美國天軍數字化建設現狀及發展分析

尹睿 （北京市遙感信息研究所）

2019年12月20日，美國天軍（USSF）正式成立，成為美國第6個獨立軍種。天軍的長遠目標是成為一個“數字軍種”，數字技術和智能技術的快速發展，為天軍軍事能力的生成和提高創造了條件。天軍的愿景是建立一支互聯、創新、數字主導的部隊。

1 政策指導

天軍的關鍵目標是保持敏捷，所有任務領域都依賴數據和分析，采用數字解決方案對于加速天軍開發、部署和運營能力十分重要。天軍以《太空作戰部長規劃指南》和《美國天軍數字軍種愿景》為指導，從數字總部、數字作戰、數字人才、數字工程等維度建設發展，滿足太空域作戰環境下的需求，提高美軍太空作戰能力。

《太空作戰部長規劃指南》

2020年11月10日，美國天軍發布《太空作戰部長規劃指南》，論證了建立天軍的必要性。指南涵蓋了天軍發展的所有方面，概述了美國天軍當前的五大優先事項，旨在授權各級人員主動采取行動，構建敏捷靈活的太空作戰能力，以適應太空作戰域的轉變，為天軍未來10年的發展目標奠定了基礎。指南簡述了建立數字化天軍的要求和方法，提出對天軍總部內部機構進行優化重組，成立4個辦公室，其中技術與創新辦公室（TIO）負責引進先進技術，并指導天軍的創新與技術整合，以加快天軍的數字化、自動化建設。

《太空作戰部長規劃指南》

《美國天軍數字軍種愿景》

2021年5月6日，美國發布《美國天軍數字軍種愿景》，首次正式提出要建成世界上第一個全數字軍種，推動天軍作戰能力快速生成。愿景闡述了天軍進行數字化轉型的必要性和迫切性，指出天軍成為一個數字軍種勢在必行。天軍的數字轉型應遵循互聯、創新、數字主導三大原則，將從數字工程、數字人才、數字總部和數字作戰四大重點領域著手開展工作，為數字軍種的實現提供了實施框架及路線圖。天軍需要改進太空能力的設計、開發、部署和運營方式，使太空衛士能夠發揮潛力，實現其最大價值。

《美國天軍數字軍種愿景》

2 實際舉措

2021年9月，曾任職美國特種作戰司令部通信系統主任和信息主管的麗莎.科斯塔被任命為天軍首席技術創新官（CTIO）。科斯塔將基于數據驅動的決策置于首要地位，關注邊緣計算、太空數據中心及構建數字基礎設施所需的技術投資，尤其是人工智能、大數據、邊緣計算等IT技術。2023年，天軍數字基礎設施建設的重點是建設一體化作戰網絡（ION）、增強型統一數據存儲庫（UDL）和太空元宇宙。天軍2024年預算申請中列支3.4億美元建設數字基礎設施，用于訓練衛星操作員和測試新硬件的性能。

天軍元宇宙建設

太空衛士自身通常無法進入太空，需要依靠太空域的數字再現來工作，其體驗太空作戰域的唯一途徑就是視覺數據顯示。2022年2月，天軍宣布正式利用數字技術創建軍事專用“元宇宙”，以協同作戰、訓練和執行任務，還可以數字方式設計制造衛星和建立新的太空作戰能力。2022年10月，天軍提出重點關注3個關鍵領域建設，其中首先提出創建天軍“元宇宙”，建立沉浸式虛擬環境，可用于獲取信息并進行信息交互，開發、采辦衛星及其他系統，實現數字工程。2023年4月，天軍提出2023年三項首要任務中包括建設天軍元宇宙“太空宇宙”，為太空衛士塑造用于訓練、系統開發與測試的虛擬環境，并將此列為長期任務。目前，天軍正與美國國家航空航天局（NASA）等機構合作，推進“太空宇宙”的建設。

天軍數字化測試體系

2022年5月10日，天軍發布《太空測試體系愿景》，呼吁建立一支敏捷的測試部隊以及更強大的太空系統靶場基礎設施，集成人工智能和大量衛星星座等能力，簡化開發和作戰試驗，為聯合部隊和國家交付天基能力，最大限度地調高天軍的靈活性和效率。天軍數字化測試體系建設重點在于數字建模和數字靶場。為實現此愿景，天軍提出了建立集成測試組織、培養一支專業的太空測試隊伍以及建立必要的太空測試基礎設施三條工作路線。

2022年6月，天軍開始籌建國家太空測試與訓練中心（NSTTC），為太空作戰人員進行實時戰術訓練提供一個虛擬的聯合作戰環境，同時評估新的衛星和傳感器是否符合設計要求，此舉可降低提升作戰人員實戰能力的成本。NSTTC主要功能取決于數字測試和培訓能力，為支持在軌測試和訓練活動，天軍還需要更多的設施設備，包括雷達、光學望遠鏡及太空感知衛星等。11月，天軍太空訓練與戰備司令部（STARCOM）公開征詢地面靶場建設方案，為天軍作戰人員提供更真實的作戰訓練環境。由于天軍無法在太空域劃設專用靶場區域進行演習演訓和測試，目前天軍訓練幾乎都在虛擬環境中進行，這種模式無法滿足未來作戰需求。因此，天軍探索創建實戰化地面太空演習演訓環境，以期在NSTTC內構建一個真實的地面靶場，與傳統試驗訓練靶場相比，地面太空靶場將重度依賴數字模型和數值模擬技術，天軍正與太空作戰分析中心（SWAC）開展通用數字模型共建共享合作開發工作。

3 發展趨勢及挑戰

美國天軍通過發布數字軍種建設愿景牽引天軍軍事理論向“數字化”“智能化”走深走實，通過大力創建數字軍種，打造“精干、敏捷”的太空作戰力量，持續提升聯合作戰能力。

打造數字軍種是有效應對太空領域大國競爭的必然要求

近年來，美國潛在對手正在抵消美國在太空領域的優勢，對美國維持太空霸主地位形成挑戰。美國天軍規模雖小，但承擔著重要的任務，無論是對太空物體進行跟蹤監測，還是保護太空資產免受軌道碎片威脅，天軍都需要完成大量的工作。強大的數字能力能夠讓天軍突破規模小的局限，完成精準高效的作戰任務。天軍打造精簡敏捷的作戰部隊，重點在于加快推動天軍數字化轉型，通過信息和數據加速開發、部署太空能力。天軍將在數字工程和數字人才建設基礎上，逐步推動數字總部和數字作戰的前進步伐，最終使天軍所有梯隊都能實現有效且高效的決策，將數字優勢轉化為保持太空優勢。

天軍將采用數字工程方法開發未來衛星

天軍作為數字時代成立的新軍種，是一支自帶數字基因、具有數字思維的部隊。互聯、創新、數字主導是天軍的三大原則和特點，注定天軍會將各種互聯和創新要素引入并應用到工作中，為聯合作戰部隊提供支持。天軍需要對其采辦項目實施數字工程標準，以加快能力開發，改進采辦成果。軍事采辦機構和承辦企業將在虛擬云網絡中合作，每件設備都將以一個數字模型的方式存在。設計完成后，數字信息將應用于整個研發壽命周期。數字工程與傳統衛星研制過程差異巨大。太空系統司令部（SSC）需將所有項目數據移至云環境并確保數據受到保護，同時需要商業公司的幫助才能實現數字工程。政府管理數字工程模型，SSC發揮系統集成作用。從天軍《美國天軍數字軍種愿景》以及作戰司令部組織架構來看，數據、信息是天軍能力與實力的核心要素之一，也是未來天基作戰的制勝關鍵之一，天軍可以數字方式設計制造衛星，并建立新的太空作戰能力。利用軟件自定義衛星等數字工程方法來開發衛星是未來天基武器裝備發展的趨勢。

未來需要應對一系列挑戰和技術問題

天軍將建成美國首個數字化軍種，這意味著很多工作需要重新開始，甚至從零開始。天軍需要進一步改善和建設數字基礎設施，以確保能夠滿足天軍發展需求。此外，天軍需要進行文化轉型，擺脫傳統消極思想，建立自下而上的創新環境，并且承擔的風險與潛在機會相平衡，才能適應數字化轉型的新形勢。天軍還需要重新考慮過時的阻礙創新的政策和流程，這些需要通過綜合規劃來解決。2023財年，天軍撥款7100萬美元用于建設國家太空測試和訓練中心，但在創建真實描繪太空域的虛擬培訓和測試環境方面仍面臨許多技術上的難題。美軍雖然能夠利用“虛擬現實”（VR）技術解決一些問題，但掃描技術所需要的芯片、從三維到光場再到全息顯示技術、基于圖像和視頻的搜索技術、幾何處理專用芯片、類似于圖像處理的3D點云處理軟件等都有待整合，實現真實高質量的虛擬現實還需較長時間。天軍2023財年為數字技術試點項目申請了1.55億美元，包括“數字工程互聯”“基于云的生態系統”等項目，以及未來問題集成和能力建設，通過預先投資前沿技術緩解應對未來一系列挑戰。

4 結束語

美國天軍需要7年時間才能完全成熟并轉型為現代化數字部隊，數據是天軍的戰略資產。目前，天軍正在為太空基礎設施進行投資，便于太空衛士未來利用機器學習和人工智能分析數據。同時，天軍正著手將太空作戰司令部、太空訓練與戰備司令部以及太空系統司令部共同的傳輸層、共同的數據標準和互操作性整合起來，以確保天軍數字化進程保持一致，逐步從最初的建立內部組織結構和聯系轉為確保這些結構實現數字化整合。