美國陸軍航天戰術應用能力建設的變革和啟示

郭卉 呂景舜 夏莽 （北京空間科技信息研究所）

美國陸軍航天戰術應用能力建設的變革和啟示

Innovation and Revelation of Space Capability Developing by U.S. Army for Tactical Application

郭卉 呂景舜 夏莽 （北京空間科技信息研究所）

美國是當今世界部署軍用衛星最多的國家。在歷次現代戰爭中，軍用衛星系統對其取得戰爭勝利發揮了重要作用。美國大多數航天系統的建設和運行主要由空軍負責，陸軍是這些系統的用戶。而陸軍近年來轉變發展思路，開始重視面向戰術應用的航天能力建設，并表示陸軍將為國防部航天能力作貢獻，不只是利用國防部提供的航天能力。

美國2009年的《陸軍航天政策》提出了陸軍未來航天能力的建設目標，包括利用現有航天能力以提升地面戰斗力、影響未來航天系統的設計研發及應用、提升快速響應的聯合航天能力、使航天能力融入陸軍作戰能力等等。為實現上述目標，陸軍先后開展了一系列航天項目，進行以低成本、短周期、模塊化等為特點的小衛星研制與試驗，探索如何借助航天能力提升陸軍地面作戰能力的轉型道路。

我國航天能力的快速提升為進一步增強軍隊及國防實力打下了堅實基礎，但如何將航天系統強大的信息支援能力應用到陸軍地面作戰力量中，提高陸軍的作戰能力，仍是一個新課題。研究美國陸軍加強面向戰術應用航天能力建設的發展路徑對推進我國軍隊和國防改革具有重要的借鑒作用。

1 美國陸軍面向戰術應用能力建設的不斷探索

發展微小衛星技術，增強軍事航天系統能力

大型空間系統一直以來是美國軍事航天系統的發展重點。近十余年以來，受小衛星技術提升及美國航天及軍事戰略政策改變等多方面因素的影響，美國開始推動軍事航天系統從只注重大衛星轉向大小衛星并行發展。小衛星適用于對戰場執行短期任務，在降低成本、增強抗毀能力、應急補充增強和快速組網等方面具有突出優勢，同時又具有機動靈活、便于管理和運營等特點，因此格外受到美軍青睞。近年來美國陸軍開發了“航天和導彈防御司令部-作戰納衛星效果”（SMDC-ONE）、“航天和導彈防御司令部納衛星計劃”（SNaP）等項目，不斷探索小衛星軍事應用模式，推動作戰部隊軍事用天能力發展。

“航天和導彈防御司令部-作戰納衛星效果”項目是美國陸軍開發的一個試驗型通信小衛星星座，系統由8顆納衛星構成，單顆衛星質量約4kg，首顆納衛星于2010年發射，項目驗證了戰場短報文通信、話音通信和無人地面站數據采集能力。衛星地面站硬件由便攜式電腦、無線電收發裝置、旋轉天線等輕量設備組成，具有機動靈活和便于操作等特點。衛星地面站具有指令控制和無人地面站兩種工作模式。“航天和導彈防御司令部-作戰納衛星效果”項目包括兩個階段目標：第一階段主要驗證從無人地面站接收打包數據，由衛星的地面追蹤裝置將數據轉發給其他地面站；第二階段主要驗證將實時語音及文字信息在戰術無線電設備間進行傳輸。

美國陸軍在“航天和導彈防御司令部-作戰納衛星效果”衛星基礎上，研發了“航天和導彈防御司令部納衛星計劃”衛星，3顆立方星均質量為5.3kg，于2015年發射，具有三軸姿態穩定和推進系統，可向處于遙遠不利條件的用戶提供超視距通信服務，數傳速率是“航天和導彈防御司令部-作戰納衛星效果”衛星的5倍。

此外，安德魯斯航天公司承擔了陸軍航天和導彈防御司令部的“小型敏捷戰術航天器”（SATS）項目，開發分辨率小于2m的納衛星，為美國陸軍提供實時的戰術圖像情報服務。項目旨在證明低成本納衛星的基礎能力與運行理念，以及能夠為相關戰區提供少于10min重訪速率等性能?！靶⌒兔艚輵鹦g航天器”合同分為3個階段，總價值達980萬美元。安德魯斯航天公司通過開發一個演示驗證衛星，驗證系統具備接收任務組織指揮能力、實時向戰區作戰人員傳送戰術圖像及低幀率視頻的能力。

嘗試小型低軌快速響應火箭研制，提高快速部署能力

美國陸軍從2006年開始研發專門用于發射低軌小衛星的低成本快速響應火箭。陸軍的“劍”（SWORDS，士兵作戰響應空間部署器）項目是一種低成本運載火箭，可以使用C-130運輸機運輸，設計采用液態甲烷燃料，能夠在24h響應時間內發射質量為25kg衛星，發射成本約100萬美元。項目于2012年5月正式啟動，合同由量子公司承擔，并計劃在2014年進行試驗飛行。但由于缺乏詳細計劃、預算限制、部門協調等問題，僅試驗了火箭第一級發動機，項目進度嚴重滯后，有關飛行試驗也并未開展，合同也在2014年10月終止。

由于政府預算有限，美國陸軍不得不在節省資金的前提下謀求軍事航天能力最大化發展。陸軍一直以來尋求低價、可快速響應的發射能力，并將繼續與其他政府及商業機構開展合作。而在政府鼓勵下，許多商業航天公司都在研發小型火箭，希望能在近幾年炙手可熱的小衛星商業發射市場中開拓有利局面。

以作戰應用為核心，不斷進行技術創新

自國防部啟動“作戰響應空間”（ORS）計劃以來，美軍以ORS計劃為先導，將技術研發和業務能力開發相結合，帶動一批面向戰術應用的小衛星項目，推動小衛星的戰術應用能力不斷發展。國防高級研究計劃局（DARPA）2012年提出的“軍事作戰空間使能效果”（SeeMe）項目，旨在填補美國長久以來利用高成本、長壽命、大型偵察衛星獲取圖像數據的能力空缺，采用24顆低成本小型成像衛星組成的星座，通過機載發射方式快速部署，向基層作戰人員提供快速、近實時的戰場圖像數據。衛星制造采用非宇航級商業現貨部件，按照作戰要求的時間和數量進行研制，能夠滿足低成本和快速研制的要求。

美國陸軍在大力發展小衛星技術的同時，也積極發展反制手段，以應對戰時衛星失效的情況。GPS能顯著提升戰場上陸軍的地面導航能力，但是同時也容易受到干擾。美國陸軍研究人員最新提出了一種導航方式，通過能夠捕捉微小運動的微型相機，使用戶可以追蹤到某一物體的相對位置或移動，以此作為GPS信號削弱時增強定位、導航和授時（PNT）信息的一種手段。同時美國陸軍研究人員計劃研發一種“偽衛星”，能夠在幾百米的低高度運行，能夠增強信號且不易受到干擾。陸軍研制的“芯片級原子鐘”，能夠為GPS接收端提供精確授時，且具有反欺騙功能。這些創新都有效解決不同作戰環境下可能面臨的衛星失效等挑戰。

2 美國陸軍面向戰術應用能力建設的啟示

總體來看，美國陸軍已經在軍事偵察、監視、通信等領域開展了小衛星技術試驗驗證，但實現大規模業務化應用還有差距。小衛星研制周期短，采用商業化批量生產可節約研制成本；以一箭多星、空中發射等方式能夠實現批量、快速部署，也大大降低了發射環節成本；在戰術應用中，小衛星還能夠通過快速發射補充受損空間能力，或采用星座、編隊等方式應對空間安全威脅，是提高航天裝備系統生存能力和抗毀能力的重要手段。在美國陸軍經費不足的現實下，小衛星以上這些優勢，彌補了傳統大衛星系統發射周期長、成本高、難以快速響應戰術需求等弊端。在進行小衛星技術創新的同時，陸軍也在改革的探索中不斷完善相關制度，相繼發布了一系列指導文件，重新制定了2020年前陸軍裝備現代化發展戰略；2015年公布的新版《國家軍事戰略》，對陸軍在未來一體化聯合作戰中的作用提出了新的要求；2016年6月，陸軍對2009年《陸軍航天政策》做出首次修改，提出陸軍將在國防部航天行動中發揮更大作用，為陸軍的轉型和未來建設指明了方向。

在深化國防和軍隊改革的進程中，我們應借鑒美國陸軍面向戰術應用航天能力建設的發展經驗，重視建立大小衛星系統有機結合的高效能軍事航天裝備體系，發揮小衛星在情報搜集、戰場態勢感知等方面的優勢；轉變衛星設計思維，以用戶需求為目標，創新研制模式，開發低成本、短周期的小衛星研制能力，鼓勵技術創新；加大支持力度，充分發揮工業界作用，引導和鼓勵社會優勢資源參與航天市場競爭，深入推進軍民融合發展，構建軍民一體化的國家戰略體系和能力。