美軍明確未來5年將重點發展空間控制能力

劉海印 侯丹 （中國航天系統科學與工程研究院）

美軍認為，隨著空間對抗性日益突出，美國空間資產正受到嚴重威脅；美軍決定繼續強調空間控制，未來5年將增大投資應對空間威脅。美軍強調的空間控制是指確保美國及其盟國在空間自由行動的作戰能力和作戰支持能力，以及拒絕使對手具備空間自由行動能力。空間控制既包括監視空間，也包括保護美國及其盟國的空間體系，防止并摧毀對手形成對抗美國的空間能力。空間安全專家擔憂美軍大力發展空間控制能力將加大空間對抗升級的風險。

1 美軍近期相關動向

美國國防部開展秘密評估，應對日益增長的空間威脅

2014年5月，在美國國防部副部長沃克的領導下，國防部聯合各情報機構對美國所面臨的空間環境進行了一次廣泛而深入的評估，目的是評估在不斷演進的威脅環境下，國防部投資是否與上層政策及戰略宗旨相適應。此次評估的詳盡程度為近10年之冠。評估后形成名為《空間戰略投資組合評估》（SSPR）的秘密報告。公開資料顯示，報告中，美國國防部以俄羅斯與中國發展反衛星武器為由，宣揚美國空間安全正受到來自不斷增長空間攻擊能力的潛在對手的威脅。為了有效應對空間威脅，報告建議美軍加強空間態勢感知（SSA）能力與空間控制能力。

美軍高調談論空間威脅，支持發展空間控制能力

美國國防部副部長沃克在地理空間情報研討會上講話

與此前美軍高層很少討論空間控制話題不同，近來，美國軍界及情報界的高層官員多次公開談論空間威脅與空間控制。以美國空軍航天司令部司令海騰、第14空軍部隊司令兼戰略司令部空間聯合職能司令部司令雷蒙德為代表的軍界高層頻繁指責俄羅斯、中國反衛星能力正在不斷發展成熟，使美國空間系統處于持續威脅中。2015年4月，在美國航天基金會召開的第31屆空間研討會上，美國國防部負責軍控、核查與履約事務的助理弗蘭克·羅斯強調：美國將阻止其他國家的干擾和攻擊,保護本國及盟友的空間系統，并談到進攻性空間控制和主動防御。美國國防部副部長沃克亦公開宣稱：美軍必須采用一體化、協作的方式應對威脅。在挑戰增大時必須繼續強調空間控制。

未來5年美軍將增大投資應對空間威脅

美國《2015財年國防授權法案》中，要求制定空間控制及空間優先事項（保護國家安全空間資產）相關戰略，并指定“空間安全與防御計劃”（SSDP）的大部分資金用于發展進攻性空間控制與主動防御戰略及能力。美國《2016財年國防授權法案》草案將國家安全空間計劃列為國防部十二大“重大軍事力量計劃”之一，并計劃在未來5年增加50億美元，用于應對空間威脅，保護美國衛星及其他空間能力。

“空間監視望遠鏡”

從已公布的資料看，2016財年預算申請中與空間態勢感知相關的項目主要包括：國防高級研究計劃局（DARPA）開發的“空間監視望遠鏡”（SST）項目和“空間疆域感知”（SDA）項目；美國空軍開發的“天基空間監視系統”（SBSS）后繼設計及研發項目、“聯合空間運行中心任務系統”（JMS）增量-3項目。與空間攻防對抗相關的項目主要包括：空軍開發的通信對抗系統（CCS）預規劃產品改進（P3I）項目；國防高級研究計劃局開發的“鳳凰”（Phoenix）項目、靜止軌道衛星機器人服務項目（RSGS）、“空中發射輔助太空進入”（ALASA）項目、試驗型太空飛機－1（XS－1）項目。

2 美軍空間控制能力發展方向

空間態勢感知重點發展深空微小目標探測能力，數據集成融合及可視化能力

現有空間監視傳感器不能探測、跟蹤或確定深空的小型先進航天器的未來位置和潛在威脅。此外，對地球同步軌道的服務任務也需要靈敏的態勢感知。

“空間監視望遠鏡”項目旨在研發并演示驗證先進的地基光學系統，探測并跟蹤空間晦暗目標，同時提供快速、廣域的搜索能力。項目的一項重大目標是研發大型弧形焦面陣列傳感器技術，開發創新型望遠鏡設計，使其具備高探測靈敏度、短焦距、寬視野，以及快速步進穩定的特點，提供更高數量級的空間監視數據量。此功能將實現從地面對深空無提示目標進行探測，例如執行小行星探測和空間防御任務。初始項目過渡給空軍太空司令部。“空間監視望遠鏡”項目向澳大利亞遷移的工作將在西澳進行更多的運行演示驗證。項目從該地點能跟蹤更多、更有興趣的地球同步軌道目標。此外，演示驗證形成的數據還將用于數據分析與融合。該項目在2015財年和2016財年預算皆為900萬美元。

“空間疆域感知”項目的目標是研發并演示驗證一種運行框架及響應型防御系統應用，以此增強天基資源的有效性。“空間疆域感知”項目將研發空間管理系統，實現認知傳感和決策支持，在真實環境下實現現有資產與預計資產的協同運行。項目在兩個領域研究革命性技術：一是先進空間監視傳感器技術，以便更好地探測、跟蹤和表征空間目標，重點是深空目標；二是空間監視數據收集及數據處理/融合，用于提供數據的自動協同。該項目在2015財年和2016財年預算分別為1988萬美元和569.2萬美元。

“天基空間監視系統”后繼設計及研發項目為系統提供天基空間態勢感知分析、研究及研發。2013財年完成采辦戰略規劃與空間態勢感知體系架構分析；2014財年勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室開始研究利用“可操作精化星歷表天基望遠鏡”（STARE）成果觀測深空目標的潛力，初始系統后繼方案分析及方案精選持續開展；2015財年沒有資金投入；2016財年計劃轉移作戰響應空間－5（ORS－5）任務驗證的技術開始有效載荷研發。2016-2020財年預算申請分別為3149萬美元、5059.8萬美元、13081.5萬美元、15132萬美元、15402.7萬美元。

“天基空間監視系統”衛星示意圖

“精化星歷表的天基望遠鏡”衛星結構示意圖

“聯合空間運行中心任務系統”項目為空間聯合職能司令部司令提供空間指揮與控制。此項目主要是軟件工作，形成一體化、網中心的面向服務的體系架構（SOA），并提供必要的軟件應用滿足所需任務。此項目提供協同環境，可增強并使空間態勢感知能力現代化；創建決策相關的空間環境視圖；快速探測、跟蹤，描述感興趣目標；識別/利用傳統及非傳統信息源；實施空間威脅分析；實現空間監視網數據的有效分發等。此項目還將利用“網中心傳感器與數據源”項目 取得的成果，整合來自空間態勢感知傳感器的數據。其中增量-3項目是2016財年新啟動項目，提供任務應用，將提供穩固的、快響的戰斗管理指揮、控制與通信，使空間聯合職能司令部能夠應對新興威脅。這些應用包括：提供可整合多用戶源情報數據并自動生成警報的能力；提供射頻頻譜綜合運行圖；創建互動式的建模與仿真環境，支持培訓與訓練、協同式數據共享，以及行動路線開發與評估。2016財年計劃啟動增量-3的初始需求研發、系統工程及項目規劃。開始技術成熟度研究及風險降低工作，以便實現從目錄維護向預測型戰場管理遷移，改善情報及傳感器數據的整合規劃；開展市場研究與數據征集，確定當前可集成進“聯合空間運行中心任務系統”滿足戰斗管理指揮、控制與通信目標的能力。2016－2020財年預算申請分別為1241.9萬美元、6541.4萬美元、5440.7萬美元、5531.9萬美元、5613.9萬美元。

升級并推進衛星通信對抗系統的業務化運行

“衛星通信對抗系統”（CCS）由天線、發射機和接收機組成，利用射頻能量干擾衛星上行/下行鏈路，可暫時且可逆地干擾衛星通信但不燒毀元器件。2004年，美國開始部署“衛星通信對抗系統”，并宣布該系統已具備初始作戰能力。通信對抗系統預規劃產品改進項目研發、集成、測試并部署“衛星通信對抗系統”通信對抗系統預規劃產品改進項目，采取增量式方式提供Block 20 “衛星通信對抗系統”能力。2013財年交付了增量－1訓練設備，并啟動增量－2能力研發；2013年9月簽署增量-2合同，2014財年完成初始基線評審和初始設計評審；2015財年與2016財年計劃繼續研發、集成并測試Block 10通信對抗系統預規劃產品改進項目增量-2（CCS 10.2），2016財年計劃交付訓練機及系統等。2016－2020財年預算申請分別為1465.9萬美元、2888.1萬美元、3214.1萬美元、1388.3萬美元、991.5萬美元。

具有進攻性空間對抗潛力的空間機器人技術向高軌業務化操作方向發展

“鳳凰”項目將檢驗利用搭載能力將硬件送入地球靜止軌道（GEO），支持衛星的升級、維修、組裝及重構。“鳳凰”項目包括早期的細胞星近地軌道飛行試驗，目的是探尋模塊化在軌組裝風險降低途徑。關鍵挑戰包括：機器人工具/末端操作器設備、服務航天器有效在軌機動、機械臂系統，以及機器人工具的集成、低成本運輸。鳳凰計劃在2015財年和2016財年預算分別為5500萬美元和1900萬美元。

“鳳凰”項目演示驗證示意圖

“靜止軌道衛星機器人服務”項目源自“鳳凰”項目，將在地球靜止軌道開展機器人操作，與現有衛星所有者全面合作，實施多種潛在的服務任務，實現高軌空間機器人的業務化操作。“靜止軌道衛星機器人服務”項目提供的能力有助于處理機械故障（諸如太陽能陣列部署）；提供輔助推進，增強業務衛星編隊的靈活性；利用攝像機系統實施非常詳細的檢視，幫助找出衛星問題所在，并提高地球靜止軌道運行透明度。關鍵挑戰包括：研發機器人安全操作的自動反應能力；機器人工具；服務航天器的有效在軌機動；機械臂系統；任務仿真與驗證。可能會通過商業航天器運行商按照自由服務的原則，為商業衛星及軍星提供服務。該項目2015財年和2016財年預算分別為400萬美元和1000萬美元。

上述項目開發的技術，如服務星的遠程機動技術、與非合作目標的交會與逼近技術、衛星識別技術、機械手捕獲衛星技術、在軌切割衛星天線和擰取部件的操作技術等，均可用于偵察和攻擊在軌衛星。綜合運用這些技術可以精準毀傷地球靜止軌道上的目標，對在這里運行的高價值衛星構成威脅。

快速響應進入空間能力將提升美軍的防御性空間對抗能力

“空中發射輔助太空進入”項目有4個目標：一是單次發射成本降至100萬美元以下，利用簡化設計、基礎設施最小化、靶場支持等，實現此目標；二是實現命令下達后24h內發射；三是通過采用空中發射的方式，避免受固定發射場的地域、方向限制；四是驗證在12h內從一個機場轉移至另一機場進行發射操作所需的技術。該項目2015財年和2016財年預算分別為6000萬美元和2900萬美元。

試驗型太空飛機－1項目即此前的“小型作戰響應型空間進入X-飛機”項目。試驗型太空飛機－1項目將使有關技術成熟化并實現低成本、持久、快速響應空間進入和全球到達。以前的工作中已經確定并驗證的關鍵使能技術包括：復合材料或輕質結構、推進劑貯箱、熱防護系統、火箭推進、先進的航空電子設備以及軟件。至關重要的技術缺口是把這些整合進一次飛行驗證，使其能夠提供與航空器類似的能力。該項目將在地面驗證關鍵技術，之后建造一架X-飛機演示三項驗證：一是10天內飛行10次；二是飛行速度超過馬赫數10；三是將1500～2250kg載荷送至近地軌道的成本降低為1/10。試驗型太空飛機－1項目2015財年和2016財年預算分別為2700萬美元和3000萬美元。

“空中發射輔助太空進入”飛行示意圖

試驗型太空飛機－1飛行示意圖

上述項目開發的技術，能在空間系統受到攻擊受損后實現快速發射補網，使空間系統更易于維持、更有效并具有更強的生存能力，將成為防御性空間對抗的重要技術途徑。

3 小結

最近，美軍高層強調將非密空間資產與秘密空間資產同等對待，并公開發表“空間控制”論調，未來5年大幅增大空間控制能力投資，這一系列舉措與奧巴馬政府一貫主張的采用多種方式塑造空間環境的“戰略遏制”有明顯差別。有專家認為，美國空間安全政策向實施更主動的空間控制計劃轉變，不但會對新一屆政府制定空間政策產生重要影響，還可能導致空間領域的敵對狀態迅速升級為戰事。