美國太空態勢感知能力解析與展望

◎中國航天系統科學與工程研究院 李慧麗

◎中國航天科技集團有限公司 續煥超

太空態勢感知是太空攻防對抗活動的基礎,也是太空信息化戰爭的主要支撐力量。空間能力已成為未來太空戰場的“戰略新高地”，各軍事大國都將大量資源投入到太空態勢感知研究和開發中。本文梳理了美國最新太空發展戰略和太空態勢感知能力建設現狀，分析了美國太空態勢感知能力發展的特點及趨勢，并針對我國情況提出了相關啟示和建議。

空間能力已成為未來戰場的“戰略新高地”。太空態勢感知是對影響太空活動的所有因素的認知和分析，是太空攻防對抗活動的基礎,是太空信息化戰爭的主要支撐力量，各軍事大國都將大量的資源投入到太空態勢感知研究和開發中。從廣義上講，太空態勢感知是對所有發生在空間的事件、威脅、活動和狀態進行感知，能使指揮決策和操作人員獲取并維持空間優勢。

美國認為，太空態勢感知能力既是美國太空安全政策的基石，又是美國實現太空軍事化的前提，已將太空態勢感知能力視為“所有太空活動的基礎、太空控制的關鍵前提和不可或缺的作戰力量”。自特朗普上任以來，制定了更加清晰的太空政策戰略，從美國利益優先和稱霸全球的目的出發，強調優先發展太空態勢感知能力。為此，本文梳理了美國最新太空發展戰略和太空態勢感知能力建設現狀，分析了美國太空態勢感知能力發展的特點及趨勢，提出了對我國的啟示和建議。

一、美國太空態勢感知發展現狀研究

一直以來，美國高度重視太空態勢感知的軍事攻防和全球霸權作用，不斷加強相關領域布局，謀求先機。近年來，美國在太空態勢感知領域的投入明顯增加，據美國國防部發布的預算顯示，2016-2020年美國國防部的太空態勢感知預算共約18億美元，在太空態勢感知系統建設、數據共享協議、太空監視及商業化應用等領域取得顯著進展。

（一）美國正在加速布局太空，戰略政策文件密集發布

美國把推行太空戰略作為執政的重要選項，把態勢感知能力作為主要核心能力和重要能力。2017年12月，美國《國家安全戰略》中提出，美國必須維持在太空自由行動的領導地位。2018年，美參聯會發布的最新版《太空作戰條令》首次確立“太空聯合作戰區域”概念，將原太空作戰任務所包含的五大領域調整為“態勢感知，太空控制，定位、導航與授時，情報、監視與偵察，衛星通信，環境監測，導彈預警，核爆探測，太空運輸及衛星操作”等十大能力領域，進一步突出了太空聯合作戰深度融合的思想。2018年3月23日，美國白宮發布了新版《美國國家太空戰略》，提出要建立“四大支柱”，其中有三個與太空中的國家安全活動有關，包括強化威懾力和太空作戰選項、完善涉及空間態勢感知、情報和采購問題的“基礎性能力、結構和程序”等。2019年4月5日，美國戰略與國際研究中心發布《太空威脅評估2019》報告，從反太空武器及手段的角度，對世界主要國家和地區構成的太空威脅進行系統評估。

同時，美國還在加強空天戰略軍事力量的構建，正在積極建立美國天軍、太空司令部和航天發展局。2019年2月19日，特朗普以備忘錄形式簽發4號太空政策令《建立美國天軍》，明確將在空軍部內建立美國天軍。3月1日，美國防部發布《美國天軍戰略概述》，概述天軍的作用、任務、職能和組織結構等，天軍建設五年計劃，以及與其他軍種或機構的關系等內容。美國太空司令部方面，美國將設立一名專注于太空的作戰指揮官，特朗普已提名空軍上將約翰·雷蒙德領導該司令部。航天發展局方面，將集中精力發展和交付下一代的天基通信和地球觀測能力。同時，據美國媒體報道，美國國防部在其2020財年預算中將劃出130億美元，用于建立太空開發署（SDA）、太空作戰部隊（SOF）和太空指揮部（SC）三個全新機構，以此作為對特朗普上臺后美軍要建立太空作戰部隊的回應。

（二）太空態勢感知系統不斷升級，空間監視能力大幅提升

美國一直是全球太空態勢感知能力的領先者。從20世紀90年代開始，美國相繼實施了“空間試驗衛星系統”“天基紅外系統”和“空間跟蹤與監視系統”等。近年來，美國不斷升級新一代“太空籬笆”等地基監視系統，并把天基太空監視系統作為重要發展方向，逐步打造天地一體的太空監視網絡。據報道，美國每天可完成6萬余次的太空目標觀測，低軌目標分辨率可達5cm、靜止軌道目標分辨率50cm，能跟蹤2.3萬個在軌衛星和直徑數厘米以上的空間碎片，對幾乎所有在軌工作飛行器可謂“了如指掌”。以天基太空態勢感知系統為例，它主要由低軌和高軌的若干衛星組成，如低軌系統中的有STARE微納衛星星座和“天基空間監視系統”SBSS星座，高軌系統中的GSSAP系統和GEO目標監視納衛星星座等。SBSS系統擁有較強的軌道觀測能力，重復觀測周期短，并可全天候觀測，可大幅度提高美國深空物體的探測能力。而GSSAP衛星則部署在GEO軌道之上和之下的漂移軌道中，具備較強的機動變軌能力，能夠在地球同步軌道帶內機動飛行，按需抵近地球同步軌道目標實施抵近偵察，以最佳視角獲取目標圖像。GSSAP目前已發射了4顆，預計2020年前后GSSAP項目將再發射2顆衛星入軌。據報道，SBSS系統使美國對地球靜止軌道衛星的跟蹤能力提高了50%，同時使美國太空目標編目信息的更新周期由現在的5天左右縮短到2天；GSSAP衛星曾多次秘密靠近俄羅斯和中國的軍用和民用航天器，并對其進行檢查。

（三）與多國簽署SSA數據共享協議，合作聯盟不斷拓展

為應對對抗性日益增強的新太空環境，美國與合作伙伴簽署太空態勢感知數據共享協議，不斷拓展太空態勢感知合作聯盟。自2012年美加開展太空態勢感知信息共享以來，美國戰略司令部已與英、法、德等主要歐洲強國、澳大利亞、日本等亞太盟友、兩個政府間組織（歐洲航天局和歐洲氣象衛星開發組織）以及77多家商業衛星所有者、運營商和發射商，簽署了近90份SSA數據共享協議。2019年4月10日，在第35屆太空研討會上美國和波蘭航天局代表簽署了太空態勢感知服務和數據共享協議，以支持美國和波蘭在太空疆域的態勢感知合作。該協議指出在波蘭建立一個SSA運行中心，這將有助于提高波蘭和盟軍衛星在太空中的安全性。

（四）舉辦太空態勢感知演習與創新活動，軍事作戰能力提升

近年來，美軍頻繁舉辦太空態勢感知演習和創新競賽，提升實際作戰能力和太空軍事人員的能力。2017年9月，美國戰略司令部開展了第四次太空態勢感知演習，名稱為“全球哨兵2017”。與前三次太空態勢感知演習名稱“太空態勢感知桌面演習”相比，此次更名反映了聯合太空態勢感知的重要性。參演國家包括英國、日本、法國、德國、意大利、澳大利亞、加拿大等。在演習中，各參與國設立了太空作戰中心，用以指揮和控制本國的太空態勢感知裝備；演習還設立了一個全面集成的“聯盟太空作戰中心”，對盟國太空態勢感知裝備進行一體化指揮與控制測試。2018年10月，美空軍研究實驗室和萊特兄弟研究所共同舉辦首屆VQ-Prize競賽，旨在鼓勵各方資源與軍方客戶合作，創建太空態勢感知可視化工具（包括增強現實和虛擬現實解決方案）。據報道，麻省理工學院研究團隊開發的虛擬現實可視化工具“命令、傳感和地圖信息中心”(CoSMIC)獲得了美空軍首屆VQ-Prize競賽第一名。研究團隊開發了一個用戶界面，幫助可視化軌道上的2.3萬個物體（衛星、碎片、廢棄的火箭殘骸等），預測它們是否會相撞，以及采取何種措施以避免這種情況。

二、美國太空態勢感知發展展望

當前，美國擁有全球最完備的太空系統，其已成為美軍作戰的基礎。

近年來，美國空軍提出“全球警戒、全球到達、全球作戰”的戰略思想，確定了要構建“全球到達、全球存在、全球感知”的太空空間偵察監視體系，以滿足空間威脅實時響應需求，未來發展呈現以下幾大趨勢：

（一）積極構建全方位、多層次的空間偵察監視體系

美國太空態勢感知體系的總體目標是提供發現、追蹤、識別和區分所有太空物體的能力，逐步實現對太空環境的全譜段實時監視、偵察并提供情報。為此，美軍一方面著手升級部署在全球多地的地基空間監視網，另一方面逐步加強空間態勢感知的全方位體系，如通過對原有陸基感知設備的延壽升級、升級新一代“太空籬笆”和研發新型空間感知設備等。未來，美國太空態勢感知系統對低軌空間目標的探測、定位精度和預測準確率將逐步提高。預計到2020年，美國在全球的空間感知盲區將顯著縮小，甚至具備空間廣域威脅告警與評估能力。

（二）人工智能和云計算等技術成為SSA系統建設新熱點

近期，美國將人工智能和云計算技術應用于最新太空態勢感知系統建設中，如“軌道阿特拉斯”（Orbital Atlas）軍用版、“聯合太空作戰中心任務系統增量2”（JMS）、智能太空系統（iSpace）等。2019年4月，美空軍定制了“軌道阿特拉斯”太空態勢感知預測系統的軍用版，其主要功能包括：可應用人工智能技術分析來自衛星、航空無人機和其他目標的數據；可作為一個活動預測工具，將機器學習應用于大規模的太空觀測和其他太空數據分析（如天氣）；具有模式表征特性，可預測太空活動、太空物體碰撞以及碎片軌跡運行等。“聯合太空作戰中心任務系統增量2”（JMS）能幫助可視化軌道上的2.3萬個物體（衛星、碎片、廢棄的火箭殘骸等），預測它們是否會相撞，以及采取何種措施以避免這種情況，同時，能實現各類傳感數據的有效整合，還能為空間態勢感知和空間作戰部隊的指揮控制提供數據可視化的實時態勢信息。智能太空系統（iSpace）則利用先進的分析和融合能力主動管理各類太空事件，如碰撞、機動、解體、發射和共同軌道威脅，它提供的態勢感知、智能指控能力將為“多域戰”提供有力支撐。2019年美國空軍航天司令部又開始制定太空數據戰略，意在共享數據，并根據數據采取行動，從太空推進作戰，有助于提高太空領域感知能力，服務聯合作戰。

（三）SSA商業化服務和空間交通規范化管理成為新動向

當前，美國軍方充分認識到了SSA商業化服務的巨大應用潛力，美軍聯合太空行動中心CSpOC管理的“空間監視網”擁有目前世界上最強大的空間監視能力，向世界各國政府和商業實體提供關于這些目標的空間跟蹤數據。目前，美國在SSA領域的幾個知名商業公司包括分析圖形有限公司AGI公司、LeoLabs公司、ExoAnalyticSolutions公司等，他們主要提供衛星跟蹤、發射監測、高分辨率的空間觀測數據和服務、聯合分析、無線電頻譜管理和聯合警報服務等。AGI公司早在2010年就和空間數據協會SDA簽訂了合作，為Inmarsat、Intelsat、Eutelsat和 SES 等知名商業衛星公司提供有關SSA服務，并于2014年建立世界上第一個商業運營中心ComSpOC。2018年6月，特朗普總統簽署了《空間政策指令3》，指示商務部接管為民用和商業用戶提供基本SSA數據和空間交通管理(STM)服務的責任，太空態勢感知的商業市場時代已經慢慢到來。美國商務部于4月11日發布信息征詢書，尋求改善太空安全和交通管理的最佳行業做法和標準。

（四）塑造軍民融合和國際商業合作發展新格局

在太空態勢感知系統建設過程中，美國通過各部門技術手段的有機整合，形成了以國防部和國家情報總監辦公室為領導、美國軍方與情報界為主要建設力量、其他組織、機構為補充的軍民融合式建設格局。同時，美國還提出要與各領域密切合作，利用本土工業和盟友提供的不對稱優勢，共同最大限度發展并保護太空。通過加強國際商業合作，捆綁利益，希望能更好地感知太空活動，確保其太空資產安全性，從而為聯合作戰提供有效、可靠的支撐。

三、啟示與建議

美國不斷加快推進太空態勢感知能力體系建設，逐步實現對太空環境的全譜段實時監視、偵察并提供情報，為提升國家安全和太空軍事作戰能力提供了重要支撐。為此，對我國太空態勢感知能力建設提出如下幾點建議：

一是加強頂層設計和戰略布局，提升態勢感知和太空軍事作戰能力。圍繞我國航天強國和網絡強國戰略，積極發展可重復使用運載火箭、導航衛星、光學成像、軍事通信衛星等太空態勢感知能力關鍵技術，推動雷達、光電望遠鏡和無線電偵測系統等系統發展，逐步提升太空態勢感知系統的目標識別能力和空間對抗能力，為提升我國態勢感知能力提供支撐。

二是加快推進天地一體化感知網絡建設，發展全維空間態勢感知能力。借鑒國外經驗，將天基態勢感知系統建設作為空間目標態勢感知的優先發展方向。重點發展基于微小衛星平臺的新一代天基裝備，通過衛星組網技術實現高軌、低軌衛星的功能互補和交互發展，提高衛星平臺的柔性化，增強衛星的防護能力，構建天地一體化抗干擾通信網絡系統，逐步形成全天候、全覆蓋的態勢感知能力體系。

三是制定太空大數據及人工智能戰略，推動新一代信息技術應用于太空態勢感知領域。加快發展態勢感知領域大數據處理和融合技術、空間大數據技術、人工智能技術等，并牢牢掌握“數據主權”，以確保國家安全。

四是要加強太空領域的軍民融合，拓展應用范圍。比如，應用于太空領域的對地觀測、圖像、導航等不同類型應用衛星和光電傳感器，可支持軍事作戰，也能應用于經濟和社會其它領域；一些城市發的商業衛星的影像圖片既可以民用，也可以在軍事上應用。通過軍民融合，有效提升太空態勢感知商業化服務能力。