法媒：通信试验卫星4号——监控第二岛链的“大耳朵”

11月18日，法国《东方钟摆》网站发表文章《通信技术试验-4号卫星，北京的大耳朵》

2017年10月17日，中国发射了通信技术试验4号卫星，该星由长征3号B运载火箭从西昌卫星发射中心升空，进入地球静止轨道。然而，和那些通常也使用这个轨道的民用通信卫星不同，关于通信技术试验4号的详细信息并未公开。同样，在他之前的通信技术试验1、2、3号卫星也是如此，因此外界通常认为这些卫星属于军用性质。此外，从地面观测来看，该系列卫星的轨道和此前的“神通”、“烽火”军用通信卫星也不一样，那么这里我们就试着分析一下这些新成员的性质。

中央电视台在通信技术试验4号发射时给发表了其外形示意图。

乍一看，似乎这就是一个非常传统的通信卫星，类似的卫星现在有上千枚在轨。

但值得注意的是，首先，它的太阳能帆板对于一枚通信卫星来说似乎太小了些，通常来说，为了提高地面接收到的信号质量，这类卫星会采用较大的发射功率，因此也就需要更大的太阳能帆板。

第二，这枚卫星上装有一个圆筒形装置，这应该是一个可展开的反射阵面。在卫星发射入轨后，它就会展开，其任务是用来捕捉大范围内的无线电信号，将其反射到天线上。当然，这类反射器在西方的民用通信卫星上也有先例，例如Alphasat

通信试验卫星4号

Alphasat通信卫星

Alphasat的反射器展开直径达到12米，由诺斯罗普·格鲁曼公司研制。这种反射面主要是用来直接与手机等小型地面站通信设计的，其工作的频率相对较低（通常在1-4吉赫，波长30-8厘米）。另一方面，我们也可以看到Alphasat和通信技术试验4号上这一装置的形状也有所区别。在Alphasat上，反射面将波束聚焦到卫星右端的六角形天线上，因为这个天线仅适应Alphasat所使用的有限波段范围，在1500-1600兆赫之间。因此整个系统仅为这一个波段进行优化，设定一个有限的工作范围是因为每个用户仅有一个小型地面站，每个用户都只设定占用一个特定波段，这样就可以避免互相干扰。

但通信技术试验星4号的天线外形与这个就非常不同了，这就引出我们要讲的下一个问题：

通信技术试验4号的天线是一簇三角形的天线，也就是“对数周期天线”，具有极高的频谱适应性；它们和通信卫星不同，不是为适应某一个特殊频段而设计，而是可以捕捉各种差别很大的通信系统的信号。这也表明，通信技术试验4号星不是一颗提供通信服务的卫星，它的设计是为了监听尽可能宽频谱内的各种通信信号。通过中央电视台播放的示意图，我们可以通过卫星和上面级火箭的尺寸对比来估计其尺寸，当然也包括它的天线尺寸。根据一般设计，天线尺寸是波长的四分之一，反过来可以得出，这枚卫星的工作波段覆盖了1.2-20厘米的波长，也就是250兆赫到1.5吉赫的波段。当然它可能还有尺寸更小的天线，在图中没有画出来。

这个波段范围覆盖了大部分现役雷达，以及一部分微波通信波段和蜂窝状电话通信波段。对于卫星手台，例如铱星、国际海事通信卫星、萨拉亚系统，使用的是L波段信号，美国军用通信系统MUOS也属于此列，这些通常难以拦截的信号现在都可被监听。

通信试验卫星4号尺寸推测

电子情报搜集系统工作波段和功率范围

这样的天线设计意味着通信技术试验4号卫星属于一个强大的电子情报搜集系统。不过北京并非世界上第一个拥有此类系统的国家：美国从上世纪70年代开始就在发射这类卫星，它们也使用一个大型的反射面和一簇对数周期天线，用来拦截对手发射的任何信号。这其中最新型号的情况是爱德华·斯诺登首次公开的。

斯诺登透露的美国最新通信卫星示意图

美国最新的监听卫星的反射面可能比通信技术试验4号更大一些，其安装支架采用机械手式设计，因此可以迅速改变指向，对准其感兴趣的目标。关于这枚卫星的更详细资料可以看这个链接：https://satelliteobservation.net/2017/09/24/a-radiotelescope-in-the-sky-the-usa-202-orion-satellite/

此外，由于通信技术试验4号拥有4根对数周期天线，这意味着它可以迅速对信号源进行定位，只需对比四组天线接收到的信号即可， 当然这也意味着它能够同时监听的范围要4倍于只用一个天线。

如果通信技术试验4号星的反射面直径为10米，那么可以推测其每个天线在1GHz波段的覆盖区域直径为1000公里，如果在250兆赫波段则为4000公里。该卫星可能被设定为在他们可以接收的最高频率，被定向到一个区域持续工作。

通信试验卫星4号轨道位置及其最佳监听区域示意图

通信技术试验4号卫星在进入工作轨道后，位于东经83.5°上空的静地轨道上，在这个位置上它的覆盖范围可能如下。

在这个位置上，这枚卫星将可以获得其最大覆盖范围，同时在它也能够更好接收这一区域内直接通信和向较低高度发射的雷达信号，比如：舰载雷达。从逻辑角度说，中国通过这枚卫星可以对第一、第二岛链之间区域进行监控，当然它同时也处在进行通信情报搜集的最佳位置上。相比之下，派遣电子情报搜集飞机可能会遭到其他国家的干扰和拦截，而且覆盖范围也不够大。

另外值得一提的是，在这个位置上，这枚卫星对中东、非洲、澳大利亚和西伯利亚都有很好的信号接收能力，此外，这枚卫星的垂直投影位置正好在印度上空，这意味着它可以对这一地区的直线信号，如雷达信号，进行监控。

有了通信技术试验4号，中国的监听系统覆盖的区域范围和波段范围都得到了长足的扩展，正如我们上面分析的，这个系统可能主要针对太平洋，第二岛链附近区域。该卫星同时也是中国日益增强的海洋监视系统的一个组成部分。最重要的是，这进一步缩小了中国和美国的差距。