太空戰中的天基武器技術

潘晨 王海蘭

未來能否實現太空作戰，天基武器技術是關鍵。當今世界軍事強國圍繞太空主導權的爭奪日趨激烈，推動了太空技術的快速發展。近年來，太空技術在現代戰爭中的運用越來越廣泛，軍事與太空技術的捆綁也越來越緊密。太空軍事技術包括太空投送、太空態勢感知等。這些技術不僅是維護國家安全的重要支撐，而且也是國家綜合實力的顯著標志，其發展決定著未來太空作戰的形態、作戰理論的創新以及部隊編制體制的調整。

天基武器技術的昨天

20世紀50年代末至60年代末是天基武器技術由實驗驗證到初步形成的階段。在這一階段，美蘇兩個大國都在探索未來空間爭霸的可能性，也投入了大量人力和財力研發載人航天器和衛星，并進行了廣泛的實驗探索。美蘇相繼發射了偵查、監視和預警衛星，并測試了軌道打擊系統和反衛星武器。這一階段的發展重點是發展載人航天技術，包括運載、出艙、對接、返回等技術。

20世紀70年代初到80年代末是天基武器技術由應用試驗到快速發展的階段。這一階段，相關技術已經趨于成熟，軍事衛星為各類軍事行動提供了精確保障，商用衛星也在國家經濟發展中發揮了重要作用。這一時期在載人航天方面，側重于發展保障人類外太空長期執行任務的能力。而在天基武器技術方面，美國在1983年便提出了“星球大戰”計劃，2年后就利用反衛星技術摧毀了一顆在軌衛星。蘇聯則在這一階段進行了約20次反衛星實驗。

20世紀90年代至近年，天基武器技術日臻完善，進入實戰應用階段。從1981年美國的航天飛機首飛，到1986年提出研發面向未來的、可重復使用的空天飛機（最近進行了第6次驗證飛行的X-37B屬于此類），可以看出航天大國逐步將其應用范圍從戰略層面向戰役、戰術層面擴展，建立起以戰術應用為主的天基武器系統，目標直指未來太空戰爭。

天基武器技術的今天

在現代戰爭中，太空中的各類偵查、預警、導航、通信衛星等信息系統，對地表、空中甚至深海的軍事行動產生越來越大的影響。作為目前天基技術的重要組成部分，太空態勢感知系統是戰場上的倍增器，其重要程度與日俱增，美軍把太空感知建設作為太空武器化的首要步驟，又將發展星鏈網絡技術和衛星編隊飛行技術列為重中之重。

星鏈網絡技術指的是航天器之間信息傳輸和交換的技術。前期快速組網階段，關鍵在于快速發射、設計小型化和可控成本三個方面。首先，在發射技術方面，目前美國的“星鏈”計劃，是由分布在低、中、高軌道的上萬顆衛星組成的一整套偵查預警系統。要在軌道中布置如此眾多的衛星，肯定要突破傳統的運載模式，目前“星鏈”計劃采用的發射技術是一箭多星技術。其次，要提高發射效率，這要看衛星設計在小型化、多功能方面能否有所突破，小衛星成本低、體積小、重量輕且部署快，能大大降低衛星的發射成本。最后，要降低發射成本，火箭的重復回收、快速再發射技術就十分關鍵了。美國的商用火箭公司SpaceX已經測試了相關的回收再發射技術，有效地提升了經濟效益。在后期的實際運用上，鏈接技術要讓眾多衛星成為一個整體，有效彌補原本小型化設計時可能帶來的缺陷。鏈接技術在運用時，需要在多顆衛星之間建立統一的時間基準。同時，由于衛星相對位置的不確定性，需要采取實時跟蹤技術來增加精度。此外，為了提高通訊效率，還要采用有效的算法來矯正相關的誤差。

衛星編隊飛行技術 指的是多顆衛星為完成任務而采取特定動作的技術，包括組成編隊和姿態控制。組成編隊時，區域內多顆衛星能按照計劃各自變軌形成衛星群;姿態控制方面，要做到全過程統一，就需要運用集成軌道動力學和軌道導航技術，以及多星管理、協同工作、自主運行等技術。在多星管理方面的要求十分復雜，因為編隊中某個衛星的任何一個動作都會對編隊全局產生影響。同時，在協同工作方面，外太空中的參照點可能隨時發生變化，特別是衛星變軌后，要做到迅速整理隊形，保持監測目標的不丟失，就要求編隊內的衛星建立統一的邏輯。最后，在自主運行方面，要求衛星不僅要控制自身的編隊姿態，也要靠慣性制導、光學遙感等技術來捕捉編隊位置。

當然，任何技術都有弱點，由星鏈網絡技術和編隊飛行技術所構成的太空態勢感知體系，最易受到敵方軟殺傷的打擊，這種軟殺傷主要采用了干擾技術和網絡技術。在干擾技術方面，首先是干擾衛星系統，使其工作失常，主要方式是采用定向干擾，對軌道范圍內的衛星進行直接壓制，使其偏離軌道而無法正常工作;其次是干擾通信，阻斷信息鏈接，采用的方式有發射大功率雜波、欺騙干擾等。網絡攻擊方面和我們所熟知的黑客攻擊方式相類似，采取情報收集、漏洞監測和實施攻擊這“三部曲”。網絡攻擊技術更新迭代迅速，而老舊衛星的防護、硬件水平相對滯后，所以網絡攻擊容易奏效。

天基武器技術的未來

現有的太空武器或空間設備都是在地面工廠制造好后，由火箭送入太空的，這不僅意味著這些設備的重量將受到制約，其形狀、性能也會大打折扣，而且太空設備十分精密，入軌使用后一旦某個部件損壞，就可能導致整個設備的癱瘓。隨著現有3D打印技術的不斷發展，未來太空3D打印技術也將不斷完善，甚至替代地面的制造、組裝工作。太空3D打印有諸多好處：一是在真空中打印具有天然的優勢。目前的電子束3D打印還需特別搭載真空設備，且受真空環境大小的制約，無法制造體積大的物件，而在太空中打印則沒有限制。二是材料唾手可得。目前在太空中有無數的太空垃圾，這些垃圾都是由衛星的碎片組成的，可重復使用率極高，未來或可不用單獨從地球發送打印原材料。三是太空打印物體大小不受限制。太空3D打印機既可以打印小的子彈，也可以打印大型的天基電磁脈沖炮。這種技術有效降低了未來的太空部隊對地面制造裝備系統的依賴，提升了軍事活動的靈活性和機動性。

在未來的太空戰中，納米技術的廣泛應用將會提高天基武器的戰斗力。例如碳納米管是一種具有特殊結構的材料，它既能導熱也能導電，導電能力是傳統材料的萬倍以上，同時在高溫后能迅速恢復其原有形狀。在未來的太空戰中，納米技術能用于制作電子軌道炮的彈道導管，或者抵擋敵方激光武器、電子脈沖和高能微波攻擊的覆蓋材料。此外，納米材料可能還具備自愈性質，通過合成修復技術制造的聚合材料，能在設備受到撞擊后主動填補裂縫，防止設備進一步損壞。在武器系統中，納米電子技術能提高武器的智能化程度，其構成的微小機電系統不僅提高了天基武器的信息化程度和安全性，也使天基武器的性能更加強勁。例如納米衛星、納米導彈等小型化設備能有效突破對方的防御系統，同時打擊效果也沒有絲毫折扣。在未來的太空戰場上，巨型武器和納米武器將同時存在，相互補充。在納米技術大規模應用的情況下，太空戰場將變得更加透明，擁有納米技術優勢的國家將具有更大的威懾力。

在未來的太空戰爭中，對地球造成最大威脅的就是小行星武器化技術，該技術指的是通過“誘捕”近地的太空隕石，然后利用發動機加速的攻擊方式垂直打擊地面目標。這種攻擊方式威力巨大，據測算，直徑約10米的小行星就能造成相當于廣島核爆的威力。防御這種攻擊十分困難，因為即使通過天基武器及時攔截到了行星武器，其破裂后的碎片也可以間接或直接打擊大氣層內的設備。

一般來說，使用小行星武器化技術可分為三個階段：首先，尋找、定位小行星，或者直接從月球開采加工;其次，將重型推力火箭與其對接后，安置于月球“軌道倉庫”，以便隨時發動打擊;最后，在明確打擊的戰術路徑之前，先要確定適合打擊的行星，太大容易造成全球災難，太小則容易在進入大氣層時被燒毀或擊落。同時還要確保自己的太空設備不在打擊路徑上，提前機動變軌，并要預測行星武器被攔截后碎片覆蓋地表的范圍，確保同盟國不受巨大影響。當然，小行星武器化是一項十分危險的技術，使用它直接打擊地球的可能性并不大。

傳統的原子彈爆炸是不可控的核裂變，它在短時間內釋放出大量能量。這種裂變的方式其實只是利用了原子很小的一部分，且裂變后還會產生放射性污染，原料也有限。而可控核聚變能慢慢地把能量釋放出來，可以說研發可控核聚變技術就是制造一個人造太陽。

可控核聚變技術有諸多好處：首先，在未來要實現長時間的星際航行，關鍵要解決太空推進問題，可控核聚變技術可以使用氫基物作為補給，而這種元素在宇宙中是十分常見的。其次，可控核聚變技術不僅能開啟人類探索宇宙的步伐，讓星際飛船以亞光速航行，而且可以為天基定向能武器提供源源不竭的能量。目前，掣肘天基武器發展的一大重要因素就是無法保障其基本運行。雖然美軍目前已經開展了地基、?；?、空基激光武器的測試，但其后勤設備上往往帶有大量的輔助發電設施，而天基激光武器的成型還需要未來可控核聚變技術的加持。最后，可控核聚變技術對于天基武器的設計也會產生較大的影響，目前我們可以看到衛星、空間站等設備都帶有巨大的太陽能板，這種設計并不適應未來的太空作戰環境，敵方可以輕易攻擊外露的供電系統，如果將動力系統安置在防護層內部，那么就大大提升了天基武器的生存能力。

隨著近年來太空技術的迅猛發展，外太空、高邊疆已成為維護國家安全和利益的戰略制高點。傳統大國、強國必將為奪取太空制權而全力尋求關鍵技術的顛覆性突破，構建戰略打擊力量體系，對敵形成不對稱威懾?？梢灶A見，未來的太空將成為“技術強者”的天下。