天文愛好者幾乎沒有不知道哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的吧？自從1990年4月由“發(fā)現(xiàn)”號航天飛機攜帶升空以來，這架巨大的望遠(yuǎn)鏡為我們展示了數(shù)萬張令人驚嘆的星空照片，為人類認(rèn)識宇宙、探索宇宙作出了卓越貢獻(xiàn)。但是你知道嗎？“哈勃”并不是美國發(fā)射的第一架太空望遠(yuǎn)鏡，在它之前的14年間，美國已經(jīng)成功發(fā)射了8架幾乎一樣的望遠(yuǎn)鏡，而在“哈勃”升空之后，又有8個新的望遠(yuǎn)鏡進入軌道，然而這16個望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖像幾乎從沒有公開過，我們只知道有“哈勃”。

哈勃望遠(yuǎn)鏡成果豐碩

為什么會這樣？因為這16個從不拋頭露面的望遠(yuǎn)鏡有一個共同的名字：偵察衛(wèi)星，你也可以叫它們“間諜衛(wèi)星”。

提起間諜衛(wèi)星，“鎖眼（Key Hole）”的大名無人不曉，它就是美國光學(xué)偵察衛(wèi)星的統(tǒng)稱，代碼都以KH打頭，從最早的KH-1一直到最新型KH-12。

美國“鎖眼”家族

早期鎖眼衛(wèi)星使用特殊的膠片，當(dāng)一次偵查任務(wù)完成后，膠片會自動裝進一個熱防護盒子里彈射回大氣層，盒子到達(dá)距地面一定高度時釋放降落傘減速，再由飛機在空中回收、沖印出照片。要是回收不及時，膠片會沉入海底并銷毀。

與此前型號不同，KH-11 KENNEN首次采用了數(shù)字成像和星地間數(shù)字傳輸，徹底擺脫了扔膠片的麻煩，同時也為其后的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡蹚出了一條道路。

情報人員在分析圖像

早期間諜衛(wèi)星的圖像解析力取決于望遠(yuǎn)鏡口徑和膠片顆粒度，要想拍得更清楚就需要降低軌道高度。KH-9的最高分辨率約0.6米，盡管與今天許多民用衛(wèi)星差不多，可以拍攝蘇聯(lián)機場上的飛機，但這是在160~220公里的高度上取得的，空氣阻力大大壓縮了衛(wèi)星的壽命，即便帶有推進器，KH-9最短的只運行1個半月，最多9個月就墜毀了。KH-9很貴，20顆衛(wèi)星總價146.6億美元（2019年），平均每顆衛(wèi)星重13.3噸、成本高達(dá)7.33億美元，當(dāng)然了，這點錢在冷戰(zhàn)時期根本就不是個事。

KH-9拍下蘇聯(lián)機場

我們知道哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的主鏡面直徑達(dá)到2.4米，在相當(dāng)長一段時期里，這是軌道上直徑最大的一塊反射鏡面，然而卻不是第一塊2.4米鏡面。早在1976年12月，KH-11首星（OPS 5705）就已經(jīng)發(fā)射升空，它的外觀與尺寸跟哈勃望遠(yuǎn)鏡幾乎一模一樣，就連內(nèi)部結(jié)構(gòu)也近似。這并不奇怪，因為KH-11系列與哈勃本就是洛克希德公司生產(chǎn)的“同胞兄弟”。

KH-11與哈勃望遠(yuǎn)鏡幾乎一模一樣

哈勃望遠(yuǎn)鏡的角分辨率達(dá)到1/20弧秒，能清晰記錄幾億光年外的星光，如果將它調(diào)轉(zhuǎn)頭來拍攝地球，理論上能在540公里高的軌道上分辨地面30厘米的物體。但實際上哈勃并不能做到，因為它是針對拍攝遙遠(yuǎn)星空設(shè)計的，地面對于哈勃來說太亮了，聚焦的光線會燒壞傳感器；哈勃成像速度比較慢，它與地面的相對速度高達(dá)27000公里/小時，因此照片拍出來會很模糊；加上大氣層湍流的影響，哈勃幾乎沒辦法拍攝地面。

與哈勃不同，KH-11只看地球

為了窺視地面的蛛絲馬跡，KH-11經(jīng)過專門的設(shè)計。它的副鏡連著6根石墨環(huán)氧樹脂支架，每個支架上都安裝了伺服電機，通過控制這些電機可以調(diào)整副鏡，從而實現(xiàn)聚焦成像。除此之外，KH-11還有更強大的陀螺儀和三軸穩(wěn)定控制系統(tǒng)、更強推力的發(fā)動機、計算機和通訊系統(tǒng)，當(dāng)然它也更重。哈勃望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射重量只有11.1噸，而早期型號的KH-11干重為13.3噸，后期版本竟重達(dá)19.6噸。

KH-11據(jù)稱能分辨地面直徑16厘米的物體，識別車牌很難，但分辨車輛或者武器的型號應(yīng)該輕而易舉。為了平衡軌道高度與使用壽命的矛盾，KH-11大多采用最低約250公里、最高500~1000公里的太陽同步橢圓軌道。

目前在軌的KH-11（12）

到目前為止還有大約4顆間諜衛(wèi)星在繞軌飛行，這幾顆衛(wèi)星基本都已經(jīng)替換為KH-12型，它的主鏡尺寸達(dá)到3米，并且攜帶了更多燃料，能在軌道上堅持更長時間。由于主鏡更大，KH-12的分辨率能接近10厘米，已經(jīng)達(dá)到了軌道相機的極限。據(jù)說它還能實現(xiàn)隱身，不容易被地面發(fā)現(xiàn)和追蹤，并且還能抵抗地面激光武器的攻擊。

如此先進的間諜衛(wèi)星，它的價錢自然也不便宜。NASA為制造哈勃太空望遠(yuǎn)鏡大約花了47億美元，KH-11和它的改進型KH-12盡管是批量生產(chǎn)，但單顆衛(wèi)星的采購成本（2019年）竟達(dá)到50億美元，甚至比尼米茲級航空母艦（CVN-77）還要貴。如此昂貴的衛(wèi)星當(dāng)然不是沒有用處，從已經(jīng)解密的照片看，它不僅拍到了“六爺”的身影、蘇聯(lián)的航母、拉登的院子，還抓拍了霍梅尼太空中心火箭爆炸后的廢墟，成果還是很豐碩的呢！

KH-11解密的照片


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復(fù)【最新活動】，了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學(xué)營】，了解最新科普研學(xué)營
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團體定制】，了解最新團體定制活動
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動詳情
?