“星鏈”計劃增強美軍無人機“偵察威懾”作戰能力

紀紅霞，張賾，林白，梁浩聰

1.95894部隊

2.63928部隊

本文介紹美軍“偵察威懾”作戰理念，以及“星鏈”計劃的發展現狀、實施方法及前景，綜合分析“星鏈”網絡在美軍無人機“偵察威懾”作戰中的作用。

2020年4月14日，美國智庫戰略與預算評估中心（CSBA）發布《偵察威懾：無人機系統在大國競爭中的關鍵作用》報告，提出“偵察威懾”作戰概念，這是現役非隱身長航時無人偵察機在重點區域運用的新理論。與此同時，美國太空探索技術公司“星鏈”計劃正在快速實施。未來，“星鏈”衛星將直接為“偵察威懾”作戰提供支持。

美國提出“偵察威懾”作戰概念

美國智庫戰略與預算評估中心提出“偵察威懾”作戰概念，目的是在新一輪大國競爭中，利用現役非隱身長航時無人機系統（UAS）網絡，在西太平洋和東歐的關鍵地理區域獲取實時、持續的態勢感知信息，達到威懾其他大國的目的。

美軍實施“偵察威懾”作戰，須要一種增強型情報、監視與偵察（ISR）網絡。該網絡由在海陸空天執行任務的有人平臺、無人平臺，衛星，網絡等多個系統組成，具有成本低、效能高、持久可靠、節點交互性強等特點。美國及其盟友實施“偵察威懾”作戰，可以更好地應對主要對手在亞洲存在爭議地區的行動和攻擊策略帶來的雙重挑戰。

根據不同戰場，美軍將運用不同的“偵察威懾”理念。基于該理念，有人偵察機、無人偵察機、衛星等各類偵察裝備開展情報、監視與偵察（ISR）任務的出動次數及頻率分為四類。

一是連續性監視：偵察機及偵察衛星7×24h不間斷監視目標區域內的行動及目標。

二是持續性監視：偵察機及其他偵察裝備每天多次監視目標區域內的行動及目標。

三是周期性偵察：偵察機進行不可預測的定期監視。

四是臨時性偵察：偵察機隨機、非常規地偵察目標區域內的行動及目標。

2021年7月，美國戰略與預算評估中心再次發布報告《偵察威懾實施：印度-太平洋地區態勢感知的創新性能力、程序和架構》，進一步完善和補充該中心去年提出的“偵察威懾”理念，提出美軍下一步實施的“偵察威懾”作戰方案。該方案包括三方面內容。

第一，充分利用美軍全域情監偵平臺，而不只局限于無人機系統。

第二，利用人工智能技術簡化情監偵作戰程序。

第三，建立區域性多域融合中心，提升熱點地區的信息共享及融合能力。

圖1 美軍無人機系統在西太平洋地區的偵察軌跡。

圖2 “星鏈”衛星。

美國認為，建立“偵察威懾”作戰能力，首先應增強情監偵網絡平臺的滲透性，即全面監視和掌握對手的情況，同時讓被監視對象感受到被監視的狀況，從而被動應付，進而消耗敵方資源，分散敵方主要兵力；其次，確保情監偵網絡具有廣域、持久偵察能力，當單架或少量無人機遭受損失時，偵察任務仍能持續實施；三是情監偵網絡應具有經濟可承受性；最后是增強情監偵網絡的互操作性，加強美軍與其盟國及伙伴之間的合作，共同應對危機。

美軍實現全域情監偵能力，核心目的是在關鍵區域利用現有情監偵平臺建立偵察網絡，提升情報、監視與偵察網絡的探測能力，最大限度地提高現役偵察平臺的效費比，而構建覆蓋全球的衛星網絡是實現這一目標的關鍵因素。一方面，衛星網絡可以為偵察平臺提供超視距通信服務，作戰人員可遠程操控地面無人戰車和無人機作戰，真正達到“決勝千里之外”的目的，并發揮美軍“非接觸”遠程精確打擊的優勢；另一方面，衛星能搭載偵察、氣象等多種任務載荷，幫助美軍實現全天候、不間斷監視能力，使美軍獲得對手平時和戰時行動的透明信息。

“星鏈”計劃發展現狀及前景

2015年1月，美國太空探索技術公司（SpaceX）首席執行官馬斯克提出“星鏈”計劃。按照該計劃，該公司在三個不同高度的軌道共部署約1.2萬顆通信衛星，星座的衛星通信總容量將達到200～276Tb/s，單個用戶鏈路的傳輸速率最高達1Gb/s，每顆衛星可提供17～23Gb/s的下行容量，鏈路時延15～20ms。美國太空探索技術公司于2019年向美國聯邦通信委員會（FCC）提交了一份申請，希望在低地球軌道（LEO）再增設3萬顆寬帶衛星，使“星鏈”衛星編隊的總數量達到4.2萬顆，但該申請尚未得到批準。太空探索技術公司表示，星座的衛星數量規模將根據需求情況而調整。2021年1—5月，該公司完成了13次“星鏈”衛星發射任務，截至目前，已經成功部署近1800顆衛星，“星鏈”計劃已進入穩步實施階段。“星鏈”星座空間段將由分布在550～1300km高度的4409顆低地球軌道衛星和分布在340km左右高度的7518顆極低地球軌道（VLEO）衛星構成，組網衛星總數達11927顆，具體見表1。

“星鏈”衛星的技術特點

“星鏈”衛星設計質量為100～500kg（目前發射的衛星質量是227kg），采用模塊化設計，可大規模批量制造，單星研制和部署成本約為百萬美元。其技術特點如下所述。

一是衛星采用平板結構，尺寸與辦公桌相似，安裝有單翼式太陽能電池板，電池板展開后其尺寸約為4m×15m，適合高容量集群發射。

二是以氪離子霍爾推進器為動力，替代了普遍使用的氙元素推進器，以實現軌道保持、位置調整與離軌。

三是具有自主規避和防撞功能。

四是衛星底部使用了涂黑處理，以消減反光現象，避免數量龐大的衛星造成“星空污染”、影響地基平臺對天的觀測。

目前，美國太空探索技術公司利用“獵鷹” 9（Falcon 9）火箭一次可將60顆“星鏈”衛星送入太空。當衛星部署器抵達預定空間后，衛星部署器采用“發牌式”方式緩慢轉動，將衛星一一甩出，在地面控制系統配合下，“星鏈”逐一進入各自軌道，實現預定部署。

表1 “星鏈”星座空間段概況。

“星鏈”衛星安裝有4部高通量相控陣天線，可實現極高數據量的接受和轉發。目前發射的“星鏈”衛星不設星間鏈路，只能利用地面站作為中繼站在全球范圍內傳輸信號，后續衛星將加設星間激光鏈路等升級措施。衛星在軌工作時間為4～5年，然后由更新、能力更強的后續型號來替代。

“星鏈”計劃具有深厚的美國軍方背景，例如，部分“星鏈”衛星發射場建在美國范登堡空軍基地，技術驗證試驗已列入美國衛星和空軍戰斗機保密互聯內容，美國軍方提供大量資金，支持“星鏈”衛星應用場景拓展到軍用領域。目前，“星鏈”衛星在軍事領域的應用正在逐步展開。

“星鏈”計劃將大幅增強美軍“偵察威懾”作戰能力

美軍近年來大力推行多域戰作戰理念，希望利用強大的通信能力，將各型海陸空天作戰裝備聯成一體，實現裝備間的互聯互通。“星鏈”計劃實施后，美軍將進一步提升“全域機動”與“跨域協同”作戰能力，其全域作戰優勢特別是“偵察威懾”能力必將得到進一步強化。

進一步強化全域偵察監視技術優勢

美軍依托其偵察監視技術的絕對優勢，已構建全天候全時立體偵察監視體系，在某種程度上，戰場對其具有單向透明性。2019年11月，美國國防預研局（DARPA）宣布打造“莊家”系統，利用低地球軌道衛星對全球范圍內的目標進行監視。“星鏈”低地球軌道衛星極有可能成為“莊家”系統的重要承載平臺，進一步強化美軍偵察監視技術優勢。同時，“星鏈”衛星可搭載先進傳感器，對地面目標的重訪周期短，且星間互聯互通。每個國家的上空每隔很短一段時間就會有幾顆“星鏈”衛星穿越，有助于美軍實現近乎全天時的偵察和監視。美軍利用計算體系的大數據分析，識別戰略對手的目標和洲際導彈等大中型武器系統的動向，有助于強化美軍“非對稱”偵察監視技術的優勢。

強化跨域遠程精確定位能力

“星鏈”衛星組網成功后，將進一步提升美軍導航定位系統的精度和抗干擾能力。美軍GPS衛星的傳輸速率有限，無法隨時傳輸目標實際位置的更新更精確數據信息，而“星鏈”衛星傳輸速率可達數1Gb/s，可以傳輸大量數據。“星鏈”衛星安裝的GPS接收機精度高，通過軟件升級，同現有GPS信號相結合，“星鏈”衛星可為用戶完成繁重的定位信息計算量，便將“星鏈”星座網打造成衛星定位和導航系統。使用飛行軌道參數和時鐘數據的“星鏈”低地球軌道定位系統，可提供精度達30cm以內的目標定位數據，而占用“星鏈”衛星的下行帶寬不會超過衛星總帶寬的1%，耗電不超過衛星總耗電量的0.5%。另外，“星鏈”衛星信號很強，很難被地面干擾機干擾或欺騙。由“星鏈”衛星構建的導航定位系統成本低（相當建成一個備份GPS系統）、抗干擾、信號強、精度高，可彌補GPS衛星定位系統的不足。美軍利用“星鏈”衛星低地球軌道、高密度的特點，可打造一種更為完美的導航定位系統。

打造無人機集群偵察作戰的“天基大腦”

“星鏈”巨型星座具有通信帶寬大、效率高、傳輸速率快、時延短等特點。“星鏈”星座建成后，有望成為美軍無人機集群偵察作戰的“天基大腦”，使美軍擺脫陸基通信系統的限制，無人機的信息傳輸不再受山地、海洋、極地等復雜環境的影響，其在復雜電磁環境下的抗干擾、反劫持能力也將得到極大提升。更為關鍵的是，“星鏈”衛星組網后，無人機地面指揮控制系統可憑借“星鏈”衛星傳輸數據快的優勢，實施分布式計算，形成“天基云計算”平臺，通過飛行控制、態勢感知、信息共享、目標分配和智能決策，實現單架無人機能力的擴展以及集群整體作戰效能的顯著提升。“星鏈”衛星可以610Mb/s的傳輸速率向無人機提供超視距通信服務，無人機的指控系統可布置在全球的安全地點，大幅度提升無人機偵察作戰的時效性和操控人員的安全性。

圖3 衛星部署器內待發射的“星鏈”衛星組。

圖4 “星鏈”計劃的實施將有助于美軍構建全球衛星監視網絡。

圖5 “星鏈”網絡將成為無人機集群偵察作戰的“天基大腦”。

推動區域性多域融合中心建立，提升熱點地區的信息共享及融合能力

以“星鏈”網絡為感知支撐架構，與高空、中空無人機以及水面、水下系統等多種平臺相結合，將美國及其盟國的現有偵察系統融為一體，建立一種分布式感知網絡，實現關鍵信息共享，建立區域性多域信息融合中心。所有參與方都將上報和共享情報信息，逐步建立信任和互操作性。各地區合作伙伴將在危機發生期間建立高效的情報信息共享網絡，實現信息共享和通信，進一步提升區域監視能力和海上安全事件應對能力，以實現“偵察威懾”戰略目標。

總結

商業衛星應用于軍事領域，美國擁有豐富的經驗。“星鏈”計劃將發射覆蓋全球的低地球軌道衛星，為美國構建一種全球無盲區的覆蓋網絡，進一步提升美軍“全域機動”與“跨域協同”作戰能力，美軍全域作戰的優勢必將得到進一步強化。未來，“星鏈”網絡將在美軍無人機“偵察威懾”作戰中發揮重大的作用。