美國彈性軍事航天體系戰(zhàn)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(zhàn)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(nèi)外部環(huán)境和空間安全觀的轉(zhuǎn)變，美國軍事航天發(fā)展戰(zhàn)略出現(xiàn)了重大調(diào)整，從注重提升衛(wèi)星系統(tǒng)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(zhuǎn)變，同時注重彈性對于作戰(zhàn)任務(wù)保證方面的重要性。

一、美國提出彈性軍事航天體系戰(zhàn)略的背景

目前，美國認(rèn)為國際空間安全環(huán)境是“對抗”逐步升級，各類反衛(wèi)星武器（如動能、激光、共軌等）、通信干擾機、GPS干擾機和網(wǎng)絡(luò)攻擊的出現(xiàn)使空間系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低，空間環(huán)境日益擁擠，數(shù)量不斷增加的衛(wèi)星和空間碎片、電磁頻譜競爭等對衛(wèi)星系統(tǒng)的危害非常嚴(yán)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(yè)帶來了更大壓力和沖擊，影響到美國航天工業(yè)基礎(chǔ)的健康發(fā)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(tǒng)的采辦問題一直困擾著美國軍方。同時，美國認(rèn)為不論自己天戰(zhàn)能力有多強大，只要存在空間依賴性的短板，敵方必然會發(fā)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(jīng)不起推敲的悖論，美國開始將維持空間的安全和穩(wěn)定作為美國最大的利益。

二、彈性的概念與內(nèi)涵

近年來，美國出臺的多份戰(zhàn)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(fā)展的重點。美國軍方、學(xué)術(shù)界和企業(yè)界都對如何構(gòu)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(zhì)上看，美軍的體系轉(zhuǎn)型是以空間威懾理論為指導(dǎo)，以提升體系彈性為目標(biāo)，以分散為途徑，利用信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將物理分散的系統(tǒng)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(xiàn)彈性體系有5種途徑：

（1）結(jié)構(gòu)分解：是由多個以無線方式相互作用的模塊提供單一系統(tǒng)的功能。具體說，分解是將一個系統(tǒng)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(tǒng)的能力。分解通過多個子部分在軌道上相互作用，整體實現(xiàn)單一型衛(wèi)星的能力。這種方法具有一定的潛在優(yōu)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(wèi)星；降低有效載荷質(zhì)量，增加發(fā)射選擇。

（2）功能分散：是將一顆衛(wèi)星上的多個載荷或多項任務(wù)分散到多個衛(wèi)星上。具體說，功能分散是將以前一個系統(tǒng)上的多個傳感器或截然不同的子任務(wù)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(biāo)的難度。目前已在體系中運用了這種類型的分散，如氣象衛(wèi)星系統(tǒng)和“過頂持續(xù)紅外”系統(tǒng)，但這是為了提供必要的地理覆蓋。例如，氣象衛(wèi)星系統(tǒng)部署在兩種軌道上，地球靜止軌道氣象衛(wèi)星可提供持續(xù)區(qū)域覆蓋，極軌氣象衛(wèi)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(wù)要求又能實現(xiàn)彈性目標(biāo)。

（4）多域分散：是將能力分散于海、陸、空、天、網(wǎng)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(xié)同運用地基雷達(dá)和過頂持續(xù)紅外傳感器提供發(fā)射探測和導(dǎo)彈跟蹤能力。這可能是最具彈性的方法，但必須精心設(shè)計，使之成為高效費比的解決方案。可以設(shè)計多個系統(tǒng)協(xié)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(zhàn)術(shù)解決方案。與采用并行方式開發(fā)的冗余/替換系統(tǒng)相比，橫跨多域分散空間能力具備固有的應(yīng)急響應(yīng)能力。

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

2015年版白皮書將彈性的內(nèi)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(nèi)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(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略防護衛(wèi)星通信分散。例如，將戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略防護衛(wèi)星通信分離，可幫助減少危機或沖突中非受控風(fēng)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(tǒng)的復(fù)雜性，使其更容易實現(xiàn)其他彈性特征。在這方面，分散是一種達(dá)到目的的方法，而不直接增加彈性，但允許彈性更容易實現(xiàn)。

（2）分布

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

（3）多樣化

多樣化的定義是以多種方式為相同的任務(wù)服務(wù)，使用不同平臺、不同的軌道或系統(tǒng)，以及商業(yè)、民用或國際合作伙伴的能力。以天基定位、導(dǎo)航、授時（PNT）為例，即使主要方式被拒止，不同性質(zhì)的其他天基PNT系統(tǒng)可以用來確保作戰(zhàn)人員獲得至少一個天基PNT能力。隨著大量的商業(yè)和國際參與，其他領(lǐng)域（如通信和情報監(jiān)視偵察領(lǐng)域）也將產(chǎn)生相似的趨勢。多樣化結(jié)合彈性的其他要素（擴散和欺騙）可以用來創(chuàng)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(tǒng)和盟國所依賴的空間系統(tǒng)的安全，在任何作戰(zhàn)環(huán)境或條件下，按照所需的數(shù)量和質(zhì)量提供任務(wù)支持。這包括美國已經(jīng)采取的如干擾防護、抗核加固等傳統(tǒng)措施，還可以擴展到機動性、內(nèi)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(tǒng)來執(zhí)行相同的任務(wù)。例如在寬帶全球衛(wèi)星通信衛(wèi)星（WGS）星座中部署大量WGS衛(wèi)星，或者增加下行和數(shù)據(jù)處理設(shè)備的數(shù)量。如果擴散措施與其他補充的彈性措施結(jié)合，擴散措施的彈性的效益會被放大。通過使用補充的商業(yè)系統(tǒng)、提供備選方案給軍用衛(wèi)星通信，并通過用于商業(yè)系統(tǒng)通信的防護戰(zhàn)術(shù)波形的開發(fā)，擴散可以與多樣化和防護結(jié)合。

（6）欺騙

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

三、彈性的未來發(fā)展

目前，彈性戰(zhàn)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(yù)見，美國軍事航天體系向彈性發(fā)展已成為必然趨勢。未來，美國彈性軍事航天體系戰(zhàn)略的實施必將持續(xù)進行。