美國空間態(tài)勢感知領(lǐng)域新發(fā)展及影響分析

張昌芳,李坡, 朱啟超

(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 國家安全與軍事戰(zhàn)略研究中心，湖南 長沙 410073)

摘要近年來美國對(duì)其空間態(tài)勢感知的相關(guān)政策條令作了調(diào)整，并大力推進(jìn)空間態(tài)勢感知系統(tǒng)建設(shè)。從空間態(tài)勢感知政策條令、裝備技術(shù)兩方面對(duì)美國空間態(tài)勢感知領(lǐng)域的新發(fā)展進(jìn)行系統(tǒng)梳理，并從空間監(jiān)控、空間預(yù)警和空間進(jìn)攻3個(gè)角度分析新發(fā)展對(duì)美國空間安全的影響。研究表明，美國空間態(tài)勢感知領(lǐng)域的新發(fā)展使得其空間態(tài)勢感知能力進(jìn)一步增強(qiáng)，并為其空間監(jiān)控、空間預(yù)警和空間進(jìn)攻奠定了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而促使其在空間安全上的戰(zhàn)略主動(dòng)權(quán)和靈活性更大，自身航天器的安全性更有保障，在空間進(jìn)攻方面的優(yōu)勢更加突出。

關(guān)鍵詞空間態(tài)勢感知；政策條令；裝備技術(shù)

收稿日期2015-05-04

基金項(xiàng)目部委級(jí)資助項(xiàng)目

作者簡介張昌芳(1981-)，女，副研究員，博士，主要研究方向?yàn)榭缬蜃鲬?zhàn)、戰(zhàn)略威懾。zcf0731@163.com

中圖分類號(hào)E92

文章編號(hào)2095-3828(2015)05-0067-04

DOI文獻(xiàn)標(biāo)志碼A 10.3783/j.issn.2095-3828.2015.05.015

收稿日期2015-04-22

基金項(xiàng)目部委級(jí)資助項(xiàng)目

New Developments in US Space Situational Awareness Domain and

Analysis on Relevant Impact

ZHANG Changfang，LI Po，ZHU Qichao

(Center for National Security and Military Strategic Studies, National University of Defense Technology,

Changsha Hunan 410073, China)

AbstractSome adjustments to US space policies and space operation doctrines related to space situational awareness are made and some new space situational awareness equipments and technologies are developed recently. The new developments in US space situational awareness domain are presented in terms of space policies, space doctrines, space situational equipments and technologies. The impacts of the new developments to US space safety and space security are analyzed from the aspects of space supervision, space early warning and space offensive. It can be concluded that the US space situational awareness capabilities are improved which act as a solider base of US space supervision, space early warning and space offensive. So the strategic initiative and flexibility of US space safety and space security are further enhanced. The safety and security of US spacecrafts in orbits are further guaranteed, and the US superiority in space offensive are further enlarged.

Keywordsspace situational awareness; policy and doctrine; equipment and technology

2013年5月29日，美國參聯(lián)會(huì)主席簽發(fā)新版《空間作戰(zhàn)》條令[1]，取代2009年1月6日發(fā)布的《空間作戰(zhàn)》條令[2]，成為美軍實(shí)施空間聯(lián)合作戰(zhàn)的最新理論依據(jù)。根據(jù)新版條令的闡述，空間態(tài)勢感知是空間作戰(zhàn)所需要的、對(duì)當(dāng)前的和預(yù)測的空間環(huán)境和作戰(zhàn)環(huán)境的理解，將為美軍實(shí)現(xiàn)空間自由、控制空間和支持聯(lián)合作戰(zhàn)提供關(guān)鍵支撐。空間態(tài)勢感知的四大關(guān)鍵目標(biāo)是：確?？臻g作戰(zhàn)和空間飛行器安全、督促貫徹國際條約和協(xié)議、保護(hù)空間能力、支撐軍事行動(dòng)和保護(hù)國家利益。為此，空間態(tài)勢感知應(yīng)具備如下4個(gè)方面的能力：檢測、跟蹤、識(shí)別能力，威脅告警與評(píng)估能力，特征描述能力，數(shù)據(jù)整合和開發(fā)利用能力

1美國空間態(tài)勢感知政策條令的新發(fā)展

1) 將空間態(tài)勢感知列為獨(dú)立空間任務(wù)領(lǐng)域并賦予優(yōu)先發(fā)展權(quán)。美國國防部1987年版《空間政策》首次提出空間任務(wù)領(lǐng)域的概念，并按照功能將空間作戰(zhàn)劃分為空間支持、空間力量增強(qiáng)、空間控制和空間力量運(yùn)用4個(gè)任務(wù)領(lǐng)域?？臻g態(tài)勢感知是空間控制的一項(xiàng)子任務(wù)，主要為防御性空間控制和進(jìn)攻性空間控制提供支撐。2012年，美國國防部發(fā)布新版《空間政策》[3]，將空間態(tài)勢感知從空間控制的子任務(wù)提升為與上述4個(gè)任務(wù)領(lǐng)域相并列的一個(gè)任務(wù)領(lǐng)域。2013版《空間作戰(zhàn)》條令則進(jìn)一步賦予空間態(tài)勢感知優(yōu)先發(fā)展權(quán)。這一調(diào)整反映了美軍對(duì)掌控空間環(huán)境變化與及時(shí)判明空間威脅的迫切需求，凸顯了美國對(duì)空間態(tài)勢感知的重視；同時(shí)，將空間態(tài)勢感知從空間控制任務(wù)領(lǐng)域剝離，淡化了其空間對(duì)抗色彩，為空間態(tài)勢感知能力建設(shè)和擴(kuò)大國際合作提供了便利。

2) 將原屬于防御性空間控制領(lǐng)域的威脅告警與評(píng)估任務(wù)劃歸空間態(tài)勢感知任務(wù)領(lǐng)域。在2009版《空間作戰(zhàn)》條令中，對(duì)有意干擾的檢測與描述被列入防御性空間控制任務(wù)領(lǐng)域。2013版條令明確地將威脅告警與評(píng)估任務(wù)列入空間態(tài)勢感知任務(wù)領(lǐng)域。這一調(diào)整一方面豐富了空間態(tài)勢感知的內(nèi)涵，把對(duì)射頻、激光等各種電子干擾源的探測、識(shí)別、定位和評(píng)估等電磁態(tài)勢數(shù)據(jù)補(bǔ)充到空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)庫中，從而更加全面地辨識(shí)空間目標(biāo)和空間事件；另一方面，弱化了威脅告警與評(píng)估任務(wù)的空間對(duì)抗特性，使得在平時(shí)即可常態(tài)化地開展空間威脅告警與評(píng)估，為沖突時(shí)的快速響應(yīng)積累技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。

3) 加強(qiáng)與盟國和伙伴國在空間態(tài)勢感知領(lǐng)域的數(shù)據(jù)共享。新版條令強(qiáng)調(diào)，與負(fù)責(zé)任的國家、國際機(jī)構(gòu)、商業(yè)機(jī)構(gòu)合作，將非國防部的空間能力作為自身能力的重要補(bǔ)充，有助于提高美軍空間態(tài)勢感知系統(tǒng)的彈性。在此指導(dǎo)下，近年來美國已經(jīng)先后與澳大利亞、日本、意大利、加拿大、法國、韓國和英國等7個(gè)國家，以及歐洲航天局和歐洲氣象衛(wèi)星應(yīng)用組織簽訂了空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)共享協(xié)議[4]。這些協(xié)議的簽署，加強(qiáng)了美國與盟友和合作伙伴間的戰(zhàn)略聯(lián)盟關(guān)系，同時(shí)在政府預(yù)算緊張、軍費(fèi)削減的形勢下，能夠以較低的成本滿足自身對(duì)空間態(tài)勢感知能力的需求。國際合作的開展使得美國空間態(tài)勢感知信息的數(shù)量和質(zhì)量有了顯著提升。

2美國空間態(tài)勢感知裝備技術(shù)新發(fā)展

美國的空間態(tài)勢感知裝備體系主要由分布于地面、空間的各種雷達(dá)、光學(xué)和電子干擾探測裝備，以及“聯(lián)合空間作戰(zhàn)中心任務(wù)系統(tǒng)”(Joint Space Operations Center(JSpOC) Mission System, JMS)組成。近年來，美國積極推進(jìn)空間態(tài)勢感知系統(tǒng)建設(shè)，一方面對(duì)原有的空間目標(biāo)監(jiān)視設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，并研發(fā)新型空間目標(biāo)監(jiān)視設(shè)備；另一方面對(duì)“聯(lián)合空間作戰(zhàn)中心任務(wù)系統(tǒng)”進(jìn)行現(xiàn)代化改造，提高其數(shù)據(jù)處理和指揮控制能力。

2.1雷達(dá)型空間目標(biāo)監(jiān)視裝備技術(shù)的新發(fā)展

美國空軍新一代“太空籬笆”[5]項(xiàng)目合同已于2014年6月簽訂。該項(xiàng)目是美軍增強(qiáng)空間態(tài)勢感知能力的核心，試圖通過跟蹤更多更小的目標(biāo)，來取代美國空軍1961年以來一直使用的空間監(jiān)視系統(tǒng)。新“太空籬笆”將使用世界上最大的S波段(2～4 GHz)相控陣?yán)走_(dá)，重點(diǎn)對(duì)中低軌道上的數(shù)十萬個(gè)目標(biāo)進(jìn)行無指示檢測和跟蹤。新“太空籬笆”第一個(gè)站點(diǎn)位于太平洋馬紹爾群島的夸賈林環(huán)礁，預(yù)計(jì)在2018年形成初始作戰(zhàn)能力。與老系統(tǒng)相比，新“太空籬笆”在覆蓋范圍、目標(biāo)庫容量、空間探測的精度和時(shí)效性方面都有較大改善，建成后將把空間態(tài)勢感知工作從被動(dòng)反應(yīng)模式提升到主動(dòng)預(yù)測模式。

2.2光學(xué)型空間目標(biāo)監(jiān)視裝備技術(shù)的新發(fā)展

在地基光學(xué)型空間目標(biāo)監(jiān)視裝備技術(shù)方面，主要有2個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目：空間監(jiān)視望遠(yuǎn)鏡(Space Surveillance Telescope, SST)和空間目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)(Space Object Tracking, SPOT)。SST項(xiàng)目旨在通過研發(fā)大型弧形焦面陣列傳感器技術(shù)，制造一種新型望遠(yuǎn)鏡，實(shí)現(xiàn)對(duì)地球靜止軌道空間目標(biāo)的寬視場跟蹤。該望遠(yuǎn)鏡的研制在2002年啟動(dòng)，并于2014年遷移至澳大利亞西部，預(yù)計(jì)從2016年開始正式運(yùn)行[6]。與美國現(xiàn)有的“地基光電深空監(jiān)視”(Ground-based Electro-Optical Deep Space Surveillance,GEODSS)望遠(yuǎn)鏡相比，SST在搜索速度和靈敏度方面有一個(gè)數(shù)量級(jí)的提高，同時(shí)SST的視野更寬，能更好地跟蹤地球靜止軌道內(nèi)小型深空目標(biāo)。SPOT項(xiàng)目由3個(gè)1 m口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡組成，配置在類似于鐵軌的軌道上，通過移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡對(duì)一個(gè)空間目標(biāo)拍攝大量圖像，并組合成一張清晰的空間目標(biāo)圖像，可監(jiān)測地球靜止軌道上最小直徑50 cm的目標(biāo)。SPOT有望成為在全球戰(zhàn)略位置配置的望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)的一部分，該網(wǎng)絡(luò)初步計(jì)劃在南半球和亞洲各設(shè)置一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，以增加地基監(jiān)視系統(tǒng)的能力，其目標(biāo)是能夠監(jiān)測尺寸小至10 cm的物體[7]。

在天基光學(xué)型空間目標(biāo)監(jiān)視裝備技術(shù)方面，有如下重點(diǎn)項(xiàng)目：天基空間監(jiān)視系統(tǒng)(Space-based Surveillance System,SBSS)計(jì)劃[8]、地球同步空間態(tài)勢感知計(jì)劃(Geosynchronous Space Situational Awareness Program,GSSAP)[9]，以及局部空間的自主導(dǎo)航與制導(dǎo)試驗(yàn)(Automated Navigation and Guidance Experiment for Local Space,ANGELS)計(jì)劃[9]。其中SBSS計(jì)劃旨在研制低地球軌道的光學(xué)遙感衛(wèi)星，對(duì)空間目標(biāo)實(shí)施廣域監(jiān)視。該計(jì)劃分2個(gè)階段進(jìn)行：第一階段的“探路者”Block 10衛(wèi)星已于2013年4月正式開始運(yùn)行，提供一種過渡性的天基空間監(jiān)視能力；第二階段稱為B1ock 20，將組建一個(gè)由3顆衛(wèi)星組成的星座，并計(jì)劃在2021年之前完成布局。SBSS系統(tǒng)具有高軌道觀測能力強(qiáng)、重復(fù)觀測周期短、可全天候觀測的特點(diǎn)，將使美國對(duì)地球靜止軌道衛(wèi)星的跟蹤能力提高50%，對(duì)空間目標(biāo)編目信息的更新周期由現(xiàn)在的5 d左右縮短到2 d。

GSSAP和ANGELS項(xiàng)目旨在驗(yàn)證地球靜止軌道的微小衛(wèi)星技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地球靜止軌道目標(biāo)的局域空間態(tài)勢感知。其中GSSAP衛(wèi)星攜帶光電傳感器并具備較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)能力，能以最佳的視角近距離偵察地球靜止軌道目標(biāo)。ANGELS衛(wèi)星具備較高的自主行為能力，圍繞停留在地球靜止軌道之上數(shù)百千米的“德爾塔-4”火箭開展機(jī)動(dòng)，并利用光電傳感器對(duì)其進(jìn)行探測、跟蹤和描述。目前，已有2顆GSSAP與1顆ANGELS衛(wèi)星發(fā)射升空。GSSAP和ANGELS衛(wèi)星的部署，將填補(bǔ)美軍對(duì)地球靜止軌道的監(jiān)視能力缺口，使美軍能清晰地描述該軌道上的空間目標(biāo)，而不僅僅是跟蹤它們。

2.3衛(wèi)星電子干擾探測、識(shí)別與定位裝備技術(shù)的新發(fā)展

美軍對(duì)射頻、激光威脅的偵察、探測和告警工作非常重視，近年來在這方面發(fā)展了一系列裝備技術(shù)。首先，美國空軍一直在秘密研發(fā)快速攻擊識(shí)別、探測和報(bào)告系統(tǒng)(Rapid Attack Identification Detection Reporting System, RAIDRS)[10]，用于探測、識(shí)別空間系統(tǒng)受到的攻擊，判斷攻擊性質(zhì)，進(jìn)行干擾源定位，為部隊(duì)采取相應(yīng)措施提供決策支持。RAIDRS分Block 10和Block 20共2個(gè)階段，Block 10樣機(jī)系統(tǒng)從2005年就在中東服役，2012年美國空軍在夏威夷、日本等5個(gè)地點(diǎn)部署了5 套R(shí)AIDRS地面組件(RAIDRS Transportable Ground Segments, RTGS)永久系統(tǒng)，對(duì)這些地區(qū)地球靜止軌道商業(yè)衛(wèi)星通信可能遭受到的電子干擾進(jìn)行探測、識(shí)別和定位。另外，美國的ITT Exelis公司在2012年9月宣布在GPS干擾檢測與定位技術(shù)領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，未來將能通過傳感器網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)定位技術(shù)對(duì)GPS干擾源實(shí)施檢測與定位，便于用戶予以應(yīng)對(duì)[11]。隨著衛(wèi)星電子干擾探測、識(shí)別與定位技術(shù)的快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，美國針對(duì)衛(wèi)星電子干擾的態(tài)勢感知能力得到大幅提升。

2.4空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)新發(fā)展

除了大力發(fā)展空間目標(biāo)監(jiān)視裝備以外，為提高接收并處理空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)的能力，美國從2009年開始研發(fā)新的空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)——“聯(lián)合空間作戰(zhàn)中心任務(wù)系統(tǒng)”。該系統(tǒng)是一種自動(dòng)化信息系統(tǒng)，是有效處理空間目標(biāo)監(jiān)視收集到的海量數(shù)據(jù)，提供和增強(qiáng)空間態(tài)勢感知能力的關(guān)鍵。其研發(fā)工作以增量的方式進(jìn)行，整個(gè)系統(tǒng)將在2016年前后建成，從而減少實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵步驟的作戰(zhàn)處理時(shí)間，處理新型空間目標(biāo)監(jiān)視裝備收集到的海量觀測數(shù)據(jù)；提高空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)在政府、民事機(jī)構(gòu)、商業(yè)機(jī)構(gòu)以及海外機(jī)構(gòu)之間進(jìn)行共享的自動(dòng)化水平[12]。

3美國空間態(tài)勢感知領(lǐng)域新發(fā)展對(duì)空間安全的影響

美國空間態(tài)勢感知政策條令的新發(fā)展，提升了空間態(tài)勢感知的地位作用，擴(kuò)大了空間態(tài)勢感知的內(nèi)涵，增強(qiáng)了空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)的共享，并使得空間態(tài)勢感知活動(dòng)可以合法地、常態(tài)化地開展；空間態(tài)勢感知裝備技術(shù)的新發(fā)展，使得系統(tǒng)的覆蓋范圍更大、編目的空間目標(biāo)更多、空間目標(biāo)數(shù)據(jù)精度更高、數(shù)據(jù)更新周期更短，使得空間戰(zhàn)場的透明度更高，美國在空間戰(zhàn)場上的信息優(yōu)勢更加突出。上述兩方面的發(fā)展，將對(duì)美國的空間安全產(chǎn)生顯著影響。

1) 空間監(jiān)控水平進(jìn)一步提高，其在空間安全上的戰(zhàn)略主動(dòng)權(quán)和靈活性更大。美國空間態(tài)勢感知領(lǐng)域的新發(fā)展，使得美國獲取其他國家的空間活動(dòng)數(shù)據(jù)情報(bào)更為詳盡和及時(shí)。另外，天基局域空間監(jiān)視衛(wèi)星的應(yīng)用使得美國對(duì)地球靜止軌道目標(biāo)的認(rèn)知水平由一般的探測跟蹤提升為詳細(xì)特征的偵察識(shí)別，能夠?qū)ψ匀辉?、技術(shù)故障、人為破壞引起的失效進(jìn)行更好地區(qū)分。以精度更高、數(shù)量更大和實(shí)時(shí)性更好的探測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)其他國家的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)、意圖和能力了解得更為清楚。另外，與盟友和伙伴國共享態(tài)勢感知數(shù)據(jù)，在補(bǔ)充完善美國態(tài)勢感知系統(tǒng)性能的同時(shí)，提高了對(duì)手攻擊美國空間資產(chǎn)的政治、外交成本。監(jiān)控水平的進(jìn)步，使美國在空間上的不安全感、不確定感明顯降低，在空間安全上的戰(zhàn)略主動(dòng)權(quán)和靈活性明顯增加。

2) 空間預(yù)警能力進(jìn)一步增強(qiáng)，其在軌航天器的安全性更有保障。美國空間態(tài)勢感知領(lǐng)域的新發(fā)展，一方面，使得美國可以探測到以前“不可見”的大量危險(xiǎn)空間碎片，可以更加有效地探測其他國家相關(guān)手段對(duì)本國空間資產(chǎn)的物理接近、電子干擾等，快速識(shí)別和理解空間系統(tǒng)面臨的威脅，在碰撞或敵對(duì)攻擊事件發(fā)生之前，為各種衛(wèi)星、國際空間站和載人飛船在內(nèi)的各類航天器規(guī)避空間碎片和應(yīng)對(duì)其他國家的攻擊方面提供更加全面、準(zhǔn)確、及時(shí)的碰撞預(yù)警和威脅預(yù)警信息。另一方面，強(qiáng)大的空間態(tài)勢感知能力本身具備很強(qiáng)的威懾效果，迫使對(duì)手懾于被發(fā)現(xiàn)并遭受報(bào)復(fù)而不敢貿(mào)然發(fā)動(dòng)攻擊。綜上所述，美國空間態(tài)勢感知領(lǐng)域的新發(fā)展，將為美國在軌航天器的安全性提供更好的保障。

3) 空間進(jìn)攻能力進(jìn)一步鞏固，其在空間進(jìn)攻方面的優(yōu)勢更加突出。美國空間態(tài)勢感知領(lǐng)域的新發(fā)展，一方面，使得美國有能力為其未來的反衛(wèi)星武器提供待攻擊目標(biāo)精確的軌道、位置、速度等參數(shù)，為反衛(wèi)星武器的進(jìn)攻作戰(zhàn)行動(dòng)、作戰(zhàn)效果評(píng)估直接提供信息保障；另一方面，使得美國能夠?qū)ζ渌槠宄?、在軌裝配(如“鳳凰”計(jì)劃[13])、維修保障等空間操作技術(shù)的演示驗(yàn)證提供信息支援，而這些空間操作技術(shù)本身就具有較大的反衛(wèi)星潛力，可對(duì)敵方衛(wèi)星實(shí)施軟硬殺傷?？傊绹鴳B(tài)勢感知領(lǐng)域的新發(fā)展，使得其在空間進(jìn)攻方面的能力得以加強(qiáng)，在空間進(jìn)攻方面的優(yōu)勢地位進(jìn)一步鞏固，在未來的空間對(duì)抗中更容易奪取并保持制空間權(quán)。

4結(jié) 束 語

近年來，美國在《空間政策》和《空間作戰(zhàn)》條令中對(duì)空間態(tài)勢感知的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，并大力發(fā)展空間目標(biāo)探測裝備技術(shù)，升級(jí)改造空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，空間態(tài)勢感知能力出現(xiàn)大幅提升，促使其空間監(jiān)控水平、空間預(yù)警能力和空間進(jìn)攻能力得到進(jìn)一步增強(qiáng)，空間安全上的戰(zhàn)略主動(dòng)權(quán)和靈活性更大，自身航天器的安全性更有保障，在空間進(jìn)攻方面的優(yōu)勢更加突出。

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(編輯：李江濤)