美軍空間偵察發展現狀與趨勢分析

摘 要： 空間偵察已經成為現代化作戰體系的重要一環， 是獲取高技術戰爭制信息權繼而掌握戰場主動權的關鍵。 以美軍空間偵察體系為例， 從空間光學成像偵察體系、 空間雷達成像偵察體系、 定軌空間信號偵察體系、 變軌空間信號偵察體系等方面梳理其發展現狀。 結合美軍運用實例， 從中心網絡、 平戰轉換、 聯合監視、 預先偵察4個方面分析其技術運用。 從異構偵察網絡協同技術、 情報數據高速傳輸技術、 高分辨率穿透成像技術、 高精度目標定位技術4方面總結美軍空間偵察關鍵技術。 最后， 從空間偵察衛星小型化、 偵察網絡平戰聯合化、 偵察體系抗擾抗毀化、 偵察情報一體共享化、 情報處理決策智能化5個角度分析空間偵察發展趨勢， 為未來空間偵察體系建設、 運用與發展提供參考。

關鍵詞： 空間偵察體系； 偵察衛星； 異構網絡協同； 情報共享； 高分辨率成像; 作戰體系

中圖分類號： TJ760; V19

文獻標識碼： A

文章編號： 1673-5048（2024）05-0025-09

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2024.0079

0 引 言

現代化作戰體系中， 偵察系統是戰略C4ISR系統進行軍事指揮、 重大戰略決策的“耳目”系統， 是獲取高技術戰爭制信息權的“先鋒部隊”。 空間偵察既承載“空天地”跨域作戰思路， 同時具有全天時、 全天候、 無限制及廣范圍等優點， 成為作戰優先搶占的戰略制高點［1］。

2017年至2023年美國共發布十三條太空政策指令。 2019年美國太空軍正式成立， 2020年發布首份太空條令出版物（Space Doctrine Publication， SDP）《太空力量》。 2023年， 先后發布SDP2-0《情報》與SDP3-0《作戰》。

美軍在現代戰場對空間偵察技術深刻理解與高度重視， 本文將從美軍空間偵察技術發展現狀、 技術運用、 空間偵察體系關鍵技術與發展趨勢等方面， 結合相關資料以及美軍現代化戰爭進行梳理與分析。

1 美軍空間偵察技術發展現狀

從1959年美國發射世界首顆偵察衛星至今， 其空間偵察技術已經歷65年發展［2］。 隨著衛星技術與信息技術更新換代， 美軍已建立強大、 完備的空間偵察力量體系， 偵察衛星關鍵指標世界領先， 光學、 雷達、 電子偵察等技術手段協調發展、 有力配合［3］。 2019年美國太空軍的建立， 標志著空間領域正式成為美軍現代聯合作戰的新戰場， 其2023年發布的太空條令《情報》更將空間偵察從戰術信息支援層面推向戰役戰略實戰化層面。 表1為近年美軍空間偵察相關文件。

收稿日期： 2024-05-16

基金項目： 國家重點研發計劃資助（2023YFF0717400）

作者簡介： 夏兆宇（2001-）， 男， 湖北十堰人， 碩士研究生。

*通信作者： 林玉潔（1989-）， 女， 山東威海人， 實驗師。

像偵察體系與信號偵察體系， 三者相輔相成［5］。 空間偵

察體系的情報獲取對戰爭的勝負乃至全球的政治、 經濟、 軍事、 科技產生重要影響［6］。

空間偵察體系具有先察先打、 全局共享能力， 由情報獲取系統、 指揮控制系統、 信息傳輸系統和綜合保障系統4個部分構成［7］。 其中， 情報獲取系統是基礎， 指揮控制系統是核心， 信息傳輸系統是紐帶， 綜合保障系統是后盾［8］。 圖1為空間偵察體系示意圖， 包含信息偵察、 信息傳輸、 信息分發、 信息處理四個環節。

在信息偵察環節， 通過衛星偵察監視網絡， 針對不同偵察目標將各種類型偵察衛星在軌道、 周期、 覆蓋范圍、 信息清晰度等方面進行科學合理編配， 從而協調整個偵察衛星網絡的偵察活動。 在信息傳輸方面， 發展“指揮+中繼”戰術模式， 直接由戰場指揮員進行信息調度， 提高偵察時效性。 在信息分發方面， 美軍采用聯合戰術信息分配系統（Joint Tactical Information Distribution System， JTIDS）完成實時信息分發， 最大限度滿足情報用戶需求［9］， 最大化空間偵察效益， 提高C4ISR系統多功能條件下靈活性與多源信息條件下可靠性。 在信息處理方面， 戰略、 戰役、 戰場三個維度信息融合， 分別通過各類空間偵察情報信息融合、 空間偵察與常規偵察情報信息融合、 軍用情報與民用情報信息融合等方式處理信息， 獲取海量空間偵察信息。 4項信息偵察環節環環相扣， 與4個空間偵察體系組成部分相結合， 構建具有“全球信息優勢”的空間偵察體系。

1.1 空間光學成像偵察體系

空間光學成像體系利用衛星搭載光電遙感器， 對地面重要目標， 如機場、 交通樞紐、 碼頭、 軍事要塞和工業基地等戰略目標進行拍照， 以研判戰場動向與軍事信息。 空間光學成像偵察體系主要由光學成像偵察衛星完成， 利用光學、 光電成像遙感器獲取目標圖像信息［10］。 在各類成像偵察體系中， 光學成像偵察體系使用的衛星發展較早、 發射數量多， 技術也較為成熟［11］。 美軍光學成像衛星體系主要以圖2所示的“鎖眼”（KeyHole）系列為主， 從1959年發射第一顆光學偵察衛星KH-1以來， 共發射六代不同性能的成像偵察衛星［12］。

第一代“鎖眼”衛星將普查與詳查功能分離， 以膠片返回型衛星為主。 第四代偵察衛星KH-9“大鳥”兼具普查與詳查業務， 代表美軍偵察衛星向綜合型衛星發展， 同時也是偵察衛星由膠片返回型到圖像傳輸型的里程碑。 1989年8月， 美國開始發射KH-12第六代光學成像偵察衛星， 該型衛星拋棄膠片形式， 使用大口徑光學鏡頭， 配合電荷耦合元件相機拍攝地面場景圖像， 并將圖像傳送給地面， 是當今最先進的光學成像偵察衛星之一。 同時， 該衛星采用自適應光學成像技術， 分辨率可達0.1 m［13］。 該衛星還加裝防核效應護甲和防激光武器設備， 搭載防碰撞探測器， 提高了太空作戰生存能力， 保證戰時偵察的穩定性與可持續性。

即使“鎖眼”光學成像衛星已經在美軍戰場的偵察環節起到決定性作用， 但仍具有一些不足。 一是拍攝視野狹窄： “鎖眼”系列衛星主要集中在低軌道面， 每天只能飛行至某一特定地區上空1～2次， 給被偵察方提供充足的隱蔽時間， 導致再先進的“鎖眼”也面臨“目中無物”的窘境。 二是真假分辨能力有限： “鎖眼”衛星若想具備真正辨清目標外形特征、 大小尺寸的能力， 需要進一步提高分辨率至0.01 m級， 且光學成像易受地面煙霧、 雨雪等天氣干擾， 被偵察方通過投放煙霧與塵埃的方式能夠極大程度地阻礙衛星偵察， 掩護軍事行動與軍事設施。 三是防護能力薄弱： 衛星軌道相對固定， 一旦被反衛星武器瞄準就在劫難逃。 目前反衛星武器可以對低軌道衛星實現高速精準打擊， 受限于衛星體積與重量限制， 很難應對所有攻擊， 一旦被襲擊就會造成網絡中斷、 偵察失效等問題。

1.2 空間雷達成像偵察體系

空間雷達成像偵察體系通過星載合成孔徑雷達， 對地面進行觀測遙感， 甚至穿透部分地面物體進行偵察。 雷達成像偵察體系能夠彌補光學成像偵察體系無法全天候、 全天時進行偵察的不足， 并有一定的穿透能力， 可穿透云層， 識別部分偽裝［14］。 此外， 雷達成像掃描范圍更廣， 時間分辨率更高， 運行軌道更高， 安全性更強。

美軍雷達成像偵察衛星體系以“長曲棍球”系列為主， 1988年美國發射“長曲棍球-1”衛星［15］， 開啟雷達與光學成像聯合偵察時代。 2005年美國發射“長曲棍球-5”衛星， 運行在712～718 km的近地軌道， 具有更強的隱身性能與雷達成像性能。 其核心部件星載合成孔徑雷達（Synthetic Aperture Radar， SAR）能以標準、 寬掃、 精掃和試驗等多種波束模式對地面軌跡兩側的目標成像（見圖3）， 既能以高分辨率對幾十千米見方的小面積區域成像， 又能以較低分辨率對幾百千米見方的大面積區域掃描［16］。

“長曲棍球”系列的前兩顆衛星在以標準模式成像時分辨率為3 m， 以精掃模式成像時分辨率為1 m。 這雖與

KH-12號衛星上的光學成像相機0.1 m分辨率相距甚遠， 但對于識別和跟蹤體積較大且活動范圍廣闊的高機動軍事裝備已經能達到軍方要求［17］。 后兩顆改進型衛星的精掃模式分辨率被提高到0.3 m， 與KH-12衛星能力相差無幾， 甚至可以對彈道導彈與偽裝目標進行分辨。 表2為美軍在軌空間成像偵察衛星的技術特點。

當前， 美軍在空間同時部署“鎖眼”系列KH-11、 KH-12衛星與“長曲棍球”系列衛星， 并聯合小型衛星星座， 形成具有直觀資料發布能力的情報偵察體系。 美軍空間成像偵察衛星已經形成全天時、 全地形、 全范圍、 全角度、 詳查普查靈活結合的世界頂尖太空偵察兵陣容， 實現全球范圍無死角偵察。

1.3 定軌空間信號偵察體系

對于有明確形狀與明確地理位置的情報信息， 成像偵察衛星通過“看”的方式完成偵察任務， 面對無形的情報， 需要空間偵察體系通過“聽”的方式進行偵察［18］。 定軌空間信號偵察體系通過固定軌道上信號偵察衛星， 對雷達信號、 導彈遙測信號等進行偵察與捕獲。 該體系包含的衛星按照軌道高度不同可分為低軌道、 大橢圓軌道與地球靜止軌道信號偵察衛星。

低軌道信號偵察體系主要以多數量、 自組網方式進行偵察， 定位快、 精度高， 能夠頻繁經過地面重點區域， 對地電子信號捕獲能力較強。 美國在低軌道同時部署詳查型、 普查型與特殊型偵察衛星。 1960年， 首顆低軌道信號偵察衛星“掠奪”號發射升空， 主要用于獲取蘇聯的地面防空雷達與艦載雷達情報。 1962年5月， 美國正式列裝“偵探”系列衛星， 開啟空間信號偵察時代。 隨后美國更新換代， 80年代中后期列裝新型“孤獨者”系列衛星， 在原先星載信號偵察接收機基礎上， 新增紅外傳感器作為輔助偵察載荷， 整個星座由6顆衛星組網工作， 目前仍為美國情報部門傳輸截獲的信號情報。

低軌道信號偵察體系雖然能夠捕獲大量電子信號， 但對于接收遠距離傳輸地面信號， 則面臨接收天線過大、 接收機靈敏度較低、 信號回傳困難的問題。 因此， 美國在大橢圓軌道同樣建立了空間信號偵察體系， 在衛星經過遠地點過程中， 能夠長時間觀測重點區域， 偵察范圍廣、 監聽信號多。 在大橢圓軌道上， 美軍主力為“軍號”系列信號偵察衛星， 衛星軌道遠地點約36 800 km， 近地點約300～400 km， 傾角63°［19］， 主要任務是對全球中高緯度地區實施長時間監聽。 “軍號”系列衛星由3顆衛星組成， 裝載有與其他衛星不同的復雜寬頻帶相控陣竊聽天線， 并配備極高頻中繼系統， 實現連續信號情報偵察工作。

地球靜止軌道信號偵察體作為美軍常年值守型信號偵察環節， 其衛星具有軌道高度高、 偵察范圍廣、 時效性好等優勢， 能夠時刻監視固定地面區域。 20世紀90年代， 美國空軍和中央情報局分別在地球靜止軌道布置“水星”系列衛星與“顧問”系列衛星。 “水星”系列衛星主要用于截獲通信情報， 偵聽低功率手機通信信號， 并重點監視各國導彈實驗數據［20］； “顧問”系列衛星則用于進行絕密監聽任務， 并截獲關鍵無線電信號， 同時具備視距微波鏈路能力與雷達信號偵察能力。

1.4 變軌空間信號偵察體系

變軌空間信號偵察體系通過靈活變軌的信號偵察衛星， 在空間對信號進行隱蔽靈活偵聽。 隨著各國反衛星手段不斷成熟， 定軌空間信號偵察體系的偵察效率與能力受到削減。 步入21世紀， 美軍在“集成化過頂信號偵察體系”（IOSA）的指導下， 對變軌空間信號偵察體系展開研究， 第五代信號偵察衛星“入侵者”應運而生［21］。 該衛星在傳統定軌空間信號偵察體系基礎上開發變軌運行能力， 能夠在地球靜止軌道與大橢圓軌道中相互切換， 其運動規律更難判斷、 偵察范圍更大、 偵察任務更為靈活。 2009年第一顆“入侵者”衛星一經投入使用， 便成為美軍空間信號偵察體系核心成員。 “入侵者”衛星能夠偵察監聽到微弱信號， 一切開放電子通信系統發出的信號都能被截獲。 同時， “入侵者”衛星融合“流紋巖”與“漩渦”系列衛星優勢， 具備離散通信情報和信號情報集成能力。 美軍研制的“徘徊者”系列衛星針對性更強， 其任務直接瞄準偵察、 定位、 監視重點戰略目標， 變軌能力更強并具有極強隱身性能， 能夠與定軌衛星聯合完成更復雜的偵察任務， 是美軍太空間諜的主力軍［22］。 表3列出美軍在軌空間信號偵察衛星的參數與任務。

發射日期1964年2月（首次）1994年5月1994年8月1995年5月2009年1月

近遠地點近地點： 264 km遠地點： 1 050 km近地點： 1 000 km遠地點： 39 000 km近地點： 35 780 km遠地點： 35 790 km近地點： 35 943 km遠地點： 38 077 km軌道可變

衛星任務美軍首次實現空間竊聽情報信息， 指明未來發展方向同時監聽多個地面信號， 包括地面、 空中、 海洋等通信偵察非通信電子傳輸， 如導彈實驗遙測情報、 雷達信號偵察并攔截視距微波鏈路信號和導彈遙測信號， 大范圍監聽通信隱形、 實時偵察通信與電子信號情報， 建立單一空間偵察收集平臺

整體看來， 美軍空間信號偵察方面， “水星、 顧問、 軍號”一同構成美軍“天基紅外系統”（Space-Based Infrared System， SBIRS）［23］， 為美軍提供全球范圍內的戰略和戰術彈道導彈預警， 對彈道導彈從助推段開始進行可靠穩定跟蹤， 為反導系統提供關鍵目標指示功能［24］。 “入侵者”“徘徊者”靈活變軌， 對指定目標重點排查； 隱形運行、 閃電軌道躲避反衛星武器。 美軍已經具備完整信號偵察衛星星座， 具有強大的信號偵收能力、 星上信號處理能力和軌道機動能力［25］， 歷次的局部戰爭、 反恐戰爭等軍事行動中， 空間信號偵察衛星都在情報偵察方面立下“汗馬功勞”。

2 美軍空間偵察技術運用

在C4ISR技術推動下， 空間偵察網絡已經成為美軍現代化戰爭的先鋒部分。 如同孫子兵法“知己知彼、 百戰不殆”， “預知、 全知”， 讓空間偵察能力成為所有軍事行動的基礎， 打破各作戰單元間界限， 形成巨大的“中心作戰網絡”。 在近幾場局部戰爭中， 空間偵察技術已經得到全面運用， 并形成一套行之有效的運用途徑。

2.1 中心網絡協同信息整合

中心網絡協同信息整合將偵察網絡、 指揮網絡、 武器網絡中心化管理， 將作戰、 偵察、 決策等信息整合分發。 由于單顆偵察衛星的覆蓋范圍、 分辨率有限， 因此在行動中， 為保障偵察時效性與準確性， 需要在空間偵察裝備體系內進行有效交互。 同時， 空間偵察體系還需要承擔戰場信息預決策、 預分發的功能。 圖4所示的中心協同偵察網絡能夠將戰場信息綜合處理， 將衛星平臺不同數據進行融合， 并聯合信息處理平臺與信息收發平臺， 完成空間信息協同整合。 美軍基于已有的偵察體系， 通過組網方式建立完整信息偵察、 獲取、 分析、 分發一體化空間偵察網絡。

2013年， 美軍研發“看我”低軌道光學偵察衛星星座， 輔助“入侵者”“長曲棍球”“軍號”等空間偵察衛星完成偵察任務的同時， 建立星間偵察信息共享網絡， 讓所有層次作戰人員在同一時間享有高清衛星圖像與雷達定位， 同時， 中心化天基信息網絡讓作戰部隊在地面通信設施遭受打擊后， 仍能通過空間偵察網絡保持戰場密切通信， 破壞對方阻斷通信、 分割戰場的作戰思路。

2.2 平戰轉換保障突發行動

美軍在軍事沖突中常采用平戰轉換， 彌補空間偵察衛星短缺、 重點地區密度較小等問題。 現代軍事沖突具有突發性、 局部性， 平戰轉換能夠以最高效率、 最低成本完成衛星補充， 保障突發行動重點目標偵察頻率與精度。 海灣戰爭后， 美軍的空間偵察體系幾乎遍布所有局部戰場與突發軍事行動， 這歸功于其空間偵察部隊的變軌能力與預備偵察衛星儲備。 美軍現役的最新一代KH-12衛星、 “入侵者”衛星、 “徘徊者”衛星均具備較強的軌道機動轉移能力與信息星地安全傳輸能力， 同時， 衛星具有航天飛機空間燃油補充功能， 讓衛星從原先“發射－回收－替換”模式進化為“發射－傳輸－維護”模式， 節約衛星軌道資源的同時， 還具有戰前早偵察、 戰時長續航等功能。 科索沃戰爭、 “沙漠盾牌”行動中， 美軍空軍偵察體系幾乎全部依靠現役在軌衛星與預備役衛星， 為地面部隊提供充足導彈預警時間， 直接支援其“愛國者”陣地攔截防御行動［26］； 伊拉克戰爭中， 多顆衛星緊急變軌， 高頻次監視中東地區重點區域， 共排查數萬個伊拉克境內目標［5］， 鎖定其高層官員， 一旦抓住戰機立刻開啟軍事打擊， 贏取戰爭先手打擊權。

2.3 聯合監視引導精準打擊

美軍空間偵察采用多偵察體系聯合監視模式， 聯合成像偵察體系、 信號偵察體系與民用偵察體系， 對重要政治人物、 軍事目標等移動或偽裝目標進行不間斷監視， 并在進攻時精準引導遠程攻擊。 在多次局部戰爭中， 美軍已經形成聯合在軌的空間成像偵察衛星、 空間信號偵察衛星與商用成像衛星的空間偵察網絡共建策略， 形成詳查與普查相結合、 光學成像與雷達成像相結合、 成像定位與信號定位相結合的“全天時、 寬頻譜、 全場景、 多角度”的聯合偵察體系。 從戰爭前期軍事目標探查、 軍事動向分析、 關鍵目標定位， 到戰爭初期彈道導彈引導、 空軍海軍導航、 戰場態勢把握、 精準斬首引導， 再到戰爭防御階段導彈攔截、 信號攔截、 多種衛星聯合作戰， 形成集偵察監視、 信息傳輸、 攔截破密、 情報處理、 作戰引導、 戰況評估為一體的“察、 打、 評”聯合作戰體系， 提高打擊精度， 把握戰機， 為軍事行動提供清晰引導。

2.4 預先偵察威懾軍事態勢

空間偵察體系能夠在高維度進行監視， 相比傳統信息偵察具有隱蔽、 長時、 安全等顯著優勢。 除戰時狀態下為作戰部隊提供信息外， 空間偵察體系還在監控國際形勢、 評估潛在威脅、 輔助外交談判等方面， 為國家整體安全和發展提供重要保障。 2019年， 美國某網站公開發布一張伊朗火箭發射失敗的衛星高清照片， 不僅展示事件的細節， 而且通過其驚人的清晰度， 為分析人員詳細檢查發射場的損毀情況提供詳細資料， 直接體現美軍空間偵察快速反應能力以及高分辨率信息偵察能力。 通過空間偵察體系預先獲取的信息， 能夠在政治、 軍事、 外交、 文化、 科技等諸多領域共同發力， 軟硬兼施、 以軟促硬、 以硬強軟， 從而以最小代價和最短時間達成戰略目標， 實現對軍事態勢的威懾。

3 美軍空間偵察關鍵技術

空間偵察體系作為美軍“OODA”（Observe， Orient， Decide， Act）現代作戰理論的重要一環， 包括聯合多種情報網絡、 大數據量情報信息傳輸、 遠距離小目標高清偵察與高精度定位等關鍵任務。

3.1 異構偵察網絡協同技術

空間偵察包含不同衛星偵察體系， 由于單一偵察體系探測范圍、 偵察分辨率、 數據類型等方面存在不同程度的局限， 僅靠某一體系無法對目標進行長時有效的偵察， 同時， 異構偵察網絡功能單一， 無法滿足高效處理與決策的偵察需求， 需要地面指揮網絡、 決策傳輸網絡、 情報傳輸網絡等進行配合。 具體地， 空間偵察體系包括空間偵察衛星、 小型偵察衛星、 輔助保障衛星在內的多種空間偵察衛星［13］。 同時， 空間偵察網絡承載其他信息體系的大量數據傳輸， 而單一衛星提供資源有限。 如何協同異構偵察網絡以發揮各類衛星優勢， 彌補資源限制與技術短板， 需要有效提高時間分辨率， 增強網絡協同能力。 對于星間異構偵察網絡， 將多個單種類衛星網絡進行融合， 通過星間組網技術全面協同覆蓋戰場區域［27］， 將覆蓋面廣的大型偵察衛星與覆蓋面集中的小型偵察衛星聯合， 向作戰人員提供更準確和及時的情報［28］； 對于空地多維異構偵察網絡， 將偵察任務、 軍事行動與態勢情報融合進每日的任務指令中， 使用一體化指令技術全面貫通空間偵察網絡與地面指揮網絡， 形成集偵察監視、 信息傳輸、 情報處理、 作戰使用于一體的偵察體系［29］。

3.2 情報數據高速傳輸技術

空間偵察體系位于整個戰場信息網絡的頂層， 對于保證戰場“偵察信息流”暢通無阻具有決定性意義［5， 30］。 高速數據傳輸技術能夠在確保情報數據流通的條件下， 承載其他信息體系傳輸任務。 空間偵察體系獲取的高分辨率圖像、 寬范圍過頂掃描與現代化戰爭巨大信號數量， 讓情報數據量呈幾何級數增長。 同時， 戰爭對抗中信息瞬息萬變， 時效性更為重要， 傳輸信息的有效性、 時效性直接關系到信息利用價值。 對于中繼衛星技術多信息處理任務， 開發星上智能處理技術能夠提高指揮部門獲取信息的質量， 進而節約指揮者觀察、 判斷、 決策和行動的回路時間； 對于多元偵察情報， 需要將偵察信息實時、 準確地傳輸到地面［31］。 例如美國的“軍事星”（Milstar）中繼衛星系統， 同時配置高、 中、 低速率通信載荷， 具有極強的戰術通信能力， 承擔空間偵察體系大部分情報數據的高速傳輸業務［32］。

3.3 高分辨率穿透成像技術

戰略情報收集、 戰術偵察、 軍備控制核查和打擊效果評估等任務需要光學成像與雷達成像具有極高成像分辨率［33］。 現代戰場中， 雙方往往采用偽裝、 引誘方式掩蓋重要設施， 或在氣候惡劣情況下進行軍事行動， 需要成像技術具有穿透能力。

對于光學成像技術， 采用大型多光譜線陣器件（Charge-Coupled Device， CCD）和“凝視”成像技術， 并增加紅外光譜技術探測偽裝， 進行夜間成像偵察與偽裝識別偵察。 采用自適應光學成像技術， 實現光學鏡面曲率實時在軌修改， 低軌道高清分析、 高軌道寬幅掃描； 對于雷達成像技術， 采用星載SAR技術， 利用小孔徑天線解決高分辨率與天線尺寸的矛盾， 并消除分辨率與雷達作用距離的關系［34］。 同時， SAR技術利用微波源成像原理， 不依賴光照， 不受惡劣氣象條件影響， 具備低頻穿透能力、 波譜分析能力， 穿透戰術偽裝， 實現全天時無障礙偵察。 美軍空間成像技術分辨率已經能夠滿足“發現目標、 識別目標、 確認目標與詳細描述”4個等級的分辨率要求。

3.4 高精度目標定位技術

“發現目標”是信號偵察衛星的必備能力， 而“定位目標”則是目標確定后進行的詳查型偵察任務， 目標定位精度直接決定情報數據的可靠性， 避免軌道高度與偵察系統誤差導致的定位精度下降是空間偵察體系的關鍵需求。 決定目標定位精度的誤差有三種類型： 一是決定衛星空間位置的誤差； 二是決定敏感軸方向的誤差； 三是其他系統誤差［35］。 美軍信號偵察衛星為消除定位誤差， 多采用側向交叉定位技術， 利用衛星在兩個不同位置上測定的輻射源方向進行定位［5， 20］。 同時， 美軍開發天基目標靜止監視技術， 對可疑信號目標進行長時間持續跟蹤并進行定位補正， 消除部分系統誤差。 對于電子信號情報定位， 空間偵察衛星通過對方雷達或導彈輻射源信號， 測定其地理位置并掌握活動規律， 為戰時實施電子干擾與反雷達導彈精確打擊提供定位信息； 對于通信信號情報定位， 由于其破譯計算量較大， 往往由地面對信息進行破譯后返回衛星， 與導航衛星、 成像偵察衛星及信號偵察衛星聯合分析溯源， 精準確定目標所在地點經緯度。

4 美軍空間偵察發展趨勢

早在2001年， 美國就開展一系列太空作戰演習， 驗證太空態勢感知能力， 實踐太空偵察戰術戰法。 多次局部沖突及演習實踐， 使美軍空間偵察能力日趨成熟。 但其他國家也從多次戰爭中逐漸學會如何應對美軍空間偵察， 甚至通過其漏洞進行反制。 鞏固美軍空間偵察技術優勢， 一方面需要在維持偵察能力的同時， 盡量降低衛星成本與研發周期， 另一方面需要維護空間偵察體系的抗干擾、 抗打擊性能， 保障系統受損后的穩定性。

4.1 空間偵察衛星小型化

美軍“未來成像體系結構”星座將由數量更多、 體積更小、 能力更強的新型衛星組成［12］。 雖然單個小型衛星的技術能力通常低于同類的大型復雜衛星， 但在研制成本上， 相較“鎖眼”“入侵者”等系列衛星， 小型衛星研制成本更低、 同軌道運行數量更多、 組網方式更靈活。 在研制周期上， 小型衛星通常專注于一種功能相對簡單的有效載荷技術或應用， 有時只需要大型衛星幾分之一的研制時間， 甚至在某些情況下只需幾天， 這將使美軍空間偵察網絡短時間內完成衛星快速更新， 并增加協同訓練機會； 在研發規模上， 小型衛星高效流水線式批量生產使大型星座開發成為可能， 緊急狀態下具備偵察網絡快速重建功能。 同時， 小型衛星偵察網絡能夠配合大型衛星進行多分辨率聯合偵察， 提高偵察效率， 還能夠保護大型衛星不受反衛星武器的直接威脅［36］。

4.2 偵察網絡平戰聯合化

1999年， 美國國會一份報告中顯示“部分議員要求政府一定程度上加大商用衛星影像資料”。 2009年奧巴馬政府批準一項名為“2+2”的尖端光學偵察衛星開發計劃， 其中包括兩顆商業衛星［37］。 這表明美軍對民用、 商用衛星及其平時情報資源的依賴度逐漸加大。 軍、 民、 商用衛星聯合化發展將大幅提高空間偵察可用衛星數量， 并彌補軍用衛星未能在某一時間段覆蓋區域的短板。 美國“星鏈”計劃具有大密度彈性衛星網絡、 高速互聯通信技術與低成本部署等特點， 能夠在部分軍事沖突中承擔應急偵察遙感的角色。 同時“星鏈”衛星數量的迅速擴張讓其能夠輕松跨越邊界， 在地面通信網絡受毀情況下， 承擔大量軍事數據通信與傳輸業務［38］。 聯合化將增強全球可用信息的搜集能力， 為信息交流、 作戰規劃與任務執行提供途徑， 增強戰場可視化能力。 同時， 商業競爭推動衛星技術高速發展， 且商業對普遍性信息的重視甚至會導致某些技術能夠超越軍隊水平。 商業衛星只需進行微小調整即能適應戰場環境， 且租用成本遠低于研制新型偵察衛星， 增強空間偵察網絡可維護性， 降低構建成本， 提高偵察網絡平戰轉化靈活度。

4.3 偵察體系抗擾抗毀化

在空間技術與偵察技術呈幾何級數爆炸式發展的態勢下， 電子戰、 太空戰與反衛星技術獲得前所未有的發展， “無憂無慮”空間漫步式的偵察形態已成為歷史。 未來空間偵察體系必須具備抗空間打擊、 抗電子干擾、 靈活組網等能力［39］， 以保障偵察情報保密性與偵察網絡穩定性。 針對軌道固定問題， 偵察衛星逐漸向可變軌道發展， 該技術能夠最大程度躲避指向性武器攻擊， 通過變軌方式降低衛星被低成本武器擊毀的可能性； 針對光、 電、 雷達大功率易探測問題， 增強衛星隱身性， 減少衛星光學與雷達特征［40］， 通過態勢感知調整衛星狀態， 防止被深空探測器追蹤； 針對衛星毀壞后網絡中斷問題， 一方面通過小型衛星、 商業衛星與預備役衛星進行隨時補充［41］， 另一方面通過衛星智能自組網技術將剩余衛星進行重聯重組， 確保空間偵察網絡連通性， 維護偵察體系穩定性。

4.4 偵察情報一體共享化

近年戰場經驗表明， 現代戰爭作戰環境、 作戰手段、 作戰對象已經發生深刻變化［42］， 聯合作戰、 跨層次作戰一體化讓戰場更加多維， 對情報支援跨層次共享提出新需求。 空間偵察已不再局限于戰前指揮中心接收信息， 研判調度部隊， 而需要保證“任何部隊、 任何設備、 任何部門”能夠在“任何時間、 任何地點”得到最新戰略情報。 2005年美軍發布《Space Support to Army Operations》條令， 提出美軍空間能力由“互通”向“互存”發展， 各空間偵察體系聯合性從“可以”變成“必須”［43］， 這需要空間偵察繼續精進其反應能力， 以網絡中心化、 協同化為發展目標， 全層次提供通用空間態勢感知， 確保以一種協調、 實時、 共享的方式應對跨層次戰略情報一體共享需求。

4.5 情報處理決策智能化

未來智能化戰場， 將呈現出信息化條件下綜合運用智能化武器和手段， 實現高效情報收集、 快速指揮控制及精準靈巧打擊的高技術作戰特點［44］。 人工智能輔助下偵察衛星能夠根據情報與戰場態勢智能鎖定關鍵目標， 通過空中自主變軌變焦， 實現智能偵察， 最大限度地發揮偵察衛星“全時、 全域、 全知”戰術優勢。 2017年， 美軍啟動“算法戰”第三代人工智能研究， 主要開展情報數據智能分析。 智能化偵察體系一方面能夠自動識別情報信息， 代替指揮人員進行情報分析； 另一方面能夠根據多次偵察所獲情報預測目標動向， 并彌補由于干擾、 偽裝、 環境等因素導致的測量精度不足［45］。 2020年， 美國戰略與預算評估中心發布了《收集優勢： 利用新興技術進行情報收集》報告， 闡述人工智能技術提高了情報收集、 處理與利用的自動化能力。 智能偵察衛星體系利用天基優勢與人工智能技術， 突破傳統偵察情報收集與星上分析瓶頸， 讓美軍空間偵察能夠在更深層次、 更大范圍展開應用。

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Development Status and Trends of Space

Reconnaissance in the US Military

Xia Zhaoyu， Lin Yujie*， Song Haozhuang

（Beijing Institute of Technology， Beijing 100081， China）

Abstract： Space reconnaissance has become an important part of modernized combat system， and is the key to obtaining the information dominance in advanced technology warfare and then mastering the initiative on the battlefield. Taking the US military space reconnaissance system as an instance， this paper combs the development status from four aspects： space optical imaging reconnaissance system， space radar imaging reconnaissance system， stationary orbit space signal reconnaissance system and variable orbit space signal reconnaissance system. Combining with the application examples of the US military， it analyzes the technology utilization from the central network， peacetime-to-wartime transformation， joint spying and preliminary reconnaissance， and it summarizes the US military space reconnaissance technologies from four aspects： the collaborative technology of heterogeneous reconnaissance network， high-speed transmission technology of intelligence data， high-resolution penetrating imaging technology， high-precision target positioning technology. Finally， this paper analyzes the development trend of space reconnaissance from five aspects： the mi-niaturization of space reconnaissance satellites， integration of reconnaissance networks， anti-jamming and anti-destruction of reconnaissance systems， integration sharing of reconnaissance information and intelligentization of information analysis and decision making， so as to provide references for the construction， application and development of future space reconnaissance systems.

Key words： space reconnaissance system; reconnaissance satellite; heterogeneous network collaboration; intelligence integrated sharing; high-resolution imaging; combat system