星盾发射199星，与星链跨层互联仿真

星盾发射199星，与星链跨层互联仿真

文 | 刘帅军、徐帆江、秦明宇、林翊钧、刘立祥、严文励(中国科学院软件研究所)

星盾作为美国SpaceX公司为服务国家安全和特殊用途的专用卫星，大量沿用了星链的制造、发射、部署等技术。截至目前，星盾卫星已累计发射199颗，用于构建美国国家侦察局（NRO）的扩散架构、美国太空发展局SDA的扩散作战太空架构PWSA等系统，目前已获知10颗卫星的TLE轨道数据。本文主要分析结果：

1

183颗为美国国家侦察局（NRO）定制，而4颗为PWSA跟踪层，其余12颗用途未知；

2

NRO定制星盾卫星为70度倾角，多数稳定在577km高度；PWSA跟踪层星盾卫星为81度倾角，稳定在947与966km两个高度的轨道面上；

3

已获知10颗卫星的TLE轨道数据，据此分析轨道维持、机动等特性；如跟踪层星盾卫星BB1（2023-050K）在2年内进行23次轨道维持，平均每个月执行1次，远低于星链卫星的频度。

4

星盾卫星与星链卫星的星间激光建链开展分析，虽无法做到持续稳定建链，但仍具备1天内11.5小时的连接能力，未来应用场景范围和网络弹性极大提升。

一

星盾卫星简介

星盾（Starshield）是SpaceX在2022年12月2日发布的安全卫星网络，利用SpaceX的星链（Starlink）技术和发射能力来支持美国国家安全工作。

与星链面向普通消费者和商业用途的设计不同，星盾更多服务于政府和军事机构。星盾卫星通过携带地球观测载荷，以支持将处理后的数据直接传送给用户；具备模块化托管能力，能够依据不同任务需求，灵活搭载各种载荷；此外，借助星链卫星上成熟可用的激光通信终端，星盾可实现组网通信，能够为政府用户提供快速的、有保障的全球通信服务。

由星盾官网，部分卫星图片如下所示：

图1 星盾卫星示意图1（图来自星盾官网）

图2 星盾卫星示意图2（图来自星盾官网）

星盾卫星主要有如下5个特点：

1

安全性

基于星链先进的端到端用户数据加密技术，星盾使用增强型高可靠性加密技术能够管理机密的有效载荷，并提供数据处理的安全性保障，满足政府的各项需求。

2

模块化设计

星盾卫星旨在满足多样化的任务要求，具备集成各种有效载荷的能力，为用户提供独特的多功能服务。

3

互连性

星链的星间激光通信终端，是当前唯一在轨大规模运行的通信激光器，将其集成到合作卫星上，以便能够纳入星盾网络。

4

快速开发和部署

SpaceX拥有独特的全栈式端到端系统开发方法（从运载火箭到用户终端），具备快速的大规模系统部署的能力。

5

灵活性和可扩展的能力

星盾可扩展的近地轨道架构为星座网络系统提供了灵活性和弹性，SpaceX的快速发射技术也为太空任务提供了便捷高效的途径。

二

星盾发射情况

经开源数据综合分析研判，截至2025年7月20日，星盾已实现17批次共199颗卫星发射入轨，这些卫星名称多数为USAXX。从发射任务等信息中可获知其用途，如任务名称为NROL-XX的，是专为美国国家侦察局（NRO）定制的卫星。而SDATrancheXX，则是为美国太空发展局（SDA）的扩散太空架构PWSA定制的卫星。

这199颗卫星发射信息，具体如下：

表1星盾卫星发射情况

序号

发射任务

发射时间

卫星名称

发射卫星数

轨道倾角（°）

发射批次国际编号

1

NROL-108

2020.12.19

USA312-313

2

2020-101

2

Transporter3

2022.01.13

USA320-323

4

97.6

2022-002

3

Globalstar-2FM15&USA328-331

2022.06.19

USA328-331

4

2022-064

4

SDATranche0A

2023.04.02

BB1

BB2

2

81

2023-050

5

SDATranche0B

2023.09.02

BB3

BB4

2

81

2023-133

6

StarlinkGroup7-16

2024.03.19

USA350-351

2

2024-050

7

NROL146

2024.05.22

USA354-374

21

70

2024-096

8

NROL186

2024.06.29

USA375-395

21

70

2024-121

9

NROL-113

2024.09.06

USA400-420

21

70

2024-160

10

NROL-167

2024.10.24

USA421-437

17

70

2024-192

11

NROL-126

2024.11.30

USA438-439

2

70

2024-225

12

NROL-149

2024.12.17

USA441-462

22

70

2024-243

13

NROL-153

2025.01.10

USA463-484

22

70

2025-005

14

StarlinkGroup13-1

2025.01.21

USA485-486

2

43

2025-014

15

NROL-57

2025.03.21

USA487-497

11

70

2025-058

16

NORL-192

2025.04.12

USA499-520

22

70

2025-074

17

NORL-145

2025.04.20

USA523-544

22

70

2025-079

合计

199

三

星盾卫星轨道数据分析

目前，已获知10颗星盾卫星的TLE轨道数据，具体如下：

2022-002批次共4颗卫星

2022年1月13日执行Transporter3任务时发射，为猎鹰9执行的“小卫星拼单计划”，共发射105颗卫星。其中4颗卫星为星盾卫星，目前已全部陨落。

2023-050批次共2颗卫星

2023年4月2日执行SDATranche0A任务时发射，共10颗卫星，目标是构建美国SDAPWSA的传输层（8颗）、跟踪层（2颗，星盾卫星）。

2023-133批次共2颗卫星

2023年9月2日执行SDATranche0B任务时发射，共13颗卫星，目标是构建美国SDAPWSA的传输层（11颗）、跟踪层（2颗，星盾卫星）。

2025-014批次共2颗卫星

2025年1月21日执行StarlinkGroup13-1任务时发射，为猎鹰9执行星链壳层13第一组发射任务，共发射23颗卫星（星链21颗+星盾2颗）。

这10颗星盾卫星的轨道高度变化如下：

图3 2022-002CV等10颗星盾卫星轨道高度变化分析

基于天智巨星座研判平台，分析得出如下几点规律：

（1）最早拼单发射的4颗卫星，至今已全部陨落。最初这四颗卫星稳定运行在528km高度，轨道倾角97.6度。该轨道为典型的太阳同步轨道，具备较好的对地成像特性，推测应为执行该类功能。

（2）PWSA的4颗跟踪层卫星（BB1至BB4），高度稳定在966.2、947.3两个轨道面上，轨道倾角均为81度。卫星轨道维持方面，与传统星链卫星存在较大差异，如BB1（2023-050K）卫星自2023年7月至今2年时间，共进行约23次轨道维持，平均每个月执行1次。

（3）与星链拼单发射的2颗卫星，轨道倾角43度。目前稳定运行在344km，同批次星链卫星已爬升稳定在483km。

篇幅有限，不再列出这10颗星盾卫星的详细数据，如有需要，欢迎交流讨论。

其余星盾卫星暂未获知具体TLE轨道数据，但可获知轨道倾角、高度等轨道概貌。NROL系列星盾卫星中，除2020年发射的2颗试验星外，其余181颗均为70度倾角，新发射的卫星轨道高度多在350km，而发射较早的卫星轨道高度已稳定在577km。

四

星盾与NRO扩散架构计划

当前所发射星盾卫星中，绝大多数为NROL系列，这些都是为美国国家侦察局定制发射的卫星。NRO位于美国弗吉尼亚州，该机构为美国政府设计、组装并发射侦察卫星，并协调、收集和分析从中央情报局以及军事机构的航天飞机、卫星收集到的情报。星盾卫星被纳入NROL系列任务意味着其并非普通商业卫星，而是服务于美国国防和情报侦察需求的专用航天器。

据路透社早前的报道称，据知情人士透露，美国太空探索技术公司（SpaceX）正在根据与美国情报机构签订的机密合同，建设一个由数百颗间谍卫星组成的网络。据报道，五位相关人士透露，SpaceX的星盾业务部门已在2021年与美国管理间谍卫星的情报机构国家侦察局（NRO）签署了一项18亿美元的合同，目前，合同中所述的卫星网络正在建造中。

图4 关于“马斯克SpaceX公司建立间谍卫星网”的网传信息截图

据报道，星盾与NRO这份合同所签订的新型间谍系统拥有数百颗具有地球成像能力的卫星，它们可以在低轨道上集群运行。消息人士指出，这些卫星可以跟踪地面目标，并与美国情报和军事官员分享这些数据。消息人士称，系统建成后，原则上将使美国政府能够快速捕捉全球几乎任何地方地面活动的连续图像，帮助情报和军事行动。

这些星盾卫星属于NRO的扩散架构计划，由SpaceX公司与诺斯罗普格鲁曼公司制造的成像卫星组成。NRO正在由传统的大型昂贵卫星转向更为分散的小型航天网络，计划发射超100颗卫星以增强弹性和覆盖范围。

五

星盾与星链组网场景与分析

SpaceX公司为NRO提供的星盾卫星，多数运行在70度倾角、577km高度，与70度倾角、572km高度的星链LEO-C3卫星参数相近。该星座由V1.5版本星链卫星组成，具备星间激光通信功能。基于天智巨星座研判平台，本节对星盾与LEO-C3星链卫星的星间建链特性开展仿真分析。

星链LEO-C3星座，由36个轨道面、每面16颗星，共576个轨位组成。截至2025年7月28日，该星座上有318颗工作轨位卫星、37颗备份轨位卫星。该星座由V1.5版本星链卫星组成，具备星间激光通信功能。同轨星间链路保持稳定，激光通信终端方位角、俯仰角、距离保持不变，距离为2712km。异轨星间链的参数随时间动态变化，距离和方位角变化率分别在1700至2040km、±0.04deg/s之间动态变化，具体如下：

图5 星链LEO-C3星座异轨星间链路动态性分析

考虑这些NORL星盾卫星与LEO-C3星链卫星建立连接。经分析，星间激光链路的方位角变化率激增至±1度，是原LEO-C3星座星间链路方位角变化率的25倍，仿真结果如下：

图6 星盾与星链LEO-C3卫星的星间链路动态性分析

以星链LEO-C3现有激光通信终端动态跟踪范围为输入，则NROL星盾卫星与C3卫星间的连接需保证较小的方位角/俯仰角变化率。经数据分析，则可保持47.8%时长，即1天内约11.5个小时的建链。

目前，星链卫星已累计发射9287颗，这些卫星中是否隐藏着星盾卫星，值得深思。对星链的长期跟踪研究发现，LEO-C2星座部分轨道面上长时间存在大量备份轨位卫星、LEO-C3及LEO-C4卫星的TLE轨道数据疑似频繁机动等异常现象，若把这些现象与潜藏星盾卫星进行关联，或许很多也可解释了：

①备份轨位卫星执行特殊任务，并经附近工作轨位卫星做信息传输；

②大倾角的C3（70度）、C4（97.6度）星座，部分卫星频繁执行机动操作而非单纯通信用途。

六

总结与展望

星盾是SpaceX公司基于星链成熟方案+特殊需求定制的衍生产品，已为美国国家侦察局NRO、太空发展局SDA发射了近200颗卫星。借助天智巨星座研判平台，综合SpaceTrack等多源数据开展分析，本文对已获知的10颗星盾卫星TLE轨道数据、与星链卫星组网等开展分析。

可预见，基于星链激光通信终端、轨道操控能力、全栈解决方案等优势，星盾可针对美国军方不同需求提供敏捷响应，加速了美国NRO的扩散架构及SDAPWSA的进程。

未来我们将持续关注星盾的发展，欢迎批评指正。

>End

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