太空商用技术的发展极大推动了太空作战装备的进步,随着太空军事化特征已变得愈发明显,天基装备的应用也越来越广泛,太空中的大国对抗已成为未来军事斗争重要组成部分。
本文将针对天基情监侦、天基反导、卫星通信、数据决策、交通管理、在轨服务共6个领域的装备发展应用进行总体评估,以供相关人员参考。
本文主要内容及关键词
1.总体态势:商用技术推动军用太空装备发展(具体领域:情报、监视和侦察ISR、导弹防御、定位、导航和授时PNT等);太空新兴作战域
2.天基情监侦(ISR)领域:将与各类平台数据结合(如开源情报信息等);小型/微型卫星的大型星座将成关键
3.天基反导领域:2023美导弹防御局将发射两颗“高超声速与弹道跟踪太空传感器”(HBTSS)卫星原型
4.卫星通信领域:新兴低轨(LEO)星座成为了当前发展的主流,“星链方案”层出不穷
5.数据决策领域:利用分析数据来实现作战和情报支撑的同步
6.太空交通管理领域:太空态势感知(SSA),“太空篱笆”“深空先进雷达能力”等项目
7.在轨服务领域:意味着天基在轨服务具备了太空攻防的潜力
8.结语:太空军事化已不可逆转。低轨卫星集群成趋势,未来发展值得高度关注
1.总体态势
1.1 商用技术推动军用太空装备发展
世界太空技术在过去十年里发展迅速,新兴技术与商业行为高度结合,使新型太空资产的设计和制造得以迅速实现,充分满足全球用户群体愈发复杂的需求。商用技术的爆发式增长同时推动了军用太空领域的发展,巨型卫星星座、高分辨率天基传感器以及越来越便捷的太空运输系统使得全球持续监视、太空宽带网络通讯链接、在轨资产防护/维护等多个领域都产生了长足的进步,并间接影响了太空作战军事理论的发展。
1.2 太空域:新兴作战域
2019年,美军宣布太空域在继网络空间(2016年)后,已经从“关键使能要素”转变为与海陆空传统三大作战域并驾齐驱的新兴作战域。新的军事革命已浮出水面,这将从根本上改变整个军事行动和战争的概念。在当前美国最为热门的多域作战(MDO)所定义的战场框架中,太空域和网络空间影响巨大,对指挥架构和作战能力起到关键的信息支撑作用,对于为指挥官提供态势感知、准确评估、保持实时或近实时信息优势以支持快速决策至关重要,进而影响全作战域的战场态势。
1.3 太空资产推动作战的具体应用领域
在具体应用上看,太空资产在进行情报、监视和侦察(ISR)、导弹防御、定位、导航和授时(PNT)以及其他推动战术行动方面的作用至关重要。与传统的空战任务类似,太空中将出现新的任务类型和作战概念,各国正从寻求太空优势到寻求太空主宰能力,这将涉及太空攻防、太空监视和跟踪以及太空碎片清除等多个领域。随着美国太空军的成立,太空军事化已不可避免,太空“高边疆”已成为世界各军事大国新的“角力点”。
2.天基ISR领域
天基情监侦(ISR)领域
世界军事大国正越来越多地通过地理空间数据和相关服务获取更多信息。天基ISR数据将与来自各种平台的数据相结合,包括媒体流(即开源情报信息),成为现代战争数字化革命的基本组成部分。据国外预测,信息技术、先进算法、机器/深度学习以及人工智能(AI)的影响将呈指数级增长,为一系列用户群体生成信息流。这对军方用户也会产生巨大影响。天基ISR数据与基于云的强大计算能力相结合,将成为推动天基信息支援领域变革的引擎。
小型/微型卫星的大型星座很可能将成为未来天基ISR能力发展的关键。尽管其单一平台的分辨率相对于大型卫星可能有限,但其具备高重访率和高弹性体系的优势,通过光学、雷达、多光谱、电磁辐射感知和电子信号多元化数据提供连续数据流,有助于快速识别全球事态。目前,美国正试图发展天基动目标指示(GMTI)能力,以替代传统以JSTAR为代表的空中指挥机平台,这进一步印证了天基ISR未来蓬勃的生命力。
3.天基反导领域
为了防御高超声速导弹等新威胁,并探测和跟踪机动的高速导弹,天基能力可以执行目前由有人/无人飞机执行的任务。结合导航、定位数据以及航空平台(无人机、高空伪卫星、低亚轨道飞行器等)生成的数据,这些星座通过多传感器和多平台实时数据融合提供真正的目标动态分析能力。
2022年3月,美国导弹防御局(MDA)宣布将在2023年发射两颗“高超声速与弹道跟踪太空传感器”(HBTSS)卫星原型,将与太空发展局下一代太空架构“跟踪层”中的宽视场传感器卫星配对协同,构建低轨卫星网络,用于探测并跟踪具备高机动特征的高超声速导弹。根据设想,美军现役天基红外系统(SBIRS)、国防支援卫星(DSP)以及未来的下一代过顶持续红外卫星(OPIR)将利用红外传感器为HBTSS卫星提供目标指示数据,然后HBTSS将在高超声速武器高速滑翔段进行探测跟踪,再将瞄准相关数据传输给海军“宙斯盾”系统或陆军“萨德”系统以支撑高超拦截作战。
4.卫星通讯领域
卫星通信的太空段是保障战场端到端连接的关键,是任何野战和未来空战系统的关键需求,是战场宏观“系统之系统”的重要组成部分。
随着美国空军先进作战管理系统(ABMS)等概念的不断发展,天基通信卫星将作为作战网络的核心赋能装备,成为未来体系的重要元素。随着各部队间共享的受保护/机密信息量呈指数级增长,信息访问和数据处理能力成为真正的游戏规则改变者。为了满足战场灵活性要求并提供更佳的信息服务,必须采用数字化可重构在轨解决方案。星载计算能力的提高使人们有可能设想将装备架构从标准重配置转变为全软件定义有效载荷,为地球同步卫星提供通信频率和覆盖范围上的灵活性。
值得注意的是,为实现全球覆盖的低延迟通信解决方案,与天基ISR系统类似,新兴低轨(LEO)星座成为了当前发展的主流。过去数年中,以“星链”为代表的商业市场解决方案层出不穷,具备向军事用户提供服务的潜力。在此次俄乌冲突中,“星链”在战场通信方面就起到了重要作用。从远期看,以美国为代表的军事强国最终目标是构建多层星座架构,满足自身及其盟国的各类军事需求。
5.数据决策领域
数据驱动的决策,即基于人工智能的学习技术与大数据分析相结合,将为各级作战人员提供可操作的信息,帮助他们实时做出基于数据的关键决策。分析、协调和融合大量原始数据的能力在很大程度上取决于可用的计算能力、数据存储能力和电源限制。成功的关键将是通过在处理、利用和传播(PED)周期中持续利用分析数据来实现作战和情报支撑的同步。
在未来的“军事”物联网中,太空系统、传感器和设备节点将产生大量数据。为了满足战场决策对数据相关性的需求,应发展指数计算、云平台、边缘计算和大数据技术,快速支撑战场决策,提供快速、连续的信息流。充分将航天公司、太空技术公司和信息技术公司优势相结合,有效地落实所需太空能力,以确保太空信息优势,将有力保障战场决策的能力和速度。
6.太空交通领域
太空交通管理领域
随着太空系统对于各国经济、国家安全、信息优势的作用愈发明显,对其安全方面的考虑能力正越来越重要。在低轨空间,目前已有4000多颗卫星,而在2030年,预测将达到约50000颗卫星,整个太空经济价值将超过1万亿美元。
在此背景下,太空交通管理迅速保障外层空间长期安全和可持续利用的优先议题。各国对此方面的挑战和机会正给予关注,评估和影响变化的环境如何影响太空作战和太空信息支援的有效性。值得注意的是,太空态势感知(SSA)对于避免和防止轨道碰撞至关重要,美国开展的“太空篱笆”“深空先进雷达能力”等项目体现了美在此领域的深远考虑。
7.在轨服务领域
天基在轨服务为航天器提供一系列服务措施,包括但不限于维护、拖拽和检查,包括重新配置航天器有效载荷或模块、辅助航天器与目标卫星保持空间站对接、轨道修正,将空间系统重新定位到所需轨道等。结合优秀的太空态势感知能力,天基在轨服务还可在轨道上建设大型基础设施,这些基础设施在发射前因重量、体积、尺寸等原因无法组装,天基在轨服务将进行航天器交会和近距离操作,实现高效的轨道操作。这种轨道操作能力意味着天基在轨服务具备了太空攻防的潜力,将对太空作战起到深远的影响。
结 语
太空域正在信息支援、战场决策、空间安全等多个方面对未来战场起到深远的影响。考虑到以美国为首的西方国家在此领域投入的人力物力,太空军事化已不可逆转。从当前太空系统建设情况看,低轨卫星集群以其高重访率和高鲁棒性的特征正吸引着军民两界越来越多的青睐,可用于战场通信、天基ISR多个领域,新方法、新项目层出不穷,其发展值得未来持续高度关注。