1. 引言¶

由于卫星所具备的战略优势，人们对太空电子战（Electronic Warfare, EW）的兴趣正在不断增长。凭借高空位置，卫星能够观测极远的距离，并能在长时间内保持工作状态。虽然卫星可以被动能打击摧毁，但实施此类攻击极为困难——卫星体积小、距离远。因此，卫星成为极具价值的电子战平台。

卫星的一个缺点是通常无人值守。这意味着与卫星的通信必须依赖电磁链路，而该链路极易受到敌方反制措施的威胁。另一个缺点是卫星无法轻易转向到最佳位置。然而，我们能够预测卫星位置与时间的对应关系，因此可以在充分掌握卫星可观测地球表面某区域时间的前提下进行计划。

一般来说，卫星越高，能观测地球某一特定区域的时间就越长。处于低轨、略高于大气层的卫星，其轨道周期接近1.5小时，仅能在潜在目标上空停留数分钟，并可观测约\(2,000 \mathrm{~km}\)范围内的区域（子卫点位于卫星正下方的地球表面）。当卫星高度约为\(37,000 \mathrm{~km}\)时，其轨道周期为24小时，能够无限期地悬停在同一位置上方，并可观测约地球表面的\(45\%\)。这种轨道称为同步轨道（synchronous orbit）。我们将在后续章节中计算此类及相关轨道参数的具体值。

在选择卫星轨道参数时，一个主要的权衡因素是卫星与潜在目标之间的距离——无论是拦截还是干扰。正如前文所述，由于卫星距离遥远，信号传输损耗极大。

1.1 轨道关系（ORBITAL RELATIONSHIPS）¶

在介绍一些与卫星相关的重要数学概念后，我们将探讨轨道的基本关系。本书略去推导的细节与形式化过程，直接聚焦于解决实际电子战问题所需的信息：主要包括从地球表面发射的敌方信号的拦截与干扰，以及卫星通信链路受到地面攻击的脆弱性。我们将重点关注敌方雷达与敌方通信系统。

地球卫星的轨迹受到空间中其他天体引力的影响，但大多数天体距离遥远，其影响次要。决定轨道的主要因素是地球引力与卫星速度。若忽略其他因素，即可得到所谓的二体问题（two-body problem）。目前我们假设太空中只有地球与一颗绕地运行的卫星。分析轨道力学、并处理电子战行动中卫星与发射机、接收机之间的角度与距离关系时，需要用到球面三角学（spherical trigonometry），因此我们也将以简明方式介绍相关公式。另一门重要的数学知识是无线电传播（radio propagation），我们将分别讨论其在大气层内与太空中的情况。

1.2 本书结构（BOOK FLOW）¶

本书共包含10章和3个附录：

第1章：引言；
第2章：球面三角学——球面三角形的关系；
第3章：轨道力学——地球卫星星历、轨道大小与周期、卫星与目标之间的观测角与距离、地平线距离与角度；
第4章：无线电传播——大气层内的传播公式，包括雷达与通信传输、视距与双路径传播、地形反射、大气损耗与雨衰；
第5章：太空中的无线电传播——大气与雨衰损耗，以及卫星与地面站之间的多普勒频移；
第6章：卫星链路——指令链路、数据链路、遥测链路、有效载荷链路及干扰链路；
第7章：卫星链路的电子战脆弱性——链路的截获与干扰、欺骗（spoofing）与电子防护；
第8章：观测持续时间与频率——卫星在目标地平线以上的时间与多普勒频移；
第9章：从太空进行截获——从低轨与同步轨道拦截雷达与通信目标；
第10章：从太空进行干扰——从低地球轨道对雷达与通信目标实施干扰；
附录A：信号情报与电子战公式——通信与雷达干扰的定义与公式；
附录B：太空计算所需的常数——轨道与地球相关常数、轨道半径与周期表；
附录C：分贝数学——分贝形式下的数值与公式处理，以及信号参数转为对数形式的方法。

1.3 信号情报卫星计划简史（HISTORY OF SIGNAL INTELLIGENCE SATELLITE PROGRAMS）¶

由于西方国家（美国与欧洲）与东方国家（主要是苏联、现俄罗斯与中国）之间的对立性质，双方都极其重视了解对方的能力与意图，以避免意外爆发相互毁灭的战争。20世纪50年代提出的“开放天空（Open Skies）”倡议（即双方互允侦察飞行）未能实现后，军事侦察卫星（military reconnaissance satellites）成为获取此类信息的最实际途径。

1994年，美国国家侦察局（National Reconnaissance Office, NRO）出版了一本介绍这些卫星研发与运行项目的书籍，并于2016年解密（但删节较多）。需要说明的是，该书提供了大量关于项目及其管理和参与人员的信息，但并未包含本书所涉及的那类非机密技术细节。

自1960年起，西方国家开始发射成像与信号情报卫星。如今，已有相当数量的此类卫星在运行。随着技术的不断进步，这些卫星的能力逐年增强。其主要任务在于识别军事威胁，并确定武器及其传感器的性能。

1.4 关于本书中的轨道计算说明¶

本书中包含大量三角计算。这是因为电子战相关方程的输入量强烈依赖于卫星与地面发射机或接收机的相对位置。此外，涉及到的其他“参与方”的相对方向也同样重要。在各章节中处理球面或平面三角关系时，某些内容看似“解释过多”。这是因为作者与许多人一样，容易在几何关系中“迷失”，因此宁可过度解释，也不愿遗漏那些看似显而易见但关键的逻辑步骤。对此，作者毫不歉然。