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(hào)航天飛機(jī)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(shí)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(gè)新的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入軌道，然而這16個(gè)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(huì)這樣？因?yàn)檫@16個(gè)從不拋頭露面的望遠(yuǎn)鏡有一個(gè)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(huì)自動(dòng)裝進(jìn)一個(gè)熱防護(hù)盒子里彈射回大氣層，盒子到達(dá)距地面一定高度時(shí)釋放降落傘減速，再由飛機(jī)在空中回收、沖印出照片。要是回收不及時(shí)，膠片會(huì)沉入海底并銷毀。

與此前型號(hào)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(shí)也為其后的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡蹚出了一條道路。

情報(bào)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(jī)場上的飛機(jī)，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(jìn)器，KH-9最短的只運(yùn)行1個(gè)半月，最多9個(gè)月就墜毀了。KH-9很貴，20顆衛(wèi)星總價(jià)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(diǎn)錢在冷戰(zhàn)時(shí)期根本就不是個(gè)事。

KH-9拍下蘇聯(lián)機(jī)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(shí)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?yàn)镵H-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(shí)際上哈勃并不能做到，因?yàn)樗轻槍?duì)拍攝遙遠(yuǎn)星空設(shè)計(jì)的，地面對(duì)于哈勃來說太亮了，聚焦的光線會(huì)燒壞傳感器；哈勃成像速度比較慢，它與地面的相對(duì)速度高達(dá)27000公里/小時(shí)，因此照片拍出來會(huì)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(jì)。它的副鏡連著6根石墨環(huán)氧樹脂支架，每個(gè)支架上都安裝了伺服電機(jī)，通過控制這些電機(jī)可以調(diào)整副鏡，從而實(shí)現(xiàn)聚焦成像。除此之外，KH-11還有更強(qiáng)大的陀螺儀和三軸穩(wěn)定控制系統(tǒng)、更強(qiáng)推力的發(fā)動(dòng)機(jī)、計(jì)算機(jī)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(hào)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(shí)別車牌很難，但分辨車輛或者武器的型號(hào)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(jiān)持更長時(shí)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(jī)的極限。據(jù)說它還能實(shí)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(jìn)的間諜衛(wèi)星，它的價(jià)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(jìn)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(jí)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


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