中國揭示獨特間諜衞星技術 以氮化鎵晶片為核心

中國《微波學雜誌》的一項新研究披露了全球唯一的靜止雷達監測衞星的技術。Ludi Tance-4 01 以氮化鎵半導體為其雷達系統的核心。中國生產全球超過 95％的主要氮供應，自該衞星於 2023 年 8 月發射以來，已限制其出口。美國花費數十年時間試圖建造一個可比擬的系統，但未能成功。研究由國家空間微波通信重點實驗室和西安空間無線電技術研究所進行。Ludi Tance-4 01 圍繞地球以 22,370 英里（36,000 公里）的高度運行，始終固定在同一地理位置。

從那個高度，它能夠持續對亞太地區進行雷達覆蓋，並以約 65 英尺（20 米）的解像度監測大約三分之一的地球表面，無論晝夜、任何天氣皆可。

氮化鎵的技術優勢

氮化鎵使靜止雷達成為可能的原因在於，低地球軌道的雷達衞星距離地面約 370 英里（600 公里），而靜止衞星則在 22,370 英里（36,000 公里）高空運行。由於雷達信號強度隨距離的平方衰減，因此在靜止軌道高度的衞星需要大量的發射功率，以達到與低軌道衞星相同的成像能力。氮化鎵（GaN）半導體解決了這一問題。GaN 每單位面積能處理的功率水平遠高於傳統的矽或砷化鎵晶片，同時在微波頻率下保持高效。

該衞星的主動電子掃描陣列（AESA）雷達採用了一種新穎的波束合成技術，能夠在飛行過程中合成多個微波信號，以保持在極限範圍內的穩定性能。如果沒有 GaN 的效率，整個系統的功率預算將使其無法運作。美國軍方仍在對 F-35 的雷達進行升級，以使用基於 GaN 的系統，而該計劃已延遲數年，部分原因是供應鏈的限制。

衛星的軍事潛力

氮化鎵的供應由中國控制，氮化鎵並非獨立開採，而是作為鋁生產的副產品提取。由於中國是全球最大的鋁生產國，故其佔全球主要氮輸出超過 95％。氮化鎵晶片在 AESA 雷達、電子戰系統、5G 及 6G 基站以及下一代防禦平台中佔據核心地位。中國在 2023 年 8 月限制氮的出口，恰好是衞星發射的同一月份。美國地質調查局已將氮列為供應風險的關鍵礦物。五角大樓對 GaN 在現代雷達及通信系統中的依賴被視為戰略脆弱性，並且在德國、澳大利亞和日本建立替代供應鏈的努力仍處於初期階段。

美國花費數十年時間試圖建造的衞星，Ludi Tance-4 01 是全球首個也是目前唯一的靜止合成孔徑雷達衞星，這一點在 2024 年的一項分析中得到了戰略與國際研究中心的確認。中國聲稱該衞星用於災害反應、氣象學和農業監測等民用目的。然而，美國軍事分析師卻得出了不同的結論。美國太空軍系統指揮部的首席軍士長羅納德·勒奇指出，該衞星能夠對戰略重要區域進行持續監視，並可以與其他中國偵察衞星協同工作，實現他所稱的跟蹤和目標定位的質變飛躍。

美國的遙感雷達衞星仍在低地球軌道運行，每日只在特定位置經過幾次，而 Ludi Tance-4 01 則始終不會偏離視線。