伊朗火箭爆炸：一张照片背后的故事

2019-11-15土星五号

太空探索 2019年11期

文/土星五号

美国总统特朗普的推特一直以语出惊人而出名，但他在8月31日发的推特还是再一次刷新人们对他乃至美国的认知。而这一切，仅仅是因为特朗普在嘲讽伊朗的推特下，配上了一张非常惊人的照片。

一切的起源

这起事件其实还要从8月29日美国全国广播电台的新闻说起。美国全国广播电台通过美国行星公司的民用地球监测卫星拍摄到的照片，发现伊朗的伊玛目·霍梅尼航天中心发射台浓烟滚滚，疑似在火箭燃料加注时发生了爆炸。这已经是伊朗今年第三次发射失败，其在今年1月和2月发射的卫星均未能入轨。

▲特朗普8月30日推发的伊朗卫星发射台因爆炸受损的照片

▲美国麦克萨技术公司拍到的照片

▲美国行星公司拍到的伊朗发射台照片

随后另一家美国公司麦克萨技术公司的的商业卫星拍摄了更加清晰的照片，可见圆形的发射台四周有4个类似于避雷塔的高塔，已经被浓烟熏黑的火箭依然屹立在类似于移动发射车的立起发射架上。其实从伊朗用宗教领袖的名字命名航天中心就能看得出来，伊朗的航天政治目的远高于实际科研目的，且和朝鲜一样，美国一直认为这是伊朗研发洲际弹道导弹的幌子。因此在火箭发射失败后，一直和伊朗合不来的特朗普自然要在推特上嘲讽一番，“美国没有参与近日在伊朗发射台准备发射时造成巨大事故的使者运载火箭，我衷心希望且祝好运伊朗能找到事故原因。” 这个推特本身以特朗普的标准并无不寻常之处，但仿佛如炫耀一般，特朗普附上的一张发射台照片，着实吓到了许多前情报工作人员和卫星爱好者。

不一般的照片

这张从推特上下载的照片不大，分辨率仅1280×686，但清晰度却高得惊人，不仅能看到圆形发射台四周的四个避雷塔，就连塔的构造乃至影子长度和角度都非常明显，甚至能看到发射架自身的镂空结构。更为夸张的是，这不是一张通过后期加工提高分辨率的照片，包括移动发射立起装置的门，被损毁的辅助车辆等细节都清晰可见，还能辨别出挂在圆形发射台边缘的、用波斯语写的“国家赋权产物”。图正中的白色光亮很明显是拍照时闪光灯的反光，推特上这张照片其实是用其他摄像工具翻拍的一张照片，且照片中看不到显示屏的摩尔纹，也就是说这张照片翻拍于一张打印出来的照片。用手机给打印照片二次拍摄的应该都知道，手机拍的照片不管有多给力,其分辨率都赶不上实际照片，发射台原图的清晰度还要更高。

这张照片之所以会引起巨大轰动，首当其冲的便是其拍摄方式。霍梅尼航天中心在伊朗北部，距离伊朗北部城市塞姆南市仅50公里，距离里海海岸约200公里，距离阿富汗边境直线距离约650公里。美国若派出无人机拍摄，不管从格鲁吉亚还是阿富汗出发往返直线距离都有上千公里，冒着被击落的风险进入伊朗领空不说，途中还要经过亚美尼亚、阿塞拜疆等国的领空，更不用说美国在格鲁吉亚没有无人机基地。今年6月20日美国在波斯湾的RQ-4无人机刚被伊朗击落，不会再次贸然深入。同样由于航天发射的安全要求，发射中心周围有严格的空域限制，间谍带的中小型无人机大摇大摆进出根本是不可能的事情。排除了无人机拍摄，那么剩下的唯一可能性便是侦察卫星拍摄。巧的是美国恰好有能满足照片中展示的分辨率的侦察卫星，那就是KH-11侦察卫星了。

▲美国情报搜集设备拍到的照片

▲1984年公布的基辅级航母照片

“锁眼”侦察

如果你没有听说过这个名字，那就对了，因为“KH-11”是美国保密级别最高的项目之一，实际上KH-11“锁眼”的代号都是根据1976年首次发射信息得名的。之所以40多年一直没有换是因为不确定新的代号叫什么。

如果你觉得这个卫星从外观上看，怎么和哈勃空间望远镜那么像，那也不是巧合，因为“哈勃”就是按照“KH-11”的标准建造的，选择2.4米直径镜面，也是因为能直接用KH-11镜片的打磨设施。根据谷歌地图上的比例尺计算，出事故的圆形发射台直径大约为60米，在推特照片上占大约600个像素，60/600=0.1，仅照片的分辨率便是每像素10厘米。如前文所说，由于这是拍摄的原图且推特上传图像会有压缩，实际原图的分辨率会更高。

根据衍射公式以及光传播时的天然衍射造成所能观测到的物体清晰度极限，按照轨道高度250公里计算，2.4米的镜片在真空下的极限衍射分辨率为6厘米。考虑到大气会对光进一步散射导致分辨率降低，以及“KH-11”略高于250公里的轨道，发射台实际照片的分辨率可能已经非常接近理论极限。鉴于以上推论，特朗普推特上公布的照片便是美国政府有史以来第一次直接证明KH-11侦察卫星可以识别车牌号了……

▲从谷歌地图上看伊朗霍梅尼航天中心位置

▲一直被称之为对地“哈勃”的KH-11侦察卫星

远不止清晰度的信息

然而清晰度并不是这张照片透露的“KH-11”的唯一信息，甚至并不是最关键的信息。由于照片中发射台呈椭圆形且四个避雷塔设施位置清晰可见，而发射台经纬度是公开的数据（北纬35.2346度，东经53.9210度），通过简单的图片分析程序计算便可预估出以发射台为原点的，拍摄卫星的方位角和高度。首先从谷歌地图上得知在圆形的发射台南北角的避雷塔朝向为192.8度，图片识别的照片上南北角发射塔朝向差别为3.8度，也就是拍摄卫星的方位角为192.8+3.8=196.4度。由于照片中的发射台为椭圆形，通过正弦反曲函数计算便可获得拍摄的仰角，sinh=b/a，其中b为照片中椭圆的半短轴，a为半长轴，图片识别像素约为a=270，b=195，sinh(195/270)=0.787，大约为45度仰角。也就是在霍梅尼航天中心发射台的经纬度观测，拍摄卫星在方位角约196.4度仰角约45度的位置。有没有哪个卫星正好在这个位置呢？还真有，那就是一颗编号为USA-224的侦察卫星，巧的是“USA-224”在2011年1月发射时被怀疑的真身就是“KH-11”。

▲USA-224侦察卫星轨道示意图

▲手绘的KH-11卫星想像图

由于USA-224侦察卫星的身份，美国政府并不会公开其轨道数据，因而只能通过天文爱好者的自行跟踪和数据模型模拟。根据计算在协调世界时（UTC）8月29日09：44：20，“USA-224”距离发射台约382公里，和美国全国广播电台首次爆出事故的新闻时间重合恐怕不是巧合。值得注意的是UTC09：44对应的伊朗当地时间下午14：14，太阳才刚刚开始西斜，在北上南下的照片中影子应在物体右边小角度处，推特上照片四个避雷塔的影子都完全符合。从UTC09：40：00到09：48：00以5秒为间隔模拟发射台位置看“USA-224”的方位角、仰角、距离和卫星自身位置经纬度，那么在09：44：20会得到一组非常熟悉的数据：方位角194.89度，仰角46.66度，距离380公里，北纬33.0529度，东经53.2325度。

更值得一提的是“USA-224”在发射时预估的轨道近地点270公里、远地点986公里，兼顾轨道亮面拍摄时的清晰度接近地球，和暗面无法拍摄时减少大气阻力延长在轨时间而远离地球。由于拍摄时不是在发射场正上方，380公里的距离意味着USA-224卫星已经非常接近其轨道近地点，换句话说“USA-224”很可能早在8月29日之前就已经变轨调整姿态准备对发射场拍摄。且如果用上文中计算的0.05角秒的角分辩率带入380公里高度计算，同样符合根据像素分析得到的略低于10厘米的分辨率的结果。

为何现在公布？

这个问题恐怕除了特朗普本人没人能知道。一种说法是今年1月19日，代号为USA-290，怀疑为最新Block V型的KH-11侦察卫星发射升空并投入使用，使得美国国家侦察局（NRO）认为已经可以公布一些“老式”侦察卫星的照片，比如Block IV型USA-224的信息，毕竟这颗侦察卫星已经在轨运行了8年之久。

历史上也有先例，1984年Block II型KH-11发射投入使用后，美国国家监察局便通过简氏杂志，刻意泄露了Block I型拍摄的基辅级航母建造时的照片，给苏联施加压力，帮助里根总统谈判。在美国伊朗两国关系不佳时的刻意泄露，毫无疑问是为了警告伊朗，并给伊朗施加压力。

当然还有另一种说法，那就是特朗普又捅娄子了，证据便是闪光灯的反光。政府官方公开文件是不会用摄像工具二次拍摄的，且往往会有“分发声明”盖章，上面会写“许可对公众发布”，这张照片显然是没有的。唯一可能的保密级别显示也被照片左上角的黑框挡住，并非一般公开的形式。更值得一提的是需要闪光灯说明当时环境很暗，考虑到原图的展示场合，符合条件的只有SCIF设施，即美英两国常用的“敏感信息隔离设施”。常在好莱坞大片里出场的白宫战情室便属于这类型设施。由于对电磁信号的严格管控，进入这类设施禁止携带未经许可的摄影装置和手机等信号源。虽然美国总统有权力解密任何机密情报，但一张照片以这样的形式通过推特泄露出来，且非常有可能是通过手机拍摄，其严重性不言而喻。