的能力将使美国及其盟国更难在印度洋和太平洋隐藏潜艇以外的比汽车还大的船只。
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<script></script>美国及其盟国假定中国已经拥有天基侦察能力，可以相当准确地监视该地区的大型水面舰艇。展望未来，他们应该考虑到中国可能也有能力探测和跟踪飞机，甚至是那些远在太平洋上的飞机和那些被设计来躲避雷达的飞机。虽然地球同步轨道系统在任何冲突中都是坐以待毙，但在先发制人的情况下，它们可以通过定位和协助瞄准美国和盟国的关键平台来发挥重要作用。虽然云层仍会遮蔽天基光学系统，人工智能算法也会犯错，但中国监控能力的不断进步很快就会让印太地区无处藏身。
克莱顿-斯沃普2024年1月19日战略与国际研究中心（CSIS）
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