美军明确未来5年将重点发展空间控制能力

航天 · 2016-11-22 23:52:07

“美军认为，随着空间对抗性日益突出，美国空间资产正受到严重威胁；美军决定继续强调空间控制，未来5年将增大投资应对空间威胁。美军强调的空间控制是指确保美国及其盟国在空间自由行动的作战能力和作战支持能力，以及拒绝使对手具备空间自由行动能力。空间控制既包括监视空间，也包括保护美国及其盟国的空间体系，防止并摧毁对手形成对抗美国的空间能力。空间安全专家担忧美军大力发展空间控制能力将加大空间对抗升级的风险。”　　　　一、美军近期相关动向　　美国国防部开展秘密评估，应对日益增长的空间威胁　　2014年5月，在美国国防部副部长沃克的领导下，国防部联合各情报机构对美国所面临的空间环境进行了一次广泛而深入的评估，目的是评估在不断演进的威胁环境下，国防部投资是否与上层政策及战略宗旨相适应。此次评估的详尽程度为近10年之冠。评估后形成名为《空间战略投资组合评估》（SSPR）的秘密报告。公开资料显示，报告中，美国国防部以俄罗斯与中国发展反卫星武器为由，宣扬美国空间安全正受到来自不断增长空间攻击能力的潜在对手的威胁。为了有效应对空间威胁，报告建议美军加强空间态势感知（SSA）能力与空间控制能力。　　美军高调谈论空间威胁，支持发展空间控制能力　　与此前美军高层很少讨论空间控制话题不同，近来，美国军界及情报界的高层官员多次公开谈论空间威胁与空间控制。以美国空军航天司令部司令海腾、第14空军部队司令兼战略司令部空间联合职能司令部司令雷蒙德为代表的军界高层频繁指责俄罗斯、中国反卫星能力正在不断发展成熟，使美国空间系统处于持续威胁中。2015年4月，在美国航天基金会召开的第31届空间研讨会上，美国国防部负责军控、核查与履约事务的助理弗兰克·罗斯强调：美国将阻止其他国家的干扰和攻击,保护本国及盟友的空间系统，并谈到进攻性空间控制和主动防御。美国国防部副部长沃克亦公开宣称：美军必须采用一体化、协作的方式应对威胁。在挑战增大时必须继续强调空间控制。

美国国防部副部长沃克在地理空间情报研讨会上讲话　　未来5年美军将增大投资应对空间威胁　　美国《2015财年国防授权法案》中，要求制定空间控制及空间优先事项（保护国家安全空间资产）相关战略，并指定“空间安全与防御计划”（SSDP）的大部分资金用于发展进攻性空间控制与主动防御战略及能力。美国《2016财年国防授权法案》草案将国家安全空间计划列为国防部十二大“重大军事力量计划”之一，并计划在未来5年增加50亿美元，用于应对空间威胁，保护美国卫星及其他空间能力。

“空间监视望远镜”　　从已公布的资料看，2016财年预算申请中与空间态势感知相关的项目主要包括：国防高级研究计划局（DARPA）开发的“空间监视望远镜”（SST）项目和“空间疆域感知”（SDA）项目；美国空军开发的“天基空间监视系统”（SBSS）后继设计及研发项目、“联合空间运行中心任务系统”（JMS）增量-3项目。与空间攻防对抗相关的项目主要包括：空军开发的通信对抗系统（CCS）预规划产品改进（P3I）项目；国防高级研究计划局开发的“凤凰”（Phoenix）项目、静止轨道卫星机器人服务项目（RSGS）、“空中发射辅助太空进入”（ALASA）项目、试验型太空飞机－1（XS－1）项目。　　二美军空间控制能力发展方向　　　　空间态势感知重点发展深空微小目标探测能力，数据集成融合及可视化能力　　现有空间监视传感器不能探测、跟踪或确定深空的小型先进航天器的未来位置和潜在威胁。此外，对地球同步轨道的服务任务也需要灵敏的态势感知。　　“空间监视望远镜”项目旨在研发并演示验证先进的地基光学系统，探测并跟踪空间晦暗目标，同时提供快速、广域的搜索能力。项目的一项重大目标是研发大型弧形焦面阵列传感器技术，开发创新型望远镜设计，使其具备高探测灵敏度、短焦距、宽视野，以及快速步进稳定的特点，提供更高数量级的空间监视数据量。此功能将实现从地面对深空无提示目标进行探测，例如执行小行星探测和空间防御任务。初始项目过渡给空军太空司令部。“空间监视望远镜”项目向澳大利亚迁移的工作将在西澳进行更多的运行演示验证。项目从该地点能跟踪更多、更有兴趣的地球同步轨道目标。此外，演示验证形成的数据还将用于数据分析与融合。该项目在2015财年和2016财年预算皆为900万美元。　　“空间疆域感知”项目的目标是研发并演示验证一种运行框架及响应型防御系统应用，以此增强天基资源的有效性。“空间疆域感知”项目将研发空间管理系统，实现认知传感和决策支持，在真实环境下实现现有资产与预计资产的协同运行。项目在两个领域研究革命性技术：一是先进空间监视传感器技术，以便更好地探测、跟踪和表征空间目标，重点是深空目标；二是空间监视数据收集及数据处理/融合，用于提供数据的自动协同。该项目在2015财年和2016财年预算分别为1988万美元和569.2万美元。　　“天基空间监视系统”后继设计及研发项目为系统提供天基空间态势感知分析、研究及研发。2013财年完成采办战略规划与空间态势感知体系架构分析；2014财年劳伦斯·利弗莫尔国家实验室开始研究利用“可操作精化星历表天基望远镜”（STARE）成果观测深空目标的潜力，初始系统后继方案分析及方案精选持续开展；2015财年没有资金投入；2016财年计划转移作战响应空间－5（ORS－5）任务验证的技术开始有效载荷研发。2016—2020财年预算申请分别为3149万美元、5059.8万美元、13081.5万美元、15132万美元、15402.7万美元。

“精化星历表天基望远镜”卫星结构示意图　　“联合空间运行中心任务系统”项目为空间联合职能司令部司令提供空间指挥与控制。此项目主要是软件工作，形成一体化、网中心的面向服务的体系架构（SOA），并提供必要的软件应用满足所需任务。此项目提供协同环境，可增强并使空间态势感知能力现代化；创建决策相关的空间环境视图；快速探测、跟踪，描述感兴趣目标；识别/利用传统及非传统信息源；实施空间威胁分析；实现空间监视网数据的有效分发等。此项目还将利用“网中心传感器与数据源”项目取得的成果，整合来自空间态势感知传感器的数据。其中增量-3项目是2016财年新启动项目，提供任务应用，将提供稳固的、快响的战斗管理指挥、控制与通信，使空间联合职能司令部能够应对新兴威胁。这些应用包括：提供可整合多用户源情报数据并自动生成警报的能力；提供射频频谱综合运行图；创建互动式的建模与仿真环境，支持培训与训练、协同式数据共享，以及行动路线开发与评估。2016财年计划启动增量-3的初始需求研发、系统工程及项目规划。开始技术成熟度研究及风险降低工作，以便实现从目录维护向预测型战场管理迁移，改善情报及传感器数据的整合规划；开展市场研究与数据征集，确定当前可集成进“联合空间运行中心任务系统”满足战斗管理指挥、控制与通信目标的能力。2016－2020财年预算申请分别为1241.9万美元、6541.4万美元、5440.7万美元、5531.9万美元、5613.9万美元。　　升级并推进卫星通信对抗系统的业务化运行　　“卫星通信对抗系统”（CCS）由天线、发射机和接收机组成，利用射频能量干扰卫星上行/下行链路，可暂时且可逆地干扰卫星通信但不烧毁元器件。2004年，美国开始部署“卫星通信对抗系统”，并宣布该系统已具备初始作战能力。通信对抗系统预规划产品改进项目研发、集成、测试并部署“卫星通信对抗系统”通信对抗系统预规划产品改进项目，采取增量式方式提供Block 20 “卫星通信对抗系统”能力。2013财年交付了增量－1训练设备，并启动增量－2能力研发；2013年9月签署增量-2合同，2014财年完成初始基线评审和初始设计评审；2015财年与2016财年计划继续研发、集成并测试Block 10通信对抗系统预规划产品改进项目增量-2（CCS 10.2），2016财年计划交付训练机及系统等。2016－2020财年预算申请分别为1465.9 万美元、2888.1万美元、3214.1万美元、1388.3万美元、991.5万美元。　　　　具有进攻性空间对抗潜力的空间机器人技术向高轨业务化操作方向发展　　“凤凰”项目将检验利用搭载能力将硬件送入地球静止轨道（GEO），支持卫星的升级、维修、组装及重构。“凤凰”项目包括早期的细胞星近地轨道飞行试验，目的是探寻模块化在轨组装风险降低途径。关键挑战包括：机器人工具/末端操作器设备、服务航天器有效在轨机动、机械臂系统，以及机器人工具的集成、低成本运输。凤凰计划在2015财年和2016财年预算分别为5500万美元和1900万美元。

“凤凰”项目演示验证示意图　　静止轨道卫星机器人服务项目源自“凤凰”项目，将在地球静止轨道开展机器人操作，与现有卫星所有者全面合作，实施多种潜在的服务任务，实现高轨空间机器人的业务化操作。“静止轨道卫星机器人服务”项目提供的能力有助于处理机械故障（诸如太阳能阵列部署）；提供辅助推进，增强业务卫星编队的灵活性；利用摄像机系统实施非常详细的检视，帮助找出卫星问题所在，并提高地球静止轨道运行透明度。关键挑战包括：研发机器人安全操作的自动反应能力；机器人工具；服务航天器的有效在轨机动；机械臂系统；任务仿真与验证。可能会通过商业航天器运行商按照自由服务的原则，为商业卫星及军星提供服务。该项目2015财年和2016财年预算分别为400万美元和1000万美元。　　上述项目开发的技术，如服务星的远程机动技术、与非合作目标的交会与逼近技术、卫星识别技术、机械手捕获卫星技术、在轨切割卫星天线和拧取部件的操作技术等，均可用于侦察和攻击在轨卫星。综合运用这些技术可以精准毁伤地球静止轨道上的目标，对在这里运行的高价值卫星构成威胁。　　　　快速响应进入空间能力将提升美军的防御性空间对抗能力　　“空中发射辅助太空进入”项目有4个目标：一是单次发射成本降至100万美元以下，利用简化设计、基础设施最小化、靶场支持等，实现此目标；二是实现命令下达后24h内发射；三是通过采用空中发射的方式，避免受固定发射场的地域、方向限制；四是验证在12h内从一个机场转移至另一机场进行发射操作所需的技术。该项目2015财年和2016财年预算分别为6000万美元和2900万美元。　　“空中发射辅助太空进入”飞行示意图　　试验型太空飞机－1项目即此前的“小型作战响应型空间进入X-飞机”项目。试验型太空飞机－1项目将使有关技术成熟化并实现低成本、持久、快速响应空间进入和全球到达。以前的工作中已经确定并验证的关键使能技术包括：复合材料或轻质结构、推进剂贮箱、热防护系统、火箭推进、先进的航空电子设备以及软件。至关重要的技术缺口是把这些整合进一次飞行验证，使其能够提供与航空器类似的能力。该项目将在地面验证关键技术，之后建造一架X-飞机演示三项验证：一是10天内飞行10次；二是飞行速度超过马赫数10；三是将1500～2250kg载荷送至近地轨道的成本降低为1/10。试验型太空飞机－1项目2015财年和2016财年预算分别为2700万美元和3000万美元。

试验型太空飞机－1飞行示意图　　上述项目开发的技术，能在空间系统受到攻击受损后实现快速发射补网，使空间系统更易于维持、更有效并具有更强的生存能力，将成为防御性空间对抗的重要技术途径。　　三、小结　　　　最近，美军高层强调将非密空间资产与秘密空间资产同等对待，并公开发表“空间控制”论调，未来5年大幅增大空间控制能力投资，这一系列举措与奥巴马政府一贯主张的采用多种方式塑造空间环境的“战略遏制”有明显差别。有专家认为，美国空间安全政策向实施更主动的空间控制计划转变，不但会对新一届政府制定空间政策产生重要影响，还可能导致空间领域的敌对状态迅速升级为战事。

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