空間態勢感知能力發展啟示

唐勻龍，許厚棣，鈕俊清，任清安

(1.中國電子科技集團公司第三十八研究所，安徽 合肥 230088；2.孔徑陣列與空間探測安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230088；3.駐中國電子科技集團公司第三十八研究所軍事代表室,安徽合肥 230088)

0 引 言

空間資源的開發利用能力能體現一個國家的綜合科學技術水平,關系著國家安全和利益,成為目前世界主要航天大國的核心發展方向。世界許多航天國家將發展空間技術作為國家重要安全發展戰略，不斷制定和調整航天政策和戰略方向布局，引領本國未來航天技術快速發展。天地一體化空間態勢感知裝備與技術的快速發展應用使得透明化成為空間技術發展的新趨勢。軍事航天技術裝備、核心傳感器技術的快速發展明顯加快了空間軍事化進程，各國持續加強推進各自空間作戰技術演練，以應對潛在的空間沖突，多項航天、雷達傳感器等前沿科學技術的突破，推動著空間軍事能力的變革。

美國空軍近年來在空間作戰能力建設方面動作頻發，如調整、優化現有機構組成和任務管理流程、開發實施空間作戰體系架構、跨部門聯合太空作戰中心[1]更名為國家太空防御中心并正式投入運行、創辦“太空旗”新型軍事演習等，這些重要事件值得關注。

俄羅斯高度重視空間環境安全和航天技術發展，為了加強其在空間領域的戰略利益，俄羅斯始終將軍事航天技術作為國家安全戰略優先發展，以空天防御、攻防兼備引導裝備體系發展，以應對太空軍事化變革，逐步打造集航空航天、防空防天于一體的空天力量體系。2016年3月，俄羅斯發布的《2016—2025年聯邦航天規劃》草案中突出強調,在接下來的十年，政府將在航天技術重大項目中投入14 060億盧布，用于加速核動力發動機、軍用衛星、超重型運載火箭等在內的各項航天計劃的發展，最大化發揮其航天領域的傳統優勢，重塑俄羅斯航天技術大國形象。

歐洲為維護自身空間戰略利益，近年來采取了一系列措施，加快發展產業結構，通過建設強大的航天工業和空間基礎技術來逐步增強其在空間技術領域的競爭力。歐盟發布的《歐洲航天戰略》中提出，要增強在安全空間環境下進入和利用空間資源的自主性，確保歐盟航天基礎設施的安全性及能力恢復，提升空間監視能力和目標持續跟蹤能力，加強歐洲對關鍵空間基礎設施面臨賽博安全風險的感知預警能力。

日本近年來積極布局未來空間軍事技術能力的發展戰略方向。2015年1月9日，日本發布最新的《宇宙基本計劃》，明確以空間安全為核心的戰略目標發展體系，將空間軍事能力應用作為首要發展政策目標。新版《宇宙基本計劃》重點關注偵察、預警、通信、導航以及軍事衛星技術的發展，力求完善其軍事航天技術體系，為提升自衛隊作戰能力提供重要技術支持；重視加強日美空間技術合作，實現與美軍空間能力的有效銜接，在提升航天裝備技術水平的同時深化軍事同盟關系。

1 空間態勢感知體系建設概況

1.1 美國調整空間發展戰略，強化空間領域優勢

美國空軍的發展戰略是“全球預警、全球抵達、全球威懾”，并在此戰略目標的牽引下制定了“全球到達、全球存在、全球感知”的發展構想，且不隱藏其空間作戰意圖，在發展攻防兼備太空武器的同時，大力建設具有彈性體系結構的空間態勢感知系統。

(1) 美國新一代“空間籬笆”首次跟蹤空間目標。2016年1月底，洛克希德·馬丁公司在新澤西“空間籬笆”雷達測試場，首次成功持續跟蹤衛星目標，并完成了端對端雷達閉環試驗。此次試驗為“空間籬笆”項目后續雷達技術能力完善提供經驗，并能有效降低該項目在馬紹爾群島部署全尺寸S波段雷達的風險。2017年美國空軍為該項目申請了1.68億美元的經費預算，新一代“空間籬笆”系統有望在2018年具備初始作戰能力，預計最終耗資16億美元，系統可跟蹤的空間目標數量將由目前2萬個增至20萬個左右[2]。

(2) DARPA正式向美空軍交付“空間監視望遠鏡”。2016年10月，DARPA經過長達7年的系統聯調測試，正式向美空軍交付“空間監視望遠鏡”，標志著該項目正式進入作戰應用階段?！翱臻g監視望遠鏡”口徑約為3.5 m，具備快速探測和大視場監視能力，其部署將有效縮小美國空間監視系統在東半球、南半球的覆蓋盲區，能明顯提升美軍對中高軌空間目標的監視認知能力和反應速度，預計2020年前具備穩定作戰能力，可執行大量深空監視探測任務。

(3) 加快“天基空間監視”后繼系統規劃部署?！疤旎臻g監視系統”(SBSS)擁有強大的軌道監測能力，重復觀測周期短，具備全天候觀測能力。預計2017年前后，SBSS系統第1顆“探路者”衛星將達到其原定的設計壽命期限，美軍后續會采用星座技術(由3顆小衛星構成)替換當前在軌的“探路者”天基空間監視衛星，其部署時間將早于2021年。2017年美空軍已選定軌道科學公司發射的ORS-5衛星來彌補“探路者”衛星服役期滿后美軍空間監視系統能力[3]的缺口。

(4) 持續加強高軌空間態勢感知能力。美國“同步軌道空間態勢感知計劃”(GSSAP)在2014年發射的2顆衛星目前已具備空間作戰能力。美國為了繼續提升其高軌空間態勢感知能力[4]，在2016年8月發射了第3顆和第4顆GSSAP衛星。4顆在軌的GSSAP衛星通過組網形成系統性作戰能力，將進一步支撐美軍空間態勢感知能力向空間目標偵察監視、行動意圖判定等空間軍事作戰領域拓展。

(5) DARPA構建空間太空態勢感知網絡服務體系。 美國正在開展一系列用于提升其空間態勢感知(SSA)能力的研究工作，作為美國預研體系中的骨干力量，DARPA研究的“軌道瞭望”項目[5]擬研究快速獲取和處理多源異構、異質海量空間態勢感知數據的有效技術。截止2016年7月，“軌道瞭望”項目已集成融合處理了7家空間態勢感知數據提供商的實時數據，首次組建了全球最大的SSA“網絡之網絡”服務體系。該網絡體系的建成，將顛覆美軍現有空間目標監視領域收集、處理SSA數據的方式，大幅縮短其空間事件預報與預警時間，并使空間信息使用的精確性與經濟可承受性呈指數級提高。

1.2 俄羅斯全面布局空間能力發展，鞏固空間技術領先地位

2015年7月，俄羅斯發布實施《俄羅斯航天國家公司聯邦法》，該法案廢止了俄航天部門正在進行的政企分離的改革措施，通過組建政企一體的“俄羅斯航天國家公司”實現航天力量體系的集中化管理。2015年8月俄羅斯有效整合了多個軍事部門的力量和資源，建成集航空航天和防空防天于一體的空天作戰力量體系，正式組建空天軍部隊，承擔作戰執勤任務，負責集中統一管理指揮俄空中、空防和反導作戰力量。

俄羅斯“窗口-M”系統陸續部署運行。俄羅斯新型光電系統“窗口-M”[6]于2016年5月陸續開始投入作戰使用，俄軍方首批訂購了8套，4套部署在俄羅斯境內，包括遠東地區，其他4套部署在國外?！按翱?M”系統是目前俄羅斯技術最先進的地基光電空間態勢感知裝備，可識別軌道高度在120～40 000 km、大小10 cm以上的空間目標，將有力支撐俄空天軍空間攻防作戰任務。俄羅斯擬用4年的時間，再建設超過10套新型“窗口”系統，準備部署在阿爾泰以及濱海邊疆地區，屆時俄空間監視能力將進一步提升。

2 提升空間態勢感知能力的技術

目前空間技術主要研究如何進入空間、利用空間和管控空間。近年來，美國等航天大國加快空間技術創新發展步伐，大力推進航天系統體系建設，空間態勢感知能力穩步提升。

(1) 可重復使用運載器技術快速發展。2015年5月20日，美空軍X-37B空天戰斗機成功進行了第4次飛行試驗任務，重點對攜帶的有效載荷開展技術驗證，試驗表明X-37B空天戰斗機開始轉向作戰應用領域拓展。美國軍方正在積極聯合發射聯盟研究新一代可重復使用的火神運載火箭，擬實現運載火箭第一級發動機和上面級的可重復使用能力。DARPA研究的“試驗性太空飛機”項目完成轉階段研制工作，擬開展可重復使用子級樣機的研制工作；目前俄羅斯正在開展水平返回式(將火箭發動機和渦輪發動機組合)可重復使用運載火箭的研制工作?？芍貜褪褂眠\載器技術快速發展，大力促進了態勢感知能力經濟的可承受性。

(2) 光學成像技術的創新研究應用。美國科學家研究應用圖像重構技術，利用單顆或多顆空間偵察衛星對某一目標的多張觀測圖像進行后期合成處理，該技術在不改變空間偵察監視衛星硬件的基礎上，可將圖像分辨率提升近5倍，技術的應用能夠迅速提升美國軍事偵察以及空間態勢感知識別的能力。此外，2016年美國洛·馬公司與加州大學共同研究微縮干涉光學成像技術 (DARPA和NASA聯合投資項目)，擬采用微縮陣列(由多部微型干涉儀組成)進行干涉成像，技術可上百倍降低當前光學成像系統的尺寸，并顯著提升成像質量。先進光學成像及處理技術的發展應用，可使空間目標監視系統目標識別更加細致。

(3) 導航衛星體系構成逐步完善。世界主要航天國家高度重視導航衛星技術的發展應用，目前美國(GPS導航衛星)、俄羅斯(GLONASS統)、歐洲(伽利略)以及中國(北斗導航系統)部署了具備實際應用能力的衛星導航系統。美國于2016年2月成功發射最后一顆GPS-2系列的改進型衛星(GPS-2F)，該衛星導航精度高，抗干擾性能強。此外，美國正在加緊研制下一代GPS-3導航衛星系統，首顆衛星已完成全面熱真空環境測試，截止目前尚未發射。俄羅斯于2016年2月成功發射一顆GLONASS-M衛星，目前有8顆處于存儲待發狀態的同型號衛星。各國導航衛星組網的逐步完善，將極大促進空間監視系統的定位精度和抗干擾性能的提高。

(4) 軍事通信衛星技術逐漸發展完善。美國、俄羅斯等航天軍事強國以先進的軍事衛星通信技術為引領，大力構建實用性強的軍事衛星通信系統。美軍新一代窄帶衛星通信系統MUOS，目前在軌運行的有4顆主星和1顆備用星。2015年7月，美國新一代寬帶衛星通信系統WGS-7發射成功，相較于之前部署的WGS衛星，WGS-7對衛星載荷進行了系統性升級改進，可使美國及其盟友的通信帶寬數量增加17%。受保護的通信衛星系統AEHF，前3顆衛星目前已在軌工作運行，計劃在2017年、2018年和2019年分別發射第4、5、6顆衛星。俄羅斯一方面對現有“信使”和“箭”系列衛星通信星座進行擴充，另一方面加緊升級改造新一代“信使”低軌衛星的通信和數據傳輸系統，并計劃在未來幾年內部署機要通信衛星系統。

3 發展啟示

美國和俄羅斯的空間態勢感知裝備體系有著明確的需求和發展目標，以國家空間利益和最緊迫的需求為出發點，對現有的空間監視裝備進行升級改造，并大力研發部署新型空間目標監視設備；同時對“聯合空間作戰指揮中心”進行現代化改造，提高其指揮控制能力。從美俄空間技術發展脈絡中，可以得到如下幾點啟示。

(1) 預警衛星系統能力拓展延伸,美國和俄羅斯部署的預警衛星系統開始從戰略預警向戰術預警拓展。美國目前共有8顆在軌運行的反導預警衛星，包括2顆低軌試驗衛星、2顆“天基紅外系統”(SBIRS)衛星和4顆第3代“國防支援計劃”(DSP)衛星，對中段飛行的彈頭目標具有較強的跟蹤和識別能力。2015年11月17日,俄羅斯新一代“集成空間系統”(EKS)的核心導彈預警衛星 “凍土” (首顆)成功發射，并計劃在2020年前再發射6顆同型號衛星。EKS系統不僅能大幅度提升俄對其他國家彈道導彈發射的探測能力，而且憑借其穩定的跟蹤能力和強大的信息處理能力，使俄羅斯反導武裝力量具備了快速反應以及決策執行能力。

(2) 空間軍事化進程加快，美軍空間技術思維已從“空間是一種支撐”向“空間是一個作戰域”的轉變，未來世界任何重大軍事沖突都有可能延伸至空間領域。近年來許多國家致力于發展軍事航天力量，在如何進入空間、如何利用空間、如何管控空間等領域不斷加大投入力度，空間軍事化進程明顯加快。2017年4月，美空軍首次舉行“太空旗”訓練演習，美空軍太空司令部贊譽其開創了歷史新紀元；同年8月空軍舉行第2次“太空旗”訓練演習。

(3) 加快發展空間態勢感知多源數據融合處理技術，多源數據融合處理技術可大幅度提升美軍空間態勢感知能力，使空間事件的預報與預警時間從幾周縮短到幾小時，顯著提高空間態勢感知數據利用率，提升威脅判別的實時性和準確性。2016年DARPA 的“軌道瞭望”項目，創建了新型空間數據采集平臺，組建了全球最大的SSA網絡服務體系，并運用大數據技術融合處理了7家空間態勢感知數據提供商的實時數據，多源融合處理結果可提供更準確、更完整、更真實有效的空間態勢圖，為美軍空間態勢感知能力提升帶來革命性變化。

(4) 人工智能技術用于分析太空傳感器數據，洛·馬公司宣布將啟用NEC公司的人工智能軟件分析太空傳感器數據。NEC公司副總裁表示，人工智能技術的應用有利于增強空間態勢領域的安全性和運行效率。NEC公司和洛·馬作為所在行業技術的領導者，二者強強聯合有利于探索人工智能如何改進空間態勢信息產品的建設。

(5) 加強空間態勢感知領域國際與商業合作，為了最大限度地獲取各類空間態勢信息，美軍已與近50家衛星發射服務商和運營商簽署領域合作協議，美國軍方將獲得的空間目標監視數據與衛星服務商和運營商通過遙測、跟蹤獲得的衛星真實軌道數據進行對比分析，用以提高其空間目標監視能力。為了進一步加強信息共享力度，截止2016年12月，美國已與世界上11個國家和2個國際組織(歐洲氣象衛星應用組織和歐洲航天局)簽署了空間態勢感知信息共享協議，并建立空間態勢感知數據分享聯盟。

(6) 不斷拓展軍民融合的范圍，對地觀測、圖像、導航等不同類型應用衛星和光電傳感器不僅可支持軍事作戰，還可以廣泛應用于經濟和社會其他領域，目前是軍民融合發展的重要領域之一。美國空軍正在開發空間作戰概念，通過日常性地利用盟國和商業的太空態勢感知信息，逐步驗證核實、制定、細化共享數據源準則。2017年5月19日，美國戰略司令部司令在國會表示，當年夏天美國太空態勢感知將開始融入商業數據；空軍航天司令部司令表示，融入商業數據是軍方聯合商業部門開發下一代戰場管理指揮控制系統的重要環節。美國防部和NASA都在積極開展相關研究，盡管研究側重點不相同，但演示的技術很多是具有共性的。同時美國通過商業搭載、分布式手段等將太空能力分散布置在不同軌道、不同用途的平臺上，使空間監視能力去中心化，以體系協同對抗可能的不對稱打擊，以增強空間監視系統的安全性、抗毀性。此外，許多商業技術團隊正在研究軌道碎片清除、在軌裝配等空間先進技術，目前這些技術的使用界限比較模糊，但其軍事應用前景值得關注。

4 結束語

目前主要航天國家加速推進空間態勢感知能力體系建設，積極構建天地一體、覆蓋全軌道的空間態勢感知系統，實現探測目標更小、監視時效更強、軌道精度更高、目標識別更細、作戰響應更快的空間態勢感知能力。未來大數據技術、人工智能、多源數據融合處理等技術將成為空間態勢感知系統建設的熱

點問題，加強空間態勢感知的國際與商業合作將成為發展的主流。此外，開展軍民融合，通過整合來自政府、軍事部門、商業團體組織和科研單位的空間目標監視數據，實現空間監視數據的全面、高效利用也是值得重點關注的方向。

[1] 杜小平,李智,王陽,等.美國太空態勢感知能力建設研究[J].裝備學院學報,2017(3):67-73.

[2] 劉海印,曹秀云,林飛.2016年美軍空間態勢感知能力建設及發展動向分析[J].中國航天,2017(2):9-12.

[3] 湯澤瀅,黃賢鋒,蔡宗寶.國外天基空間目標監視系統發展現狀與啟示[J].航天電子對抗,2015,31(2):24-26.

[4] 陸震.美國空間態勢感知能力的過去和現狀[J].兵器裝備工程學報,2016,37(1):1-8．

[5] 王璐菲.DARPA“軌道瞭望”項目集成史上最大規?？臻g傳感器網絡[J].防務視點,2016(10):62-63.

[6] 李樂工.俄羅斯導彈防御系統裝備建設[J].現代軍事,2017(5):79-82.