美國彈性軍事航天體系戰略探討

●文| 北京空間科技信息研究所　鄭永杰　劉韜

美國彈性軍事航天體系戰略探討

●文| 北京空間科技信息研究所鄭永杰劉韜

隨著美國內外部環境和空間安全觀的轉變，美國軍事航天發展戰略出現了重大調整，從注重提升衛星系統功能向注重強對抗條件下如何提升體系的防護能力、保障體系功能轉變，同時注重彈性對于作戰任務保證方面的重要性。

一、美國提出彈性軍事航天體系戰略的背景

目前，美國認為國際空間安全環境是“對抗”逐步升級，各類反衛星武器（如動能、激光、共軌等）、通信干擾機、GPS干擾機和網絡攻擊的出現使空間系統的穩定性降低，空間環境日益擁擠，數量不斷增加的衛星和空間碎片、電磁頻譜競爭等對衛星系統的危害非常嚴重，各航天國家爭取和儲備有限的軌位、頻率資源給美國航天工業帶來了更大壓力和沖擊，影響到美國航天工業基礎的健康發展。此外，美國國防部總是傾向于啟動太多的武器計劃，匆忙上馬太空項目，造成資金競爭，而軍事航天系統的采辦問題一直困擾著美國軍方。同時，美國認為不論自己天戰能力有多強大，只要存在空間依賴性的短板，敵方必然會發展非對稱的空間攻擊能力，并能給美國造成致命一擊。以前所堅持的利用空間武器來維護空間安全的觀念是一種經不起推敲的悖論，美國開始將維持空間的安全和穩定作為美國最大的利益。

二、彈性的概念與內涵

近年來，美國出臺的多份戰略性文件都將提升體系“彈性”作為未來美國軍事航天體系發展的重點。美國軍方、學術界和企業界都對如何構建和提高彈性從不同角度開展分析和研究。在2012年，美國國防部明確提出了彈性的定義（見表1），這一概念至今未有重大變化。

表1　彈性概念的演進

從實質上看，美軍的體系轉型是以空間威懾理論為指導，以提升體系彈性為目標，以分散為途徑，利用信息和網絡技術將物理分散的系統連接成為一個高度集成、天地一體的綜合體系。

在2013年版白皮書中，實現彈性體系有5種途徑：

（1）結構分解：是由多個以無線方式相互作用的模塊提供單一系統的功能。具體說，分解是將一個系統分化成多個以無線方式相互作用的模塊，提供原有單一型系統的能力。分解通過多個子部分在軌道上相互作用，整體實現單一型衛星的能力。這種方法具有一定的潛在優勢，例如可以單獨更新或替換一個子部分而無需更換整個衛星；降低有效載荷質量，增加發射選擇。

（2）功能分散：是將一顆衛星上的多個載荷或多項任務分散到多個衛星上。具體說，功能分散是將以前一個系統上的多個傳感器或截然不同的子任務分散到多個獨立的平臺上。

（3）多軌道分散：是利用多個軌道平面來提高彈性。具體說，它是利用多個軌道平面來提高彈性，增加敵人確定目標的難度。目前已在體系中運用了這種類型的分散，如氣象衛星系統和“過頂持續紅外”系統，但這是為了提供必要的地理覆蓋。例如，氣象衛星系統部署在兩種軌道上，地球靜止軌道氣象衛星可提供持續區域覆蓋，極軌氣象衛星可提供全球周期性重訪，使用的遙感器在低軌道上更有效。同樣的概念可用于改善體系彈性，在一定程度上使所選的軌道既能滿足任務要求又能實現彈性目標。

（4）多域分散：是將能力分散于海、陸、空、天、網多域，相互冗余和備份。多域分離的一個例子是美國空軍航天司令部協同運用地基雷達和過頂持續紅外傳感器提供發射探測和導彈跟蹤能力。這可能是最具彈性的方法，但必須精心設計，使之成為高效費比的解決方案。可以設計多個系統協同提供一個完整的解決方案，例如天基傳感器提供廣域覆蓋，空基或地基傳感器更多地提供戰術解決方案。與采用并行方式開發的冗余/替換系統相比，橫跨多域分散空間能力具備固有的應急響應能力。

（5）搭載有效載荷：是將有效載荷和任務搭載在其他衛星上。搭載有效載荷不需要自己獨立的衛星平臺，而是利用主星的電源、處理、熱控和姿態控制等能力。主星可以是軍用衛星，也可以是民商用衛星，甚至他國衛星。

2015年版白皮書將彈性的內涵進一步擴大，該白皮書指出彈性有6個特征，如圖1。

圖1　彈性內涵示意圖

（1）分散

將不同的功能分離到不同的平臺和有效載荷上。典型例子是將戰術和戰略防護衛星通信分散。例如，將戰術和戰略防護衛星通信分離，可幫助減少危機或沖突中非受控風險的擴大，但并不必然增加彈性。此外，在其他情況下，分散也可以減少系統的復雜性，使其更容易實現其他彈性特征。在這方面，分散是一種達到目的的方法，而不直接增加彈性，但允許彈性更容易實現。

（2）分布

分布的定義是利用大量的節點，使之一起工作，作為一個單獨的節點執行相同的任務或功能。例如，全球定位系統（GPS）是一個分布式系統。失去一個節點、衛星和地面站，只是開始減少系統的精度，而只有損耗足夠大才會影響系統的可用性。GPS體系的高彈性特征說明分布式設計允許功能降低，這擴大了對手攻擊的目標范圍，與依靠單一節點的系統相比，給對手帶來數量多得多的目標。

（3）多樣化

多樣化的定義是以多種方式為相同的任務服務，使用不同平臺、不同的軌道或系統，以及商業、民用或國際合作伙伴的能力。以天基定位、導航、授時（PNT）為例，即使主要方式被拒止，不同性質的其他天基PNT系統可以用來確保作戰人員獲得至少一個天基PNT能力。隨著大量的商業和國際參與，其他領域（如通信和情報監視偵察領域）也將產生相似的趨勢。多樣化結合彈性的其他要素（擴散和欺騙）可以用來創建有彈性的體系。

（4）防護

被定義為主動和被動措施，以確保美國空間系統和盟國所依賴的空間系統的安全，在任何作戰環境或條件下，按照所需的數量和質量提供任務支持。這包括美國已經采取的如干擾防護、抗核加固等傳統措施，還可以擴展到機動性、內部搭載誘餌和其他星上對抗措施。

（5）擴散

擴散的定義是部署大量相同的平臺、有效載荷或相同類型的系統來執行相同的任務。例如在寬帶全球衛星通信衛星（WGS）星座中部署大量WGS衛星，或者增加下行和數據處理設備的數量。如果擴散措施與其他補充的彈性措施結合，擴散措施的彈性的效益會被放大。通過使用補充的商業系統、提供備選方案給軍用衛星通信，并通過用于商業系統通信的防護戰術波形的開發，擴散可以與多樣化和防護結合。

（6）欺騙

欺騙定義是在位置、功能、運行狀態、任務類型，和/或國家安全系統或有效載荷的魯棒性等方面，混淆或誘導敵人所采取的措施。可在系統層面上采取許多欺騙措施，如構建不同的載荷或組件，使它們難以與先前的、執行各類功能的載荷或組件進行區分，同時，也可在體系、作戰和組織層面上采取欺騙措施。

三、彈性的未來發展

目前，彈性戰略處于深化論證和初步實施階段，而在2016年初航天研討會上，國防部部長沃特和空軍航天司令部司令海頓的講話中，十幾次提及彈性，可以預見，美國軍事航天體系向彈性發展已成為必然趨勢。未來，美國彈性軍事航天體系戰略的實施必將持續進行。