軍事通信衛星的未來

李云

2013年美國戰略與預算評估中心

（CSBA）資深研究員哈里森發表了

題為《軍事衛星通信（MILSATCOM）

的未來》的研究報告，本文摘譯該報告的主要內容，以供參考。

冷戰期間，美國航天系統主要支持戰略任務，如導彈預警、情報、核指揮與控制、美國和蘇聯的戰略對峙等。冷戰結束后，空間變得越來越擁擠、充斥對抗性。目前有40多個國家擁有或運行著衛星，所有國家都運用天基能力為民生服務，如氣象預報和導航；1991年海灣戰爭，美軍利用空間系統使局部戰爭模式發生了重大變革，創造了天基精確導航、授時與衛星通信，與傳統武器系統集成等新的衛星作戰運用模式，使美軍具備了創新的“天基支持下的察打一體能力”。

冷戰結束后，針對空間系統運用的假設，仍然是應用于懾阻，且認為空間系統不會在戰爭中遭受攻擊，這一普遍認識的后果之一就是美國的空間系統、尤其是軍事衛星通信（MILSATCOM）系統在戰爭中表現得異常脆弱。軍事衛星通信系統在遭受物理攻擊（動能或非動能）、電子攻擊（人為干擾）以及網絡攻擊面前異常脆弱。潛在的對手并不依賴天基能力、且不具有對稱的脆弱性，這將使空間懾阻思想很難貫徹。而且，美軍全球力量擴張嚴重依賴天基能力，意味著軍事空間系統未來將在美國對抗 “反介入/區域拒止”（A2/AD）的作戰中發揮重要作用。從其他國家的角度來看，美軍空間系統是武器系統，空間將成為新的戰爭領域。

適應未來對抗環境是下一代軍事衛星通信體系結構優先要考慮的問題，而滿足經濟承受能力也同樣重要。軍事衛星通信系統在面對成本超支、投資不穩定和其他可以妨礙衛星研制與發射等項目因素時，表現得同樣脆弱。這些因素彼此影響，形成了“航天采辦的惡性循環”。高成本使星座衛星數量變少，而生產周期也延長；星座 數量少則需在單星上搭載更多的能力；在單顆衛星上搭載更多能力卻導致了衛星的復雜性，進而導致更高的成本和更長的生產周期。

項目的同步發展在軍事衛星通信系統中同樣重要，因為一個系統的運行需要空間、終端和控制三大系統的協調運行。空間段與地面段各分系統及時部署協調運行非常重要，因為衛星在軌壽命是有限的，位置保持需要消耗燃料，零件受到空間輻射會老化，且技術會過時。整個軍事衛星通信體系中，只要有一個系統由于資金短缺或研發滯后而拖延了時間，其余系統將會被迫延遲使用。更麻煩的是軍事衛星通信三大系統發展項目預算是分散于各軍種中，使協調與控制上述彼此關聯的項目更加困難。

在解決對抗的空間環境和緊縮的預算問題時，美國國防部在下一代軍事衛星通信體系結構上可以有多種選擇。

選擇之一：提高被動防御能力，保障系統可在遭受各種類型攻擊下生存并運行。

核輻射加固、數據加密、交叉、跳頻擴頻，以及衛星交叉鏈路均為各種被動防御手段。主動防御則是試圖阻斷或干擾對衛星通信的攻擊，且主要防御物理威脅。主動防御，如衛星“回擊”等能力，可能將大幅度增加軍事衛星通信系統的成本，因為這種手段需要更大的衛星平臺或更小的有效載荷來彌補附加的尺寸、重量和功率。相對于主動防御的衛星“回擊”（shoot-back）和護衛衛星系統，攻擊者更具有成本優勢，因為建造更多的反衛星（ASAT）武器的成本可能遠低于采用附加的衛星“回擊”和護衛衛星系統所增加的成本。

選擇之二：通過將軍事衛星通信系統能力分解、分散，或采用分布式衛星通信體系結構，使敵方更加難以鎖定目標。

在分布式體系結構中，每顆衛星或有效載荷更小，功能也減少，而且理論上不太貴，盡管由于發射成本增加和衛星平臺成本增加使星座的總成本增加。但分布式星座由于需要采購更多相同衛星，成本不會上漲太高。 這三種方法將使系統具備抵消因為單顆衛星損失造成的影響，因為每顆衛星只承擔總能力中的一小部分。這將使對手的計劃變得復雜，對手達到 相同效果需要瞄準更多衛星，但這也不會給擁有反衛星武器庫的對手帶來更大的挑戰，因為反衛星武器不可能比所攻擊的衛星貴。不過，盡管攻擊方具有反衛星成本優勢，也不敢貿然升級一場大規模的空間攻擊，否則被擊毀的衛星將產生大量的空間碎片，從而造成長期的全球問題。

分散或分解空間段的方法之一是采用以載荷為中心的采辦模式，首先關注特定載荷能力，然后再尋找衛星平臺搭載。美國重返亞太地區，成為亞太地區一部分，將與日本、韓國和澳大利亞合作，在其一顆或多顆衛星上搭載“先進極高頻”（AEHF）載荷，使盟國可以此換取全球AEHF星座的有限使用權利，這將提高盟軍與美軍的互操作能力，使其可以比自己部署相同能力低得多的成本接入全球AEHF星座。同樣，這使對手反衛星的復雜性大大增加，因為攻擊寄宿載 荷（無論是物理、電子或網絡攻擊）就是在攻擊軍事通信衛星網絡中的所有合作國家，帶來危機升級的風險。

選擇之三：使系統在遭受攻擊后容易更換。

美軍將儲備用于備份的載荷或衛星，以及移動終端和衛星控制站，以快速更換遭受攻擊損毀的衛星系統的空間段與地面站。使衛星易于更換可能是小短期戰爭重組衛星能力的有效選擇，但即便衛星已備份就緒，將其與運載器集成并發射入軌還是需要花費幾周時間。如果戰爭持續肘間較長，對手能夠重復攻擊美國衛星，對衛星不停更換將使成本很快升高到難以承受。如果對手每次攻擊的成本比每顆替代衛星或載荷的成本低得 多，美國將陷入成本提升的泥潭。而且，在戰爭開始時大量儲備的衛星或載荷，可能將在持續的戰爭中很快耗盡。即使重啟生產線，重新建造衛星或載荷可能還需要幾個月或幾年。

選擇之四：尋找其他替代通信方式降低軍事衛星通信的脆弱性。

其一是租賃商業衛星通信系統，提供按需求靈活增加或降低容量的能力。但商用衛星系統更是無法抵御物理、電子和網絡攻擊，且所有權是 國外團體。

其二，也可利用空中通信飛機進行高容量通信，彌補或替代戰區軍事衛星通信系統。如果對空中通信飛機有效載荷采取被動防護措施，如跳 頻擴頻、交叉和數據加密等，空中通信飛機可以抵抗電子和網絡攻擊。不過，提供空中通信的飛機只能在允許的區域運行，否則將成為防空系統的靶子。endprint

其三，地面射頻通信（如無線電塔）是短距離用戶通信的重要替代方法。盡管地面通信可以采用許多相同防護措抗干擾及粉粹攻擊，但軍隊部署和運行地面系統需要相對安全的地面環境。用戶必須能夠物理接入在另一個用戶視線內的地面站。軍事衛星通信系統的另外一個替代方法是改變系統運行的方法，降低其通信需求。如無人機，可使其具有更加強大的機載自主分析傳感器數據能力，只向地面分析人員傳輸更感興趣的數據，其它數據可以暫時存儲并在適當的時候 轉發。在對抗的通信環境下，當通信受到干擾或為避免平臺被探測到可將數據進行存儲，一旦通信恢復再傳輸數據。但這種存儲轉發方法不適合時間敏感作戰通信?？傊?，幾乎沒有適宜在“反介入/區域拒止”作戰環境中滿足遠距離移動平臺軍事衛星通信需求的替代方式。

其四，降低軍事衛星通信系統遭受攻擊的方法既不是采取統一措施就能解決，也不是采取某個特殊辦法就能搞定。因為每種方法對于軍事衛星通信的不同用戶，其價值和優先級不同。一些方法根據特殊用戶群體的作戰需求，可能較好或較差。在有限的軍事衛星通信資源環境中，需要統籌規避不同類型軍事衛星通信用戶的風險。下一代軍事衛星通信體系結構的三個主要用戶群是全球監視與打擊（GSS）、特種作戰部隊（SOF）和戰略部隊。盡管這些任務領域沒有 全面覆蓋美軍能力，卻是美軍重點轉移的最高優先級任務。美軍已由過去在伊拉克和阿富汗等作戰的主要任務向新的應對“反介入/區域拒止” （A2/AD）太平洋威脅轉移。

提高衛星被動防御能力也是免受電子和網絡攻擊的良好選擇。分散、分解或分布式體系結構對于全球監視與打擊和戰略部隊任務領域而言， 是保護系統免受物理攻擊的良好選擇，但這些方法可能很昂貴，除非單星成本大幅下降。衛星替代方案并非是所有任務的有效途徑，因為相對于 短期戰爭而言，準備發射系統所需的時間太長，而儲備的替代系統在長期持續的戰爭中已消耗殆盡。軍事衛星通信的替代系統，如商業衛星通信、空中通信飛機、地面射頻系統以及存儲轉發手段等均不是有價值的替代手段，因為全球監視與打擊、特種作戰部隊和戰略部隊需要在作戰環境中實施全球時敏打擊。

未來軍事衛星通信體系結構的挑戰在于如何在成本與風險中找到最好的平衡點，使所有軍事衛星通信用戶有足夠的防護能力，如所有前線都具有防御能力。下面在權衡了軍事衛星通信系統可能面臨的威脅、預算緊縮以及可以采用的方案等情況下，提出了6條滿足作戰部隊需求的建議。

建議一：軍事衛星通信體系結構應該從兩層（有防護和沒有防護）過渡到三層。在三層體系結構中，有防護的最高層應當預留給戰略用戶，而且目前有防護的軍事衛星通信系統職能中大部分已無法更改?？梢栽黾有碌姆雷o層，為更多的戰術用戶提供受保護程度較低的系統。還可以利用沒有防護的衛星通信項目，以較低的成本將有防護的有效載荷寄宿到商用衛星通信系統上。軍事衛星通信體系結構的最底層應當預留給所有其他非重要通信用戶，這些用戶可租用但不能占有系統。

建議二：對于空間段，以太平洋為中心，邀請主要盟國，如日本、澳大利亞和韓國，成為該體系結構的中間層。合作國家可以分擔附加的有防護措施的有效載荷成本，作為回報，主要盟國 可獲得全球通信衛星星座的部分使用權。盡管有諸多涉及政治和運行的問題需要解決，包括該中間層的亞太合作伙伴如何提高與美國及其他合作 伙伴的互操作能力以及提高美國合作伙伴在不安全的通信環境中的獨立運行能力。這樣將使潛在對手的規劃變得復雜，因為針對所有設防的衛星或設防的寄宿有效載荷的攻擊行動將變成針對網絡中所有合作國家的攻擊行為，將給攻擊一方帶來沖突升級的風險。

建議三：美國還應當在下一代軍事衛星體系結構中避免落入戰略成本陷阱。例如，如果美國發展衛星“回擊”或護衛衛星系統，對手則需要建造更多ASAT武器，將迫使其提高成本，當然美軍在衛星“回擊”能力上也將花費更多的成本。同樣，美國采購備份衛星用于替代遭受攻擊的衛星，對手可以購買更多ASAT武器，也迫使美軍購買更多的替代衛星。國防部可以通過激勵創新的競爭來避免落入戰略成本陷阱。美國還可以通過吸引合作伙伴共同發展其軍事衛星系統，或在盟國衛星上寄宿衛星有效載荷，以此加重對空間系統進行攻擊而引發的后果。

建議四：“轉型衛星通信系統”（TSAT）

計劃終止的教訓之一是新計劃通常存在較大的風險?？哲姂斣谀壳罢诎l展的“先進極高頻”（AEHF）系統中融入新的能力，而不是啟動新 計劃來填補TSAT計劃留下的技術缺項。同時降低項目辦人員數量，使承包商減少與項目辦接口的人員，從而降低項目總成本。

建議五：降低成本和風險的另外一個途徑是更加恰當地引入競爭機制。在軍事衛星通信系統中，競爭是降低產品成本、提高產品性能和激勵 產品創新的有利工具，一些產品不需要啟動新的研發計劃。

建議六：將軍事衛星通信項目、預算和運營集中到一個軍種進行管理?？哲娛蔷C合管理與運營軍事衛星通信系統的最合適的候選人。空軍已經管理大部分軍事衛星通信業務，其余軍種可以將軍事衛星通信項目、預算和運營轉移至空軍，降低冗余，使空軍更好地控制軍事衛星通信項目，使之同步發展。endprint