國外空間攻防作戰技術發展新動向

目前，空間已經逐漸成為維護國家安全和利益的新軍事制高點。空間軍備競賽被推向了一個新的發展階段，空間軍事技術正從以注重空間支援保障為主，拓展至空間攻防對抗領域。鑒于空間攻防對抗的復雜性和敏感性，世界主要軍事強國均通過各種演示驗證項目與軍民兩用項目，隱蔽地推進空間攻防作戰能力的發展。快速進入與應用空間技術、空間碎片清除、軌道機動平臺等技術均取得了新的發展，這些技術經過改造與演變后均在空間作戰領域具有重要的應用前景，許多演示驗證項目也具備物化為反衛星武器的可能。

空間態勢感知繼續受到高度關注

提升空間態勢感知成為軍事空間任務新領域。2012年10月，美國國防部發布新的《國防部空間政策》，該政策旨在按照國家空間目標與指導原則的變化調整，明確軍事空間發展需求，有序開展軍事空間力量建設。該政策的一個顯著變化是，將空間態勢感知能力與以往的空間支持、力量增強、空間控制和力量運用4種任務活動并列，作為一個獨立的任務領域，顯示了美軍對空間態勢感知的重視。此外，將空間態勢感知從空間控制子領域中提升為新的獨立任務領域，可以淡化空間對抗意味，為美軍大力發展該領域減少輿論風險。

多個空間態勢感知項目取得新進展。美國繼續發展天基空間監視系統。2012年，美國“天基空間監視衛星”（SBSS）首顆“探路者”衛星開始執行衛星與空間碎片跟蹤任務，標志該系統已具備初始作戰能力；美國國防部先進研究項目局（DARPA）提出了基于在軌空間望遠鏡的“伽利略”計劃，利用光纖控制與長基線天文干涉技術，實現對地球同步軌道內的物體進行更快成像。

加拿大天基空間監視系統即將投入使用。加拿大首顆軍用衛星“藍寶石”和“近地物體監視衛星”已經完成最后試驗測試，近期將發射升空。“近地物體監視衛星”將開發新型技術探測衛星和碎片，“藍寶石”則是更多沿用了常規的光電傳感器系統，獲取太空物體的成像。這些數據將被送往加拿大軍方的傳感器系統運行中心，轉而發往美國范登堡空軍基地的聯合太空作戰中心。

美國“空間籬笆”系統取得重要進展。2012年2月，美空軍批準了洛克希德·馬丁公司提交的雷達系統初步射擊方案；3月，洛克希德·馬丁公司為美空軍“空間籬笆”系統研制的新型雷達系統樣機開始跟蹤空間目標，標志著美國空間態勢感知能力發展邁出重要一步。根據計劃，美國空軍將于2013年授出該項目研制合同，于2013年11月進行關鍵設計審查，2017年具備初始作戰能力。“空間籬笆”系統首個雷達已選址夸賈林試驗靶場，并于2013年9月開工建造。該系統將使用多部S波段地基雷達，能夠探測、跟蹤和精確測量空間目標，可探測的空間目標數量將達到20萬個，有助于美國空間態勢感知能力從“發現空間碰撞”向“預知空間碰撞”轉變。

美國波音公司完成空間監視望遠鏡升級。近期，波音公司完成了毛伊島“先進光電系統”（AEOS）望遠鏡的升級工作。美空軍宣布AEOS已具備初始運行能力，可以開展對近地空間和深空目標的成像與監視工作。毛伊島空間監視綜合設施共有6臺高精密望遠鏡，用于空間目標的跟蹤和成像，為美空軍開展研究和進行空間態勢感知服務。

德國發展激光監視空間碎片技術。2012年德國航天局與奧地利激光站合作，成功進行了歐洲首次利用激光技術探測空間碎片的演示試驗。以此為基礎，德國航天局正在研制和建造“空間碎片監視平臺”，計劃于2014年前完成。屆時每秒鐘將從地面向空間發送1000個激光脈沖，從而以高靈敏度記錄從空間碎片目標折射回來的光束。“空間碎片監視平臺”建成運行后，如果能使用更高功率的激光，將可能被用于清除空間碎片。激光束擊中碎片表面后能夠減緩碎片速度，碎片速度降到一定程度后將開始下降，最終進入大氣層燒毀。

空間在軌服務技術演示驗證持續開展

空間在軌服務技術成為了一個新的、獨立的研究方向，它以成本低、風險小、隱蔽性高、軍事利用價值強等特點，成為未來空間技術新的研究熱點。

近期，多家機構提出了不同衛星的在軌服務方案，技術復雜程度也各有不同，從簡單的接管衛星姿態控制和推進工作，到復雜的修復衛星，甚至包括從其他衛星上拆卸組件修復故障衛星。比較典型的有以下4種技術方案：

一是ViviSat公司提出的“任務拓展航天器”（MEV）方案，即利用連續到目標衛星上的MEV執行軌道保持任務，使燃料耗盡的衛星能夠繼續服役，同時可在目標衛星服役期末將其送入“墳墓”軌道，避免對其他衛星造成威脅；二是加拿大MDA公司利用其為航天飛機和國際空間站研制機械臂的經驗，提出的“空間基礎設施服務航天器”方案，該航天器與目標衛星對接后，不僅將協助保持軌道位置和進行姿態控制，還將使用機械手為后者加注燃料或進行維修工作；三是美國國家航空航天局（NASA）衛星在軌服務能力辦公室利用在“哈勃”望遠鏡上積累的深空在軌服務經驗，研制相關技術進行燃料加注或其他服務，當前重點是在國際空間站上進行的“機械人燃料加注任務”（RRM）試驗；四是美國DARPA提出的復雜的“鳳凰”計劃，利用一臺服務航天器從退役的衛星上采集太陽能帆板、天線或其他有用部件，安裝在新的或是需要修理的衛星上。

NASA開展空間在軌服務技術演示驗證。2012年3月，NASA與加拿大航天局合作，在國際空間站進行了“機械人燃料加注任務”（RRM）試驗，演示驗證了地面操作人員遙控國際空間站上的“德克斯特”機械臂，使用專用工具為航天器提供精確在軌服務的技術，此次試驗中NASA的操作人員操作“德克斯特”機械臂利用RRM試驗模塊上的剪線鉗，先后切斷了兩條直徑0.5毫米的“鎖線”；6月進行的另一次試驗中，NASA操作人員遙控國際空間站上的“德克斯特”機械臂，抓取RRM試驗模塊上的多功能工具，拆除了航天器發射前加注各種液態和氣態燃料所需的燃料加注適配裝置。在3月和6月的任務期間，還對模擬衛星進行了晝夜拍照，以供研究使用。

“鳳凰”計劃授出技術驗證合同。美國國防部正在尋找途徑，重新利用地球數千英里上空的太空廢棄物，使其成為有價值的衛星部件，甚至是組成全新的衛星。美國DARPA已經啟動一項名為“鳳凰”的計劃，旨在尋求方法，對不再發生作用的衛星中仍可發揮功能的部件進行循環利用，并以低廉的成本將它們集成到新的太空系統中。“鳳凰”計劃旨在利用類似機器人的運載器從地球靜止軌道內（地球上空3.5千米）已經退役或死亡的衛星上抓取仍能工作的天線，并將它們安裝在從地面發射的較小衛星或納衛星上。

DARPA已經將“鳳凰”計劃合同授予多家單位，研究通過捕獲在軌廢棄通信衛星并利用其上的部件，重新組裝成新的低成本通信衛星。一是勞拉空間系統公司，任務是研究如何利用商業地球同步軌道衛星搭載“裸衛星”并將其送入軌道。二是ATK公司，任務有兩項：首先是與“鳳凰”計劃的系統集成商合作，對美國現有地球同步軌道衛星平臺進行改裝，以適應“鳳凰”任務需要；其次是與馬里蘭空間系統實驗室聯合研制機器人服務工具和軟件，包括“衛星捕獲工具”和“孔徑抓取與服務工具”。三是德雷珀實驗室，任務是為“裸衛星”安裝基于“無推進劑機動”技術的姿態控制軟件，該軟件不使用燃料即可使航天器保持指向穩定。四是活質體技術公司，任務是研制機械手的控制軟件，要求滿足多自由度、實時控制

的需要。五是“蜜蜂”機器人航天器結構公司，任務是研制兩種不同類型的末端執行器，使服務衛星能夠對接上地球同步軌道上的通信衛星，并進行相關操作。

德國積極開展在軌服務演示項目。近期，德國宇航中心（DLR）開展了“德國軌道服務任務”（DEOS）相關計劃研究。借助DEOS計劃，德國將延續其在空間使用創新機器人技

術的傳統，同時推動歐洲在軌服務技術向延長衛星服役壽命、清除空間碎片方向邁進。

DEOS計劃的目標主要包括：一是利用服務衛星，捕獲在空間失控翻滾的非合作目標衛星；二是演示在軌服務應用，主要是燃料加注；三是對捕獲的廢棄衛星執行離軌操作，使其按照預定的再入軌道進入大氣層燒毀。DEOS與現有其他在軌服務計劃的顯著不同在于將首次演示控制失效衛星脫離軌道。DEOS計劃包括客戶衛星和服務衛星兩顆衛星，前者扮演需要維護或離軌的衛星，服務衛星對客戶衛星執行所需的空間操作。根據計劃，這兩顆衛星將在2018年同時發射進入550千米的軌道。

DEOS計劃需要開發多種技術：服務衛星必須能在無客戶衛星信號引導或類似輔助的條件下接近后者；服務衛星必須能夠長時間與客戶衛星保持1米左右的距離，同時能夠調整位置避免相互碰撞；在軌期間，無論在太陽直射條件下還是在沒有太陽照射的環境中，逼近操作的導航和姿態控制都必須能可靠運行；進行維護操作時，服務衛星必須能緊緊抓住客戶衛星，與客戶衛星建立電路連接，并實現真空密封的燃料閥門的連接；為執行多樣任務，DEOS計劃必須部署7自由度的機械手。

積極探索空間前沿技術

當前，世界軍事強國積極開展空間前沿技術探索研究，這些技術有些可直接應用于空間攻防對抗，有些具備較強的軍民兩用性，是空間攻防對抗重要的基礎與關鍵技術，具有較大的潛在軍事應用價值。

繼續研究空間碎片清除技術。隨著空間碎片對航天器安全運行的威脅越來越大，清除空間碎片已成為當前主要航天國家關注的重點問題。

美國海軍研究實驗室研究一項清除近地軌道碎片的技術，使用“主動碎片清除”（ADR）系統，在特定空間部署微米級塵埃達到清除碎片的目的。該系統的工作原理是：將類似近地環境中的塵埃人工部署在一個狹窄的高度范圍內形成塵埃層，并使其在與碎片軌跡相反的方向上運行，以增加碎片的阻力，加快碎片再入大氣層。通過這個塵埃層，可以清除大量的空間小碎片。該方案的關鍵是選擇密度、大小等物理特性合適的塵埃，并使大部分部署的塵埃和軌道碎片同步下降。ADR系統是清除無法跟蹤的小型軌道碎片的一種有效手段，可在近期利用現有技術實現。

歐空局2013年提出了新的“清掃太空”項目，該項目旨在降低歐洲航天活動對環境的影響，減少地球和軌道內的廢物和污染。工業界正向歐空局提出開發“清掃太空”技術的草案：評估環境影響的新工具，更多環保的材料與技能替代物，阻止產生更多空間碎片以及降低碎片數量的方法。

俄羅斯聯邦航天局正在規劃研制一套在軌移除有害碎片的系統。俄羅斯聯邦航天局副局長稱，該局已經決定研制一套能從近地軌道關鍵區域移除大型空間碎片的系統，并建立一套用于預警太空中潛在危險因素的自主系統。鑒于空間碎片問題是全球性問題，俄羅斯準備與歐洲在這兩個項目上開展合作。

積極探索高效空間推進技術、太陽能推進技術。諾斯羅普·格魯門公司針對深空和有人探索任務開發高功率太陽能電推進飛行系統技術。該項技術是為滿足NASA“空間拖船”開發的一種高功率太陽能電推進系統，使之可攜載衛星從近地軌道上升到地球同步軌道。其目標是為傳統的太陽能電池陣列尋求替代方案，從而使其功率能達到300千瓦以上，并且能夠降低成本和復雜性。

微型離子發動機技術。瑞士洛桑理工大學（EPFL）及其合作伙伴成功研制出微型離子發動機樣機，該發動機尺寸為10厘米×10厘米，質量為200克，專用于微小衛星推進，計劃應用于EPF L正在研制的用于清除空間碎片的“清潔太空一號”衛星，以及荷蘭的納衛星群中。新型離子發動機選擇用作溶劑或電解液的EMI-BF4化學混合物，EMIBF4由帶點分子組成，在室溫下為液態，其離子在高壓、加速條件下分離出來，由電場控制產生推力，電場極性每秒轉換一次，因此所有正負離子都可用作推進源料。在新型發動機推進下，微小衛星可在6個月內將速度由發射時的24000千米/時提高至42000千米/時，將1千克的納衛星送入月球軌道，只需消耗0.1升燃料。

NASA投資革命性空間技術。近期，NASA發布了“改變游戲規則的發展項目”建議征詢書，尋求能對NASA空間能力的效率和效果產生革命性影響的創新技術。

NASA選定的5個技術項目是：（1）馬薩諸塞州立大學的“表征和利用累積的經驗實現自主操作”項目，該項目將利用人工智能，提高機器人執行深空探索任務時的自主操作能力；（2）NASA噴氣推進實驗室的“輕質高性能聲抑制技術發展”項目，該項目旨在開發火箭發射前對搭載儀器進行振顫壓力測試的次數；（3）NASA馬歇爾空間飛行中心的“用于精確慣性導航的快速輕質光學陀螺儀”，該陀螺儀的性能較現有陀螺儀將提高1000倍，可增強航天器導航能力；（4）波音公司的“基于電流體動力的可變傳導熱界面材料”，該材料能為航天器提供更好的熱管理；（5）Oceaneering空間系統公司的“膜化可逆肺”，該技術可減少航天員所需生命保障系統的數量。