原創(chuàng) 趙霄 國防科技要聞
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美國C4ISRNET網(wǎng)站近日發(fā)文，總結(jié)2020年的六大軍事太空事件。雖然美太空軍成立于2019年，但在2020年才開始逐步成形。美太空作戰(zhàn)司令約翰·雷蒙德表示，其團隊在2020年重點關(guān)注五方面工作：發(fā)展人員、發(fā)展條令、提出獨立預(yù)算、設(shè)計部隊和向聯(lián)合司令部提供部隊，并在這些領(lǐng)域都取得了長足進步。
01
美太空軍成形
雖然美太空軍成立于2019年，但在2020年才開始逐步成形。美太空作戰(zhàn)司令約翰·雷蒙德表示，其團隊在2020年重點關(guān)注五方面工作：發(fā)展人員、發(fā)展條令、提出獨立預(yù)算、設(shè)計部隊和向聯(lián)合司令部提供部隊，并在這些領(lǐng)域都取得了長足進步。2020年，美太空軍確定了太空作戰(zhàn)負責人，新增了2500人入役，設(shè)立了第一個司令部，并開始了一系列采辦改革的實施。
02
美太空發(fā)展局訂購第一批衛(wèi)星
2020年，美太空發(fā)展局（SDA）確定了在國家太空事業(yè)中的職責：建立由數(shù)百顆近地軌道衛(wèi)星組成的國防太空體系架構(gòu)。該架構(gòu)的核心，即天基網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，將作為聯(lián)合全域指揮與控制的太空組成部分。
2020年8月，SDA授予約克太空系統(tǒng)公司9400萬美元和洛克希德·馬丁公司1.88億美元的合同，分別為首個傳輸層建造10顆衛(wèi)星。10月，SDA發(fā)布了首批8顆導(dǎo)彈跟蹤衛(wèi)星的合同，其中SpaceX獲得1.49億美元、L3Harris獲得1.93億美元的合同。
03
SpaceX和ULA贏得大宗發(fā)射合同
2020年8月，美太空軍向SpaceX和ULA公司授予了國家安全太空發(fā)射合同，前者獲得3.16億美元，后者獲得3.37億美元。國家安全太空發(fā)射合同將在五年內(nèi)（從2022到2027財年）為太空軍和國家偵察局提供30余次衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)。根據(jù)該協(xié)議，ULA將負責60％的發(fā)射任務(wù)，SpaceX負責40%的任務(wù)。
04
美商業(yè)航天界實現(xiàn)在軌延壽服務(wù)
2020年，美國諾斯羅普·格魯曼公司及其全資子公司太空后勤公司在軌道上成功完成任務(wù)延壽飛行器1號（MEV-1）與國際通信衛(wèi)星901（IS-901）的首次在軌對接，為后者提供延壽服務(wù)。雖然該任務(wù)是完全商業(yè)化的，但對軍方有重大影響。繼2月成功對接后，太空后勤公司宣布與美國防高級研究計劃局就地球同步軌道衛(wèi)星機器人服務(wù)（RSGS）項目建立合作關(guān)系，該項目正致力于制造首個帶有機械臂的商業(yè)航天器，該機械臂可以進行維修、增強、組裝，對已經(jīng)在軌的其他航天器進行檢查或重新安置。
05
俄羅斯繼續(xù)進行反衛(wèi)星武器測試
2020年，俄羅斯政府進行了三次直接升空式反衛(wèi)星導(dǎo)彈測試，該導(dǎo)彈可以摧毀近地軌道衛(wèi)星。但比該測試更令人關(guān)注的是，美太空司令部（USSPACECOM）2020年7月宣布，俄羅斯的一顆衛(wèi)星疑似向太空發(fā)射了一枚武器，對其他衛(wèi)星和空間站系統(tǒng)構(gòu)成威脅。
06
美陸軍傳感器射擊測試
2020年，美陸軍開展了“項目融合”活動，旨在通過人工智能、網(wǎng)絡(luò)將傳感器與射手聯(lián)系起來，使陸軍與聯(lián)合部隊進行整合。其中，衛(wèi)星既被用作探測威脅的傳感器，也被用作連接傳感器和射手的網(wǎng)絡(luò)。戰(zhàn)術(shù)圖像衛(wèi)星是“項目融合”的主要組成部分。衛(wèi)星拍攝戰(zhàn)場圖像后，將其數(shù)據(jù)下行鏈路至“泰坦”系統(tǒng)，然后使用人工智能處理圖像以自動檢測威脅，并向射手提供目標數(shù)據(jù)。陸軍還利用近地軌道上新的商業(yè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)連接其系統(tǒng)。這些天基能力使數(shù)據(jù)從傳感器傳輸?shù)缴涫值臅r間大大縮短。
美國太空部隊控制的軍用衛(wèi)星星座
知遠戰(zhàn)略與防務(wù)研究所唐龍/編譯 來源：美國傳統(tǒng)基金會
【知遠導(dǎo)讀】
本文是美國傳統(tǒng)基金會在美國太空部隊成立后，對美國太空力量的研究評估報告，報告原題為《美國太空部隊》。報告介紹了美國成立太空部隊之前太空力量的發(fā)展情況，存在的問題，以及面臨的挑戰(zhàn)。然后介紹了美國國防部推動太空力量走上“正軌”的兩個階段性措施。鑒于軍用太空平臺發(fā)射運營涉及機密，作者采取介紹美國現(xiàn)有公開軍用衛(wèi)星星座運行情況、與中俄近年太空發(fā)射數(shù)量比對等方式，介紹了美軍的太空作戰(zhàn)能力。
推送部分為報告節(jié)選，由于篇幅問題，文中的注解、大量數(shù)據(jù)出處等細節(jié)內(nèi)容沒有推出，全文長約15000字，需要參閱的讀者請直接與我們聯(lián)系。
由于太空部隊所部署太空資產(chǎn)的機密屬性，列出其具體能力水平是一項極具挑戰(zhàn)的工作，更不用說評估部隊執(zhí)行任務(wù)的能力了。毫無疑問的是，美國目前的情報、監(jiān)視和偵察（ISR）、導(dǎo)航和通信衛(wèi)星系統(tǒng)是任何其他國家都無法匹敵的。這一系列的裝備使得美國太空部隊和它的姊妹軍種能夠發(fā)現(xiàn)、解決和鎖定來自地球表面任何陸地或海上的威脅。
太空部隊的規(guī)�？梢酝ㄟ^其衛(wèi)星星座和地面站持續(xù)滿足情報、監(jiān)視和偵察，指揮與控制、通信、天氣預(yù)報和導(dǎo)航需求的能力，以及其修復(fù)或擴容的能力、強大而可靠的發(fā)射能力來闡述。
美國太空部隊控制的衛(wèi)星星座
太空部隊的任務(wù)是通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、地面雷達、地面站和態(tài)勢感知節(jié)點來完成的。2018年，美國空軍部長稱，“美國空軍運行著77顆對國家安全至關(guān)重要的衛(wèi)星，為世界提供通信、指揮與控制、導(dǎo)彈預(yù)警、核爆炸探測、天氣預(yù)報和全球定位服務(wù)（GPS）�！边@些衛(wèi)星的能力現(xiàn)在由太空部隊掌控。
1.全球定位系統(tǒng)
在美國太空部隊控制之下，最著名的衛(wèi)星群是全球定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)為世界各地數(shù)以百萬計的用戶同時提供授時、測速和精確導(dǎo)航服務(wù)。需要24顆這樣的衛(wèi)星組成衛(wèi)星群，才能提供無縫的全球覆蓋，而31顆衛(wèi)星（其中7顆備份星）目前已經(jīng)在軌。GPS III是該平臺的最新升級型，具有更強大的抗干擾能力。此外，它可兼容其它全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS），如歐洲的“伽利略”系統(tǒng)和日本的準天頂（Quazi-Zenith）區(qū)域衛(wèi)星定位系統(tǒng)，這使美國的全球定位系統(tǒng)具備極佳的可靠性和彈性。
2.天基紅外系統(tǒng)（SBIRS）
天基紅外系統(tǒng)是一個集成的衛(wèi)星星座，旨在提供導(dǎo)彈預(yù)警并為導(dǎo)彈防御提供攔截線索。該監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的是將3顆高軌衛(wèi)星（HEO）和8顆地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星結(jié)合在一起，每一顆衛(wèi)星都與地面數(shù)據(jù)處理和指揮控制中心協(xié)同工作。
天基紅外系統(tǒng)高軌衛(wèi)星可按指令進行軌道高度調(diào)整機動，這意味著這些衛(wèi)星可以根據(jù)任務(wù)需要機動到更佳的軌道/觀測點。這些平臺安裝有由短波和中波紅外傳感器組成的掃描陣列，可以探測到接近地面的紅外輻射活動。相關(guān)研發(fā)于1996年開始，第一個天基紅外系統(tǒng)高軌衛(wèi)星有效載荷（HEO-1）于2006年6月交付，隨后在2008年3月高軌衛(wèi)星-2（HEO-2）交付，該星將靈敏度超過該項目計劃指標的傳感器送入軌道。高軌衛(wèi)星-3（HEO-3）和高軌衛(wèi)星-4（HEO-4）分別于2014年12月13日和2017年9月24日被送入軌道。
在第一個高軌衛(wèi)星群建立后不久，在成本、進度和性能方面出現(xiàn)了問題，美國空軍決定仍保持原來的進度，但減少天基紅外系統(tǒng)星座地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星的數(shù)量。2017年，美國空軍決定取消對地球同步軌道7號星（GEO-7）和8號星（GEO-8）的投資，提前結(jié)束天基紅外系統(tǒng)的建設(shè)。到目前為止，已有4顆天基紅外系統(tǒng)地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星進入軌道，最后2顆（GEO-5和GEO-6）預(yù)計將分別于2021年和2022年發(fā)射入軌。
從天基紅外系統(tǒng)撤銷的資金將轉(zhuǎn)移到一個新項目，下一代過頂持續(xù)紅外項目（OPIR），其中將包括一套新的地面控制系統(tǒng)。該項目的目標是通過營造競爭環(huán)境，提供彈性的太空探測和跟蹤能力，其中包括持續(xù)跟蹤火箭推進技術(shù)的最新進展。預(yù)計2023年將開始部署具有戰(zhàn)略意義的衛(wèi)星星座來提供導(dǎo)彈預(yù)警。
3.國防支援計劃（DSP）
國防支援計劃衛(wèi)星設(shè)計用來探測射向美國及其盟國的洲際彈道導(dǎo)彈或潛艇發(fā)射的彈道導(dǎo)彈。它的次要任務(wù)包括探測太空發(fā)射任務(wù)或核武器試驗/爆炸。國防支援計劃衛(wèi)星星座位于地球同步軌道上，利用紅外傳感器在地球背景下接收助推器羽流產(chǎn)生的熱量。
第一階段在1970-1973年，將4顆衛(wèi)星送入軌道；第二階段從1975-1987年，將9顆衛(wèi)星送入軌道；第三階段從1989-2007年，發(fā)射10顆國防支援計劃衛(wèi)星。雖然第三階段的國防支援計劃衛(wèi)星已經(jīng)長期服役，遠遠超過它們的設(shè)計壽命，其可靠性完全超出預(yù)期，其中至少5顆，甚至多達8顆仍在可靠地提供數(shù)據(jù)，目前已與天基紅外系統(tǒng)項目地面站集成或由其控制。
4.天基太空監(jiān)視系統(tǒng)
美國太空部隊通過天基太空監(jiān)視系統(tǒng)（SBSS）保持對太空物體的態(tài)勢感知。天基太空監(jiān)視系統(tǒng)計劃以一顆被稱為中段空間實驗衛(wèi)星（MSX）的單一先進概念技術(shù)試驗衛(wèi)星開始，該衛(wèi)星試驗了包括太空紅外成像望遠鏡（SPIRITIII）在內(nèi)的多個系統(tǒng)；紫外線和可見光成像儀及光譜成像儀（UVISI）；天基可見光傳感器（SBV）；以及機載信號和數(shù)據(jù)處理器（OSDP）系統(tǒng)。在天基可見光傳感器（SBV）失靈后，中段空間實驗衛(wèi)星于2008年6月停止運作。后續(xù)衛(wèi)星天基太空監(jiān)視系統(tǒng)1（SBSS1）于2010年9月26日發(fā)射。SBSS 1運行在約630千米的軌道高度，利用各種傳感器跟蹤人造軌道物體和太空碎片，目前，它仍在繼續(xù)工作。
5.空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)衛(wèi)星
空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)-ATR（STSS-ATR）衛(wèi)星是一顆研究、開發(fā)、測試和評估（RDT&E）項目/衛(wèi)星，2009年5月5日由美國導(dǎo)彈防御局送入軌道。發(fā)射這顆衛(wèi)星的目的是將其作為一個測試平臺，探索導(dǎo)彈防御的不同能力和技術(shù)。
6.地球同步空間態(tài)勢感知計劃
地球同步空間態(tài)勢感知計劃（GSSAP）是一個由美國空軍和軌道科學(xué)公司秘密開發(fā)的機密空間監(jiān)視星座。它的任務(wù)是向美國戰(zhàn)略司令部提供一個太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)（SSN），用于精確跟蹤和描述人造軌道物體。地球同步空間態(tài)勢感知計劃衛(wèi)星采用光電傳感器來收集地球同步軌道帶的衛(wèi)星和其他物體的信息。這組衛(wèi)星位于近地球同步軌道上，每顆衛(wèi)星都是可機動的，這使其能夠執(zhí)行交會和近距離操作（RPO）任務(wù)，即“在感興趣的常駐太空物體附近進行操作”。
2014年7月28日，前2顆地球同步空間態(tài)勢感知計劃衛(wèi)星成對發(fā)射，第2對于2016年8月19日送入軌道。這些系統(tǒng)及其發(fā)射細節(jié)都是保密的，根據(jù)目前掌握的情況，第3對衛(wèi)星于2020年下半年發(fā)射，這將使這個星座在2020年底前增加到6顆衛(wèi)星。
7.氣象
自1962年以來，美國國防氣象衛(wèi)星通過國防氣象衛(wèi)星計劃（DMSP）一直在為美國軍事行動收集氣象數(shù)據(jù)并提供氣象預(yù)報。
目前，2顆正在軌運行的DMSP衛(wèi)星位于近地軌道（LEO），軌道高度約830千米。這些氣象衛(wèi)星的主要傳感器都是光學(xué)傳感器，每個傳感器都能提供大約2960千米寬的區(qū)域云層覆蓋情況連續(xù)可見光和紅外圖像。每14小時完成一次覆蓋全球的氣象特征數(shù)據(jù)采集。美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）自1998年以來一直負責維護和操作該項目，現(xiàn)在它已交由太空部隊管理。
美國國家極軌運行環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)（NPOESS）具有先進的微波成像測深數(shù)據(jù)產(chǎn)品，可改善對海洋表面風速和風向的預(yù)報，這是預(yù)報天氣的一項主要因素。NPOESS 1衛(wèi)星于2013年發(fā)射，NPOESS 2衛(wèi)星于2016年發(fā)射；NPOESS 3衛(wèi)星和NPOESS 4衛(wèi)星計劃分別在2023年和2026年發(fā)射。最終，3顆NPOESS衛(wèi)星將在3個軌道平面上運行，取代雙衛(wèi)星的國防氣象衛(wèi)星計劃（DMSP）星座。由美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）運營的4顆地球同步軌道氣象衛(wèi)星（GOES）還向美國國家氣象局提供北部、中部、南美洲以及大西洋和太平洋的地面和空間天氣數(shù)據(jù)。
太空部隊將于2021年部署下一代氣象衛(wèi)星，即微波氣象系統(tǒng)后續(xù)衛(wèi)星（WSF-M）。微波氣象系統(tǒng)后續(xù)衛(wèi)星將是1顆近地軌道衛(wèi)星，具有繪制地面氣象的無源微波成像能力，以及監(jiān)測太空氣象的另一種設(shè)備。WSF-M被設(shè)計用于覆蓋海洋表面矢量風、熱帶氣旋強度和美國國防部目前氣象監(jiān)測能力中近地衛(wèi)星-3（LOE-3）欠缺的能力——“高能帶電粒子”。這個星座將包含的衛(wèi)星數(shù)量尚未確定，但第一顆衛(wèi)星目前計劃在2023年發(fā)射，也將由太空部隊操作。
8.通信
軍事星（Milstar）是1980年設(shè)計的一種衛(wèi)星通信系統(tǒng)，為國家指揮當局提供可靠的、低截獲性或低可探測率的全球通信能力。該技術(shù)依賴由5顆衛(wèi)星構(gòu)成的星座，用以克服敵人的干擾和核打擊的影響，最初部署時，被認為是國防部最強大和最可靠的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
繼軍事星之后的是先進極高頻系統(tǒng)（AEHF）。通過該系統(tǒng)，太空部隊可為聯(lián)合部隊行動提供衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，允許國防部為世界上任何地方的高優(yōu)先級的地面、海上和空中軍事資產(chǎn)提供安全、抗干擾的通信及指揮控制（C2）能力。目前的先進極高頻系統(tǒng)衛(wèi)星群包括5顆地球同步軌道衛(wèi)星，第6顆定于2020年發(fā)射。
國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)（DSCS）擁有7顆在軌運行的衛(wèi)星，為國防部、國務(wù)院和國家指揮當局提供核加固全球通信。該系統(tǒng)能夠提供具有高數(shù)據(jù)率和強抗干擾能力的通信保障。
寬帶全球衛(wèi)星通信（WGS）是一個軍種聯(lián)合項目，由美國空軍和美國陸軍，以及澳大利亞和加拿大等國際合作伙伴共同出資，供國防部門和國家指揮當局使用。一度被稱為“寬帶填隙衛(wèi)星”，WGS提供超高頻（SHF）寬帶通信，使用直接廣播衛(wèi)星技術(shù)為美國和盟軍提供指揮與控制保障。該系統(tǒng)具有強大的通信能力，采用相控陣天線和數(shù)字信號處理技術(shù)，能提供靈活的通信組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，且衛(wèi)星壽命長達14年。
每顆WGS衛(wèi)星都能在其視場范圍內(nèi)覆蓋19個獨立的區(qū)域，而星座作為一個整體可以向位于北緯65度至南緯65度（北極圈和南極圈145千米以內(nèi)）之間的作戰(zhàn)人員提供服務(wù)。每顆衛(wèi)星包括8個可操控和可變形的X波段波束，由可獨立收發(fā)的相控陣天線控制，10個可操控的Ka波段波束，由獨立可操控的碟形天線提供服務(wù)，以及1個X波段地球覆蓋波束。該系統(tǒng)允許任何用戶通過近1900個獨立可路由的子信道與其他用戶通信。
首顆WGS 1型（Block 1）衛(wèi)星于2007年11月10日進入軌道，隨后第2顆和第3顆分別于2009年4月4日和6月12日發(fā)射入軌。2012年初-2015年7月，作為WGS衛(wèi)星2型（Block 2）的一部分，又發(fā)射了4顆衛(wèi)星，隨后在2016年、2017年和2019年又發(fā)射了3顆衛(wèi)星。每一顆WGS衛(wèi)星的壽命預(yù)計為14年。
9.偵察和成像
在20世紀90年代末和21世紀初，空軍開始開發(fā)和部署天基雷達衛(wèi)星星座。該項目（稱為“長曲棍球”（Lacrosse）/ Onyx），共發(fā)射了5顆衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星攜帶一個合成孔徑雷達（SAR）作為主要成像傳感器。合成孔徑雷達系統(tǒng)能夠穿透云層并高分辨率成像，具備探測隱藏目標的潛力。“長曲棍球”曾經(jīng)面臨計算機處理速度、數(shù)據(jù)傳輸率和時效要求較高的圖像中繼等方面的挑戰(zhàn)，目前可能已經(jīng)解決，這進一步擴大了這個系統(tǒng)的能力和作戰(zhàn)用途。
雷達成像，結(jié)合星載信號情報（SIGINT）、電子情報（ELINT）、測量與特征情報（MASINT），以及向世界各地的作戰(zhàn)人員提供實時情報的能力，使美國獲得了重大的競爭優(yōu)勢。美國太空部隊用于這些任務(wù)的衛(wèi)星數(shù)量很可能超過美國空軍部公開承認的77顆。雖然目前在軌衛(wèi)星的能力和規(guī)模還不能完全滿足各作戰(zhàn)司令部的需要，但鑒于美國越來越強的太空發(fā)射能力，應(yīng)能彌補衛(wèi)星能力的不足，具備隨需隨發(fā)的應(yīng)變能力。
太空發(fā)射能力
太空部隊負責管理國家安全航天發(fā)射（NSSL）項目，這主要是一個國防采辦項目，從私營公司獲取發(fā)射服務(wù)，將國家安全衛(wèi)星送入軌道。目前，國家安全航天發(fā)射項目使用聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的“阿特拉斯-5”型運載火箭（宇宙神Ⅴ號運載火箭，Atlas V）和“德爾塔IV”型（Delta IV）重型運載火箭，以及太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的“獵鷹”9號和“獵鷹”重型運載火箭來發(fā)射國家安全有效載荷。2018年，美國空軍授予航天發(fā)射公司3份發(fā)射服務(wù)協(xié)議，用于開發(fā)國家安全航天發(fā)射項目第二階段所需的運載火箭。太空部隊將在2020年晚些時候授予2份發(fā)射服務(wù)采購合同，贏得競爭的2家供應(yīng)商將為太空部隊提供2027年前的發(fā)射服務(wù)。
2010年，包括美國國家航空航天局（NASA）在內(nèi)的4個組織參與了向太空發(fā)射載人和無人系統(tǒng)的工作。他們總共進行了17次發(fā)射，其中包括3次航天飛機發(fā)射。相比之下，俄羅斯和中國政府各自向太空發(fā)射了16次。今天，美國6家私營公司正在積極參與將衛(wèi)星送入軌道的工作，僅太空探索技術(shù)公司（SpaceX）一家，一年之內(nèi)從美國發(fā)射的火箭總數(shù)就增加了一倍以上。
資料來源：Rocket Launch Schedule, “Space Launch Schedule: Historic,”https://www.spacelaunchschedule.com/launch-schedule/（訪問2020年8月19日）
資料來源：Rocket Launch Schedule, “Space Launch Schedule: Historic,”https://www.spacelaunchschedule.com/launch-schedule/（訪問日期：2020年8月19日）。
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太空新經(jīng)濟：各國如何擁抱商業(yè)航天？ 