盤點美軍太空信息支援系統

李大光

8月9日，美國副總統彭斯在美國五角大樓宣布了一個計劃，爭取到2020年成立美軍第六大軍種“太空軍”。計劃包括建立太空發展機構、發展太空作戰部隊、立法支持創建計劃、建立太空司令部等。按照彭斯公布的計劃，特朗普將呼吁美國國會在未來五年撥款80億美元支持太空部隊的建立。雖然特朗普經常放煙幕彈，也經常恣意行事，但是這次組建天軍構想里面絕對是有實質內容，下面就陸續盤點美軍太空武器裝備。本文盤點美國太空力量太空信息支援系統發展現狀。

一、天基信息感知系統

近幾場高技術局部戰爭的實踐表明，現代作戰離不開天基信息系統的支持。經過幾十年不遺余力的發展，美國目前已經建成了包括信息獲取類航天裝備、信息傳輸類航天裝備、時空基準類航天裝備在內的種類齊全、體系較為完善的天基信息系統，為戰略決策、武器裝備系統和作戰部隊提供情報信息、通信廣播、偵察監視、導航定位等支持，極大地提高了美軍的作戰能力。

美國天基電子偵察力量是美軍事情報力量體系的重要支撐，在大國戰略博弈尤其是近30年美發動和主導的局部戰爭或海外軍事行動中發揮了重要作用。美國建有覆蓋全球、分辨率高，可進行全天時、全天候偵察的衛星偵察系統。目前，美軍太空力量在成像偵察方面主要有5顆“鎖眼”、3顆“長曲棍球”、3顆“未來成像體系”等多個系列軍用衛星，電子偵察方面有3顆“水星”、5顆“先進獵戶座”、4顆“軍號”等衛星，海洋監視方面有12顆海軍海洋監視衛星。美國天基電子偵察力量是美軍事情報力量體系的重要支撐，接受國家偵察局和美軍戰略司令部的組織管理，同時接受國家安全局、中央情報局等部門的業務指導。

美國電子偵察衛星已發展至第五代。現有3代7型43顆在軌服役，形成了遍布地球高中低軌的天基電子偵察裝備體系。從軌道分布看，“大酒瓶”“水星”“顧問”3型13顆同步軌道衛星全天時監視緯度較低地區，“號角”1型6顆大橢圓軌道衛星重點監視北半球高緯度地區，“雪貂”D、“海洋監視系統”“天基廣域監視系統”3型24顆中低軌道衛星，重點監視全球范圍內的艦船及電子目標；從載荷能力看，主要偵收防空反導雷達、導彈遙測和微波通信信號；從偵察頻段看，覆蓋100MHz至25GHz范圍內的電磁信號。

研制“間謀衛星之王”。2013年12月，美國五角大樓設計出一顆巨型間諜衛星，名為“薄膜型光學即時成像器”（MOIRE ）。它可以一次性捕捉地球40%的地表的圖像，并能夠在任何時間傳輸世界上任何地點的實時高分辨率視頻與圖像。堪稱“間諜衛星之王”的MOIRE衛星由美國國防高級研究計劃局設計，所采用的技術能夠讓太空望遠鏡的性能和精確度翻幾倍，同時降低制造成本。MOIRE衛星利用巨型膜，發射時折疊在一起，進入軌道后展開，展開后的直徑達到68英尺（約合20米）。目前，體積最大的地面望遠鏡的口徑大約只是這一尺寸的一半。

2015年10月，美國家偵察局（NRO）的NROL-55任務將一組2顆海洋監視衛星成功發射升空入軌。這兩顆衛星是美軍“天基廣域監視系統”（SR-WASS）的第七組衛星，主要用于對海洋艦船的探測和監視。美國計劃將制造12至24顆新型間諜衛星，將是美國現有間諜衛星數量的2至4倍。新一代間諜衛星體積更小，造價也更低，目前已經開始部署。這項研制新型衛星的計劃被命名為“未來圖像建筑工程”，目的是通過衛星為美國空軍從事間諜活動的國家偵察局和美國國家安全局之間建立起密切的合作關系。這兩個機構一旦聯手，可以使美國當局搜集情報的能力天下無敵。美國科學家聯合會認為，這是美國“情報史上耗資最大的計劃”。另外，美國軌道ATK公司的“米諾陶”-1（Minotaur-1）將在2018年底前發射美國家偵察局（NRO）秘密衛星。

研發部署最新“天基紅外系統”衛星（SBIRS）。SBIRS衛星是美空軍下一代導彈預警衛星，將替代之前的“國防支援計劃”（DSP）系統，計劃由4顆地球同步軌道衛星和2個大橢圓軌道探測載荷組成。目前，美國正穩步推進高軌天基紅外導彈預警衛星系統（SBIRS）和低軌空間跟蹤監視系統（STSS）建設，替代DSP導彈預警衛星系統，以實現對彈道導彈目標在助推段、自由段和再入段的全程跟蹤和識別，將具有“對全球任何時間、任何地點發射的彈道導彈進行預警和全程偵察、跟蹤、摧毀”的能力。美空軍第三顆“天基紅外系統”（SBIRS GEO-3）導彈預警衛星2017年1月20日搭乘“宇宙神”5-401型運載火箭從卡納維拉爾角成功發射。 GEO-3衛星也將成為Block 10地面系統控制下開始運行的首顆衛星。Block 10系統在2016年12月2日完成接收，已開始采集來自SBIRS衛星和DSP衛星的導彈預警數據以及指揮與控制數據。GEO-4衛星計劃于2017年11月9日發射，此外還將在2021年和2022年分別發射2顆額外的衛星，即GEO-5和GEO-6衛星。

從信息獲取類衛星未來發展來看，成像偵察衛星將向采用超頻譜成像技術和天基雷達成像技術的方向發展，以提高其探測、分辨偽裝和模糊目標的能力，其尺寸一方面向更大的方向發展，如正在研制的“鎖眼-13”成像偵察衛星的重量將達20噸，另一方面向小衛星方向發展，建設小衛星探測網，以實現全球覆蓋，如“2l世紀技術衛星”星座由8顆衛星組成，組網后雷達的等效孔徑可達500平方米。電子偵察衛星將向多功能、長壽命、實時性強、適應范圍廣等方向發展，采用電子偵察與照相偵察相結合、被動式偵察與主動式偵察相結合，進一步提高星上電子偵察設備的信號處理能力與處理速度，增強其抗干擾、變軌機動和抗摧毀等能力。而導彈預警衛星則是繼續發展“天基紅外系統”。“天基紅外系統”將在幾年內部署完畢，屆時可在導彈發射后二十秒內將警報信息傳送給地面部隊。

二、天基信息傳輸系統

天基信息傳輸系統，主要是指借助通信衛星進行遠距離中繼的信息傳輸系統。軍用通信衛星的應用，促使軍事通信進入了全球化、實時化的新時代。通信衛星在衛星大家族中占有重要位置，到2011年12月31日，世界各國發射6439個航天器，其中衛星（包括空間探測器）為5940顆，而（軍用、民用及商業應用）通信衛星就有1882個，占航天器總數的29.2%以上和衛星總數的31.7%以上。盡管大多數通信衛星主要被用于國際間或地區（或國家）內部的民用通信和衛星電視節目轉播等領域，但同樣可以用于軍事信息傳輸，完成軍事衛星通信任務。

在信息傳輸類航天裝備建設方面，美國已建成覆蓋地球靜止軌道、大橢圓軌道和中低軌道的包括通信衛星、廣播衛星和數據中繼衛星在內的天基信息傳輸系統，能夠全面支持戰略戰術通信、數據中繼和移動通信。目前，美國在軌的信息傳輸類衛星30多顆，包括“國防衛星通信系統”“軍事星”“特高頻后繼星”“全球廣播系統”“過渡型極軌通信衛星”“寬帶全球衛星通信系統”以及搭載在“特高頻后繼星”上的“全球廣播系統”等，這些衛星是美國現代軍事信息傳輸網絡的重要組成部分。其中被稱為第三代“軍事星”的“先進極高頻”通信衛星的設計壽命為15年，采用相控陣天線技術，在第二代“軍事星”的基礎上，增加了擴展數據率載荷。1顆“先進極高頻”的容量高于目前在軌的整個“軍事星”星座的容量，而且具有很強的抗干擾、防偵聽、防截獲、抗毀傷能力，能夠滿足實時圖像、戰場地圖和跟蹤數據傳輸等戰術通信需求。

作為美軍第三代軍事通訊衛星，“先進極高頻通訊衛星”采用星間鏈路（不同在軌衛星間的互聯）技術、星上處理技術等，能根據用戶優先級別來提供點對點通信以及網絡服務。該系統有非常強的戰場生存能力，即便在地面控制站被破壞后，整個系統仍能自主工作半年以上。“先進極高頻通訊衛星”的質量為2500～3000kg，可同時提供50多個信道，每個信道數據率8Mb/s，總通信能力375Mb/s（約合45兆每秒），設計壽命為10年。衛星覆蓋范圍為南北緯65度間，總通信能力比現有的“軍事星”大10倍，數據傳輸速率高6倍。高速的傳輸率可以做到實時畫面、戰場地圖和目標數據。“天基太空監視系統衛星”，搭載一臺重達227公斤的先進數字照相機，鏡頭可迅速旋轉，能及時定位并拍攝重要太空物體的圖像。主要目的是預警和防范對美國衛星的破壞活動，從而增強美軍對其太空資產的保護能力。2015年1月和9月，美國相繼發射“移動用戶目標系統”（MUOS）第3顆和第4顆星，完成MUOS初始星座構建；7月，第7顆“寬帶全球衛星通信”衛星（WGS-7）順利發射并傳回首批信號；同月，已入軌的3顆“先進極高頻”（AEHF）通信衛星開始初始運行，至此，美國寬帶、窄帶和受保護等新一代軍事通信衛星系統全部完成了初始星座構建并逐漸取代上一代系統。

研發用于跟蹤高超聲速武器的天基微型傳感器。2017年3月27日，美國導彈防御局（MDA）發布“用于跟蹤高超聲速滑翔飛行器的天基微型傳感器實驗”信息征詢。MDA計劃利用兩顆基于模塊化設計、開放式系統架構和通用用戶界面的50千克級低軌衛星，驗證傳感器、光學設計、通信和指向精度等。該衛星的主要指標包括：單星總質量不超過50千克；設計壽命目標為5年，至少為2年；軌道高度不大于1000千米；可接近實時地向地面系統提供跟蹤數據，精度能夠滿足彈道導彈防御系統（BMDS）作戰需求；衛星能夠安裝于通用多衛星適配器上，以分攤發射成本。

從通信衛星未來發展來看，針對在軌的通信衛星存在通信帶寬有限、中繼轉發易受干擾、信號捕獲時間長、信號功率小等問題，將采用射頻和激光通信、極高頻抗干擾技術、星上基帶處理技術，逐步實現開放體系、接口標準化、戰術終端輕小型化，同時發射新型通信衛星。計劃采辦4顆通信容量430比特/秒、最大用戶傳輸數據率8.2兆比特/秒的“先進極高頻”通信衛星取代“軍事星”系統；計劃采辦6顆通信容量為2.1—3.6吉比特/秒、工作在x波段和Ka波段的“寬帶全球衛星通信”系統取代“國防衛星通信系統”；發射6顆“移動用戶目標系統”衛星系統取代“特高頻后繼星”，為美軍提供強大的全球戰術窄帶衛星通信業務，為地面人員提供類似移動電話式服務。

三、衛星導航定位系統

在時空基準類航天裝備建設方面，美國主要發展全球定位系統（Global Positioning System.GYS）。該系統可以為全球陸海空天用戶提供全天候、全天時、連續實時的空間和時間基準，是作戰指揮控制、兵力機動、火力打擊特別是精確打擊的關鍵支撐，已經成為美軍支援和保障軍事行動不可或缺的手段。美國軍方用的GPS精度1米左右，提供給民用和北約的為10米左右。目前在軌服役的是GPSⅡ系列衛星，包括GPSⅡA、GPSⅡR、GPSⅡR-M、GPSⅡF等。與此前的GPS衛星相比，GPSⅡF衛星的硬件更先進，增大了信號功率并實現了導航信號功率可調的目標，其導航定位精度更高，抗干擾能力更強。GPS目前有包括備份星在內的31顆衛星在軌運行通信衛星系統，是目前在軌數量最多、使用范圍最廣泛的衛星系統。

持續研發和發射導航衛星。針對目前存在的易受敵方干擾、易受遮蔽影響、控制中心生存能力有限等問題，將采用抗干擾信號處理技術、自適應調零天線技術、組合導航技術、衛星自主生存技術等。為了提高導航戰能力，確保先進性，增強國際市場競爭力，美國除了在未來繼續發射10顆GPSⅡF衛星外，正在研發能為美軍提供更多信號以提高精度和關鍵的抗干擾能力的新一代導航衛星GPSⅢ。2016年2月，美國發射第12顆GPS-ⅡF衛星，實現全部GPS-ⅡF衛星部署，GPS現代化改進計劃完成第二階段任務。5月，美空軍分別授予波音、洛馬和諾格公司生產就緒度可行性評估合同，演示驗證建造下一批GPS-Ⅲ衛星的能力。美空軍此次提出要采用彈性設計建造未來GPS-Ⅲ衛星，設計要求包括在軌重編程、在軌升級以及可增加新信號或新任務的能力。

美國軍用衛星系統網絡化態勢日趨明顯。近年來，美國積極推動軍用衛星系統朝著網絡化方向發展，使部署在不同軌道、執行不同任務的航天器及其相應的地面系統聯接起來，并與陸、海、空中的相關系統，組成一體化的指揮、控制、通信計算機、情報、監視與偵察體系，實現信息的快速獲取、融合和分發。根據設想，美空軍2025年將通過星間通信、星上數據處理和信息融合，建立功能完善、攻防兼備的“太空網”。此外，美空軍還在研發可快速將衛星發射入軌的小型衛星發射器，在未來空間沖突中可以快速更換受損的關鍵衛星。

四、太空感知和攻防武器裝備軟件系統

推出“智能太空”系統。據洛克希德·馬丁公司網站2017年4月4日報道稱，越來越多的衛星系統所有者和運營商需要新的能力，以保護他們的太空資產和任務。洛克希德·馬丁公司為滿足這一需求，推出了一款為軍、民、商和國際客戶提供傳感器數據處理、太空感知、指揮控制以及太空作戰管理能力的系統——iSpace（智能太空）。iSpace系統軟件可分派、處理和關聯來自全球政府、商業界和學界傳感器及指揮中心的數據。從光學、雷達，紅外和無線電傳感器獲取信息后，iSpace系統會自動向用戶提供相關的實時信息，并給出最佳的行動路徑。iSpace系統先進的分析和融合功能使其可以主動管理各類太空事件，如碰撞、機動、解體、發射和共軌威脅。iSpace系統架構以網絡為中心，具有開放性和可擴展性，能為用戶配置可快速集成到各種環境中的直觀顯示器，進行建模、仿真、實驗或操作使用。在iSpace系統的開發過程中，洛克希德·馬丁公司充分借鑒了美國政府多個項目（如“太空籬笆”、戰區管理核心系統、指揮控制戰斗管理和通信等）積累的在太空、空中、海上和導彈防御方面的經驗。

持續升級航空航天作戰中心武器系統。2017年4月26日，美國空軍物資指揮部已授予了雷聲公司初始價值高達3.75億美元的合同，以在六年內維持和實現航空航天作戰中心武器系統（AOC WS）的現代化。根據合同，雷聲公司將更新現有的AOC WS基準軟件，并開發和部署新的軟件升級，以改善航空航天的指揮和控制作戰。航空航天作戰中心為美國空軍提供戰略能力，擁有全球22個地區的操作員，使用AOC WS通過所有空軍指揮和控制飛行器的關鍵任務。

研發完善太空測試與訓練環境系統。定期舉行軍事演習是美軍能力建設的關鍵環節，這在太空防御或作戰能力方面的建設也不例外。2017年4月17日至21日，美國空軍舉行首次“太空旗幟”演習。隨著本系列演習的逐步成熟，軍事行動場景、威脅、環境以及武器系統的建模仿真將更加真實。美軍方認為，美軍需要一種太空測試與訓練環境，真實的或模擬的，統一指揮太空和網絡系統，提供全球作戰效果。美軍需要在戰役級、戰術級實施作戰管理和指揮控制的新系統，而“太空旗幟”將為全面描述未來系統必須提供的能力指出方向。

2020年前，美國在天基偵察監視能力、通信保障能力、導航定位能力等方面將有較大提升，具備較為完善的太空信息支援能力。在天基偵察監視能力方面，將部署精度更高的光學成像和雷達成像衛星，探測識別地面小目標、機動目標的能力進一步增強。“天基紅外系統一高軌道”7顆衛星部署完畢，太空跟蹤與監視系統部署10余顆衛星，“太空籬笆”系統進一步完善并全面形成能力。同時，將部署由20～30顆雷達跟蹤衛星組成的衛星集群，具備穿透偽裝層、高靈敏度、連續不間斷實施偵察的能力。在天基通信保障能力方面，將建設和使用基于激光通信系統的太空信息網絡，“寬帶全球通信衛星系統”和“移動用戶目標系統”通信衛星升級完善，天基通信保障能力進一步提升。在天基導航定位能力方面，第三代GPS完成16顆衛星的在軌部署，系統定位、定時精度分別接近0.3米和1納秒，抗干擾能力較第二代GPS成倍提升。

（作者單位：國防大學聯合勤務學院）