天基信息支援發展趨勢

●文|中國人民解放軍裝備學院　 張占月

戰略支援部隊航天系統部祝曙光

天基信息支援發展趨勢

●文|中國人民解放軍裝備學院 張占月

戰略支援部隊航天系統部祝曙光

現代戰爭實踐表明，天基信息支援對于打贏信息化戰爭具有至關重要的影響。通過提供偵察預警、導航通信等信息服務，天基信息支援大大提高了戰爭信息化程度，促進了戰場透明化、指揮扁平化和打擊精確化，實現了各種作戰要素的高度融合，已成為推進新軍事革命的重要動力。隨著天基信息支援應用的日益廣泛，以美國為首的軍事強國對其重視程度越來越高，在裝備研制部署、運用理論創新、指揮體制改革方面不斷推動創新，引領了天基信息支援的時代潮流，并催生出一系列新的關鍵技術。

一、美國天基信息支援發展趨勢

1.天基信息支援裝備發展趨勢

進入21世紀后，美國以偵察監視、導彈預警、通信中繼等各類衛星為代表的天基信息支援裝備開始進行大規模更新換代，整體能力得到大幅提升。

在偵察監視方面，美國除繼續部署高性能的“鎖眼-12”、“長曲棍球”軍用衛星外，一方面發展新一代高性能商業光學遙感衛星，如2007年后開始部署的“世界觀測”［1］、“地球之眼”［2］等衛星均具備最高優于0.5m的分辨率，性能甚至超過其他國家的軍用光學成像衛星，已成為美軍天基偵察監視的重要力量；另一方面研制了“未來成像體系結構雷達”衛星［3］，自2004年以來已部署3顆，分辨率可達0.1m，采用非傳統的大傾角逆行軌道，具備對戰術目標的全天候快速偵察能力，使美軍戰場態勢感知能力跨上了新臺階。

在導彈預警方面，美軍全新研制并部署了新一代高軌“天基紅外系統”預警衛星［4］，其掃描速度和靈敏度比原有的“國防支援計劃”預警衛星提高了一個數量級，自2011年開始已部署2顆。此外，美軍還于2011-2013年利用新研制的2顆低軌道“太空跟蹤和監視系統”試驗預警衛星，成功進行了彈道導彈飛行全程探測跟蹤、引導標準-3攔截彈發射等試驗［5］，實現了預警衛星從單純導彈預警到為反導作戰提供直接目標引導的歷史性突破。

在通信中繼方面，美軍正全面更新原有通信衛星系統，一顆新衛星與原來一個衛星星座的能力基本相當。在寬帶通信方面，自2007開始發射的“寬帶全球衛星通信”衛星數傳速率高達2.4～3.6 Gbit/s，用于取代“國防衛星通信系統”衛星，通信容量提高了12～18倍［6］，目前已部署6顆。在窄帶通信方面，自2012年開始部署的“移動用戶目標系統”衛星總數據率42Mbit/s，每顆衛星允許4000余路用戶同時接入，用于取代“UHF后繼”衛星，數據率提高了10倍、可同時接入數量提高了16倍［7］，目前已部署了3顆。在安全通信方面，自2010年開始部署的“先進極高頻”衛星總數據率430Mbit/s，用于取代“軍事星”衛星，總數據率提高了近11倍［6］，目前已部署了3顆。

此外，美軍還開展了新一代導航衛星GPS III的研制。新衛星將大幅提高定位精度和抗干擾能力，其中定位誤差降至約0.9m內，采用Ka頻段代替UHF頻段，星間鏈路信號播發方式由廣播改為點對點傳輸［8］，安全性大大提高。預計首顆GPS III將于2017年發射。

除了上述傳統衛星的發展外，美國還提出新的創新性星座發展構想。在偵察方面，典型的是SeeMe計劃。SeeMe項目將建立一個由24顆小衛星不均勻分布組成的星座。衛星設計壽命為45～90天，運行在200～350km軌道上，實現對10°S～10°N之間區域的持續覆蓋，每顆衛星均能同時支持10個地面用戶，從地面用戶通過手持設備或通信系統直接向衛星提出成像需求到接收圖像數據用時不超過90分鐘［9］。在通信方面，2015年美國OneWeb公司和歐洲空客防務與航天公司宣稱將聯合建立900顆互聯網廣播衛星組成的低軌星座［10］，太空探索技術公司也宣布計劃制造并發射由4000顆小衛星構成的低軌通信衛星星座［11］，后者數量甚至超過了目前全世界在軌運行航天器總數的2倍。顯然，這些星座的部署將使美國天基信息支援面貌發生重大變化。

2.天基信息支援運用理論創新

經過多次戰爭檢驗，美國天基信息支援運用理論相對其他國家較為成熟，其創新主要體現在跨域協同、增強太空系統彈性等方面。

美國在2012年《聯合作戰進入概念》中首次提出了跨域協同作戰思想，是指在不同作戰領域互補性而不是簡單地疊加運用多種能力，使各領域之間互補增效，從而在多個領域建立優勢，獲得完成任務所需要的行動自由［12］。具體來說，美軍將在陸、海、空、天、網5個領域互補性地運用軍事力量，互相彌補脆弱性，共同提高有效性，不僅僅是在單個作戰領域，而是在所有作戰領域，建立整體作戰優勢。跨域協同和美軍傳統聯合作戰概念的最大不同，是把傳統的陸、海、空聯合作戰升格為陸、海、空、天、網聯合作戰，其中天升格為陸?？詹⒘械淖鲬鹩?，其地位和作用大大增強了?？缬騾f同將使美軍在指揮控制、情報、火力、機動、防護等作戰要素上發生革命性變化，天基信息支援將和陸、海、空、網進行全面融合，由此可能導致未來戰爭樣式發生重大變化。

面對未來戰爭中太空系統可能受到對手攻擊的情況，美國高度重視增強天基信息系統的彈性，致力于發展“分散式太空系統體系結構”等太空防御裝備，增強己方太空系統的安全性，同時也在演練太空能力缺失情況下的聯合作戰［13］。例如2013年開始，美軍高層就要求各軍種將衛星和全球定位系統遭敵破壞的情況納入大型演練活動。又如，據統計美軍在打擊“伊斯蘭國”和塔利班行動中，沒有采用GPS制導模式的精確制導炸彈/導彈占了20%。美國這種多管齊下的做法，將使天基信息支援作戰呈現出更多不確定性。

3.天基信息支援組織指揮模式改革

雖然美軍航天力量90%以上由空軍管理，但其陸軍、海軍也有較強的軍事航天力量，此外國防部下屬國家偵察辦公室、國家地理空間情報局、國家安全局等也都擁有自己的軍事航天力量，美國政府的中央情報局、國家海洋大氣局也掌握部分軍事航天力量，呈現出典型的煙囪特征。這種現狀對指揮控制帶來諸多負面影響，但要徹底改變又很困難。對此美軍沒有像俄軍那樣進行編制上的徹底變革，而主要是通過建立完善太空協調機制、“戰區太空網絡”等方式，實現各種航天力量的集成運用。

在2013年美軍參聯會發布的《太空作戰》條令［14］中，首次提出運用“戰區太空網絡”概念，規范了航天協調機制下各軍種軍事航天力量支援戰區行動的方式。其中，陸軍利用航天支援小組實現陸軍、集團軍、師、旅和特種部隊太空能力一體化，空軍通過航天力量顧問來集成太空力量，海軍通過在“海軍作戰中心”內設立航天支援工作組的方式提供太空系統服務支持。航天支援小組、航天力量顧問、航天支援工作組都承擔了本級航天力量的指控職責，負責與航天協調官溝通，協調需求、提供支持，并負責本軍種太空作戰的規劃、執行和評估。

為了解決跨域協同的指揮問題，美軍還在探索建立新的組織指揮機構。2015年10月1日，美軍組建了“聯合機構間合成太空作戰中心”（JICSpOC）［15］，未來將代替現有的“聯合太空作戰中心”（JSpOC）。JICSpOC計劃整合美國所有衛星收集的數據，改進美國國防部與情報界、民用機構、太空商業機構和盟國太空資源調用、任務規劃、信息共享、威脅告警等行動的組織指揮，強化太空偵察能力，提高對軍事行動的天基信息支援效率，保護美國太空資產安全。

二、天基信息支援發展關鍵問題分析

從美軍情況來看，天基信息支援無論裝備建設、作戰運用還是組織指揮，都還處在不斷發展過程中，未來可能會發生很大變化，突出體現在業務流程、體系建設等方面。要準確判斷天基信息支援可能的發展趨向，必須從分析天基信息支援的運用特點入手。認清這些特點是科學解決天基信息支援關鍵問題的基礎和前提。

1.對天基信息支援的再認識

隨著天基信息支援在戰爭應用越來越廣泛，不少人認為“天”無所不能，只要有了足夠的天基信息支援能力，就能夠獲得戰場優勢，進而打贏戰爭，但2015年的馬航事件使人們開始認識到天基信息支援存在固有不足。從3月8日到4月4日近一個月的時間內，世界各國調用為數眾多的遙感衛星搜尋馬航失聯客機，但一直沒有發現蹤跡。再以美國最新提出的SeeMe衛星星座計劃為例，該星座主要用于戰術偵察，但卻只能覆蓋南北緯度10度區間，世界絕大多數區域都覆蓋不到；即便對如此狹窄的覆蓋范圍，從發出請求到接到圖像情報也需要90分鐘，顯然很難滿足戰場快速變化的偵察需求。美國近幾場戰爭和反恐實戰經驗也都表明，天基信息支援固然能夠發揮重要作用，但也絕非無所不能，甚至存在難以克服的不足。

就航天偵察而言，其優點主要是覆蓋范圍廣、可合法過境他國上空、偵察速度快等，但其缺點也十分明顯，就是靈活性差、受天氣因素影響大。受軌道運行規律影響，衛星只能“按時間表”或在“有可能”的情況下行動，而無法像飛機一樣按需要靈活地行動。氣象條件會嚴重影響光學成像偵察衛星偵察活動。這些特點都使得航天偵察無法像航空偵察那樣進行戰場實時情報保障。

就衛星通信而言，其優點是可覆蓋全球、地面設施依賴程度小、靈活性強，但其致命缺點是通信總容量太小，難以滿足傳輸戰場海量數據的需求。以美軍容量最大的WGS衛星為例，單顆WGS衛星帶寬雖然達到3.6Gbit/s，但現在廣泛使用的手機4G網絡單個用戶帶寬都有100Mbit/s，也就是說一顆WGS衛星只能滿足36個4G手機用戶需求。從這個角度來看，即便美國也不可能把衛星通信普及到單兵廣泛使用的程度。

衛星導航采用廣播方式工作，對用戶數量沒有限制，因此在軍事上可以拓展到各層戰術應用。也就是說，衛星導航最大限度地發揮了航天覆蓋地域廣的優勢，而避免了資源緊缺的弱點，因此即便是在現實生活中，衛星導航也是各種衛星應用中最為廣泛、最為成功的一類。

從上述分析中不難得出結論：航天偵察戰術層次使用限制較多，衛星通信適合關鍵場合使用，衛星導航則適合各種場合使用。盡管美國也在通過成立聯合機構間合成太空作戰中心等方式整合天基信息資源，但單純從指揮體制上改革解決不了衛星偵察等存在的物理局限性。必須尊重“尺有所短、寸有所長”的客觀事實，研究探索能夠最大限度發揮寶貴衛星資源效益的途徑。

2.天基信息支援業務流程問題

業務流程，也就是天基信息支援服務于作戰的具體流程。設計業務流程必須首先明確它在在現代戰爭中的定位，也就是在存在諸多局限性的情況下，如何準確界定航天偵察的作戰功能？本文認為，航天偵察在現代戰爭中比較適合發揮訓練器、觸發器、評估器的作用。

訓練器作用，就是利用航天偵察可以合法飛躍他國上空的特點，在平時和戰前廣泛收集對手地形地貌、戰略戰術目標、戰場建設等情報，構建虛擬的戰場環境并不斷更新，部隊在此虛擬環境中進行作戰訓練，達到熟悉未來真實戰場、探索戰術戰法的目的。在美軍“沙漠風暴”行動空襲期間，每當美軍飛行員襲擊伊拉克目標之前，指揮官總是例行地將打擊目標的衛星照片作為命令的一部分拿給飛行員們看，讓他們熟悉飛行路線及所要轟炸的目標情況［16］，部分發揮了訓練器的作用。

觸發器作用，就是戰前或戰爭發起后，利用航天偵察偵測敵方重兵集團或重要戰略目標動向，當航天偵察情報確認敵方動向后，以此為發起信號，觸發后續一系列作戰行動。例如，現代戰爭中如果再發生類似諾曼底登陸等大型重兵集團的集結活動，航天偵察可憑借合法過境他國上空的優勢首先發現并確認敵情，由此觸發預防打擊作戰行動。冷戰期間，美、蘇兩個超級大國都利用預警衛星實時監視對方的洲際導彈發射，一旦發現導彈來襲且經地面預警雷達確認后就會發起核反擊，這就是典型的觸發器作用。

評估器作用，就是利用航天偵察的軌道運行特點，對已知目標或區域進行定期重復偵照，對目標變化情況進行評估。航天器在固定軌道上高速飛行，適合對全球范圍內的目標尤其是固定目標進行重復偵照，而不適合戰場實時監視。例如美國利用成像偵察衛星對朝鮮核試驗場進行定期偵照評估，就能夠發現核試驗開始的跡象。在伊拉克戰爭中，美軍廣泛利用成像偵察衛星進行重要目標打擊效果評估，取得了令人滿意的效果。

按照訓練器、觸發器、評估器三類作用，可以分析美軍航天偵察業務發展的趨勢。目前美軍在聯合參謀部成立了國家聯合作戰與情報中心，負責統一管理國防部情報需求，戰時進行沖突裁決；國防部內部建設有多元信息共享網絡體系，將受援部隊與作戰支援機構無縫連接在一起，并采用“上推下拉”的支援方式，大大縮短了需求提出到獲得支援的周期［17］。這種流程作為訓練器是適用的，但作為觸發器和評估器時效性還遠遠不夠。例如，聯合部隊要獲得航天偵察支持，需要先由本級情報部門確定本級情報缺口，形成信息請求清單，逐級匯總至聯合作戰司令部下屬聯合情報作戰中心，再由聯合情報作戰中心將需求提交至國家聯合作戰與情報中心，國家聯合作戰與情報中心進行優先排序、確定收集計劃、分配收集任務、裁決需求沖突，這種流程時延之長可想而知。因此，美軍已開始進行航天偵察調整變革，典型的是嘗試采用任務式指揮模式［18］。任務式指揮要求盡量實施分散化指控，下級指揮員能夠根據上級意圖獨立行動，以創造性的方式跨域整合作戰行動，這就要求航天偵察力量不是被動地等待部隊提出需求，而是要緊密跟蹤戰場態勢，主動為作戰部隊推送所需的情報信息。

3.天基信息支援體系建設

天基信息支援服務的用戶是各種地面力量，因此除了發展各種類型偵察衛星外，天基信息支援體系建設更應注重開發航天偵察數據的處理傳輸分發網絡、建設適合部隊使用的數據服務和應用終端。例如，美國開發的“分布式通用地面系統”可從天基平臺（偵察衛星和GPS衛星等）、空基平臺（偵察機等）、地基平臺（地面和生物傳感器等）共600多種信息源獲取數據，進行遠程數據分析處理并分發給用戶，已配屬到陸、海、空三軍營級及以上部隊，實現了信息接收、傳輸、處理、應用的高度集成。

天基信息支援體系建設中，當前難點問題集中在數據處理部分。由于智能化程度不高，目前衛星圖像判讀多數需要人工參與完成，效率低、易出錯。在馬航事件中，數字地球公司把該公司5顆衛星獲取的一百萬平方千米高分辨率衛星圖像發布到Tomnod網站，邀請數百萬志愿者進行判讀，凸顯了航天偵察圖像數據處理的復雜度。另一方面，日益增多的偵察衛星情報數據人工判讀很可能形成不一致的結果，這種不一致性也容易讓指揮員產生困擾，嚴重時將影響軍事行動指揮。

三、天基信息支援關鍵技術

天基信息支援的關鍵技術涉及任務規劃技術、數據傳輸分發訪問技術、數據融合處理技術、應用終端技術等。隨著世界信息化技術的不斷進步，這些關鍵技術也變得越來越成熟，但還遠遠未達到能夠普及應用的程度。天基信息支援的關鍵技術迫切需要創新性或顛覆性發展?！耙粋€國家從事生產的方式，就是他從事戰爭的方式”。回想20年來世界最大的變化發生在哪個領域？毫無疑問是互聯網領域。智能手機和網上購物的普及，使得日常生活和社會生產的面貌發生了根本性改變，這種改變必然將影響戰爭進行的方式，這是不以人的意志為轉移的?；ヂ摼W技術的普及運用為天基信息支援技術創新提供了新途徑。

首先，智能手機的普及，使得廣大民眾免費接受了信息化平臺的培訓，這種信息化平臺完全可以擴展到天基信息支援業務。以智能手機最為典型的導航地圖和微信應用為例，主流的手機導航地圖軟件都集成了地理信息系統、衛星遙感圖像和衛星導航功能，并能夠實施更新態勢，只要加以改造，就是一個很好的單兵作戰支持系統。廣為使用的微信集成了各種類型的通信功能，封裝了大量信息源和知識庫，只要加上衛星通信等功能，就能夠變成性能優越的指揮終端，指揮人員可針對戰場上出現的新情況靈活快速地組建朋友圈進行在線交流決策，從而大大增強指揮機構的靈活性和決策效率。

其次，網上購物、搜索引擎等軟件的成功經驗也可以用到天基信息支援指揮模式上。以網上購物為例，阿里巴巴的淘寶網用一個入口實現了各種信息的靈活檢索和排序，用戶能夠快速地定位所需購買的商品。同時，淘寶網還支持個性化服務，主動推送用戶需要的產品，使用的越多、推送的信息越準確。如果把各種天基信息支援服務像商品一樣掛在網上，由用戶定制訪問，同時后臺收集用戶使用偏好，主動推送個性化服務，無疑將極大提升天基信息支援服務的用戶體驗。因此，網上購物軟件很適合改造為天基信息數據服務中心。

當然，由于軍事和民用差別很大，把現有的智能手機、網上購物思想移植到軍事領域還需要突破很多關鍵技術，比如云服務技術、信息融合處理技術、信息共享分發技術、信息安全技術等，但鑒于很多技術在民用領域已十分成熟，這種改造總體是可行的。一旦改造成功，必將使天基信息支援運用邁上新的臺階。

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