美军扩散型星座实现弹性架构的利弊分析

导读：美国军方正在开发低轨分布式太空架构，以提供弹性军事能力。扩散型LEO星座是实现这一目标的重要策略，但它也存在一些风险。本文分析扩散型星座的思路、潜在弊端及部分问题的解决方案。

一、对太空能力的威胁分析

美太空军高层曾称，美国卫星“每天”都面临他国的网络攻击、干扰和令人眼花缭乱的激光武器威胁。Z国(2007年)、印度(2019年)和俄罗斯(2021年)已经掌握了直升式反卫星武器。此外，美军已经观察到俄罗斯卫星对其他国家太空资产造成了潜在威胁，相关动作很可能是正在练习和准备摧毁行动。

总的来说，对太空的总体威胁评估表明了反太空挑战的多样性和复杂性日益增加，太空军事竞争的强度越来越大。美军现行的姿态是假设在军事资产太空中使用基本上不受惩罚，这种时代已经结束了。强对抗的、拥挤和竞争更加激烈的太空生存局面骤现，给美国及其盟国和合作伙伴带来了重大危机。盟军使用的太空架构都是过去时代的产物，是在已不再适用的安全假设下建造的。对手已经发展出摧毁当前架构中个别关键卫星的能力。如果美国坚持目前的路线，那么美军发现、收集、交流和跟踪威胁的能力(包括快速移动的和困难的目标，如高超武器或太空武器)必定会被削弱。

二、通过扩散来恢复弹性的思路

实现弹性需要在太空、地面和工业领域开发新能力并实施新方法。美国前太空作战部长J·雷蒙德将太空架构的转变描述为：从“精致、稀少和脆弱”到“多样化、扩散和弹性”。美国国防部最近正在进行的大部分工作都在追求向扩散和分布式星座的转变，同时更多地使用商业空间资产来补充国家安全空间资产。

创造空间弹性的起始点是增加国防空间资产的数量、多样性和冗余性的措施。通过太空发展局(SDA)，美国国防部已经开始在近地轨道上建造一个由数百颗小型卫星组成的扩散架构，该架构将跟踪先进的移动导弹发射，并以光速在该架构周围传输数据。这个思路是通过创建冗余以降低单一攻击破坏整个系统的可能性。最初的第0批跟踪卫星现在预计将于2023年发射，第1批将于2025年发射。

太空军2023财年获得超过10亿美元用于继续发展上述的七层“扩散型作战人员太空架构”(PWSA)。PWSA即原来的“国防空间架构”(NDSA)，2023年1月23日正式更名。PWSA旨在通过增加目标的数量和多样性来提高灵活性和任务响应能力。它还寻求通过平衡成本、进度和性能来提高弹性，同时避免威胁、确保可生存性并在需要时加速重建。关于PWSA的各层功能介绍，参见作者此前文章美军太空作战力量建设情况(四)国防空间体系架构概况。

三、扩散型星座弊端与解决方案

这种扩散型星座的方法并非没有风险。大规模的卫星星座将使本已艰巨的太空态势感知(SSA)任务复杂化。由于商业巨型星座的出现，如星链，美国太空司令部的跟踪目标比此前增加了20%以上，同时也影响了射电和光学天文观测的质量。因此，跟踪和探测威胁的空间交通管理和多轨道空间态势感知能力是空间弹性的内在要求，必须成为美国国防部和政府的优先事项。此外，对卫星机动性和空间碎片补救能力的投资也将有助于确保一个更加扩散和有弹性的天基体系结构，并保持可持续性。

为此，特朗普政府的第3号太空政策指令早已做出指示，太空交通管理(类似于范登堡空军基地第18太空控制中队提供的“太空态势感知服务”)将移交给商务部门，向联邦航空管理局和联邦通信委员会转移。为了继承太空军所移交的空间避碰警告职能，这两个政府部门需要制定政策、倡导实践来应对挑战。对于已经在太空中产生的垃圾，需要资助、建造和部署“太空篱笆”和其他空间跟踪望远镜。SpaceX和OneWeb等企业也都提交了相应的避碰和离轨计划。

尽管商业星座由于无处不在和成本效益而具有吸引力，但也要面临其自身的弹性挑战。太空环境和太阳风暴会使防护不足的系统失效。对手可以进行干扰和网络攻击。对此，政府和军方后续也许会就基本的加固方法提供建议，以使这些资产保持低成本，同时降低其脆弱性。同时，广泛的多模数据链兼容性和激光通信也有助于进一步提高商业空间资产的弹性。

空间弹性问题还有重要的地面组成部分。有必要加强地面站以抵御网络和电子战攻击。开发和推广天基通信的地面替代方案也是必要的。重新布线和增加额外的海底电缆，以及部署由6G技术支持的分散式网状网络，将是关键的通信多样化手段。

此外，美国军方更多地使用商业卫星可能会导致对手瞄准这类卫星，从而使那些单纯向社会提供重要服务的星座处于危险之中。为了保护政府和军队使用的商业卫星不成为敌人的目标，美国政府采取了一项政策来最大限度地利用商业空间能力。然而，随着太空军越来越有兴趣将商业星座纳入其作战行动中，美国情报部门和国防部对此还未展开评价体系与方案制定工作。为了解决这一风险，已经有专家建议建立行为规范，保护所有民用/商用资产(无论其目的如何)，或者只保护那些不为军方提供基本服务的商用卫星。后续的发展依然有待观察。

小结

扩散型低轨道系统的经济性和短周期使美国能够通过快速引入新技术来有效地对抗其对手。随着太空星座向LEO移动以利用更短的距离和更低的延迟，美军需要更多的卫星来提供与更高轨少量卫星相同的覆盖范围。此外，扩散提供了弹性，使得美国军方和商业星座运营商有能力吸收卫星的损失并继续执行任务。可以说，美军已经在拥抱行业进步，但相应的举措显得迟滞，应该在充分考虑和减轻相应风险的情况下实现部署。

尽管建设扩散型星座很有必要，但仅大幅增加LEO中的卫星数量不足以提高太空行动的弹性。其他增加弹性的方法还包括：将卫星置于其他轨道(多轨道)并加强卫星以抵御网络和电子战攻击(抗干扰)。它应包括提高空间资产机动性的措施(高机动)，以避免来自对手共轨卫星或空间碎片的物理威胁。它还应该包括使用商业天基资源(商业化)，以及加强与盟国和伙伴的合作(联盟化)。

在国际合作上美国已经取得了想要的进展，在三边AUKUS安全协议的背景下，与美国最亲密的澳大利亚和英国已经同意展开合作。日本也在加速其商业和军事太空努力。此外，挪威、日本和英国都同意在其卫星上承载美国的军事载荷，其他合作伙伴可能会提供新的机会。(北京蓝德信息科技有限公司 研究员 李雷)

参考资料

[1] Space Policy Directive-3, National Space Traffic Management Policy，White House. June 18, 2018.

[2] A Solar Storm Knocked 40 SpaceX Satellites Out of the Sky，Times. FEBRUARY 10, 2022 12:37.