王倉(cāng)紅通信作者

（廣東隆源光電有限公司，廣東 中山 528415）

在1957年10月和11月期間，前蘇聯(lián)將Sputnik I和Sputnik II衛(wèi)星射入太空，標(biāo)志著人類探索太空時(shí)代的開(kāi)端[1]。值得關(guān)注的是，磁懸浮助推發(fā)射技術(shù)的使用，使航天器發(fā)射成本大幅下降[2]，這直接導(dǎo)致“參與者”數(shù)量持續(xù)增加，太空軍事力量發(fā)展對(duì)國(guó)家國(guó)防安全帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。例如，衛(wèi)星數(shù)量持續(xù)增加會(huì)導(dǎo)致?lián)頂D和碰撞，甚至有意或無(wú)意的摧毀對(duì)方衛(wèi)星， 給軍方造成通信和情報(bào)障礙[3]。美國(guó)、俄羅斯等大國(guó)已經(jīng)建立了太空部隊(duì)并部署了反衛(wèi)星武器[4]，這些軍事力量的發(fā)展有力地推動(dòng)了太空軍事化進(jìn)程。彈道導(dǎo)彈技術(shù)擴(kuò)散，迫使導(dǎo)彈防御預(yù)警系統(tǒng)大力發(fā)展， 而高超音速導(dǎo)彈技術(shù)的應(yīng)用，又一次迫使現(xiàn)有的導(dǎo)彈防御預(yù)警系統(tǒng)需要升級(jí)迭代以應(yīng)對(duì)新的挑戰(zhàn)。

基于人工智能（AI）時(shí)代，研發(fā)能夠應(yīng)對(duì)高超聲速武器和具有新型探測(cè)預(yù)警能力的新一代智能反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)，成為一些國(guó)家追求的新目標(biāo)。與此同時(shí)，軍用無(wú)線電設(shè)備成指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，也使得電磁頻譜日益擁擠[5，6]。為了使無(wú)線電設(shè)備能夠完全訪問(wèn)電磁頻譜，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）定期舉辦“頻譜協(xié)同挑戰(zhàn)賽”（SC2），對(duì)照靜態(tài)和預(yù)先分配的頻段，測(cè)試AI是否能夠更有效共享無(wú)線電頻譜。測(cè)試結(jié)果表明，比長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）標(biāo)準(zhǔn)更低的頻譜上能夠傳輸和共享更多的數(shù)據(jù)，并且能夠在多個(gè)無(wú)線電設(shè)備上對(duì)頻譜重復(fù)使用。這表明，應(yīng)用AI 在網(wǎng)電空間作戰(zhàn)的電磁頻譜管理將展示其巨大潛力。本文通過(guò)探討主要軍事強(qiáng)國(guó)太空軍事力量發(fā)展現(xiàn)狀和人工智能在網(wǎng)電空間作戰(zhàn)中的應(yīng)用，設(shè)想了可能會(huì)在太空和電子戰(zhàn)領(lǐng)域出現(xiàn)的新場(chǎng)景，并為如何在新時(shí)代確保國(guó)家安全與繁榮提出對(duì)策建議。

1 主要軍事強(qiáng)國(guó)太空軍事力量發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)為了應(yīng)對(duì)彈道導(dǎo)彈和其他高超聲速武器的威脅，在彈道導(dǎo)彈防御預(yù)警探測(cè)方面將研發(fā)新系統(tǒng)，以強(qiáng)化對(duì)這些威脅目標(biāo)的預(yù)警、探測(cè)識(shí)別、全程跟蹤監(jiān)視和殺傷力評(píng)估?；诿绹?guó)國(guó)防支援計(jì)劃（DSP），美國(guó)目前大力發(fā)展的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)有天基紅外系統(tǒng)（SBIRS）[7]、空間站跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)（STSS）[8]以及正在研發(fā)的新型導(dǎo)彈預(yù)警防御衛(wèi)星系統(tǒng)。例如，下一代過(guò)頂持續(xù)紅外系統(tǒng)（OPIR）[9]和高超聲速與彈道跟蹤傳感器（HBTSS）[10]。OPIR包含3顆地球同步軌道衛(wèi)星（GSO）和2顆極地軌道衛(wèi)星（POS），OPIR將采用增強(qiáng)型LM2100通用衛(wèi)星平臺(tái)，通過(guò)移除舊設(shè)備的方式，在多個(gè)系統(tǒng)里面插入新型電子設(shè)備以增強(qiáng)彈性作業(yè)能力[11]，使其能夠適用于下一代OPIR。OPIR的開(kāi)發(fā)采用競(jìng)爭(zhēng)性并存的開(kāi)發(fā)方式同時(shí)開(kāi)發(fā)兩個(gè)紅外有效載荷。HBTSS 衛(wèi)星作為導(dǎo)彈預(yù)警網(wǎng)絡(luò)中的佼佼者，該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還包含了寬視場(chǎng)（WFOV）導(dǎo)彈跟蹤衛(wèi)星[12，13]。研發(fā)HBTSS目的是為了開(kāi)發(fā)監(jiān)視和跟蹤高超聲速導(dǎo)彈系統(tǒng)的低軌衛(wèi)星。低軌衛(wèi)星系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)視和傳遞當(dāng)武器穿越地球時(shí)的數(shù)據(jù)信息，當(dāng)敵方的威脅目標(biāo)進(jìn)入或離開(kāi)單個(gè)衛(wèi)星的視野時(shí)，低軌衛(wèi)星會(huì)將信息數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞并共享。與此同時(shí)，WFOV衛(wèi)星將信息傳遞給具有更精確傳感器的中等視場(chǎng)的HBTSS衛(wèi)星。因此，不同視場(chǎng)傳感器和不同軌道衛(wèi)星之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合共享，自動(dòng)生成適當(dāng)?shù)膽?zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)，自動(dòng)檢測(cè)敵方目標(biāo)位置并創(chuàng)建摧毀威脅目標(biāo)所需的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，目前的反導(dǎo)攔截系統(tǒng)想要預(yù)警并攔截在飛行過(guò)程中可以變軌的高超音速武器還有待時(shí)日。為了增強(qiáng)應(yīng)對(duì)高超音速武器的威脅，美國(guó)正在討論升級(jí)標(biāo)準(zhǔn)-6反導(dǎo)導(dǎo)彈系統(tǒng)以攔截高超音速武器，但是距離投入實(shí)戰(zhàn)尚需時(shí)日。

法國(guó)的超視距反導(dǎo)預(yù)警雷達(dá)（TLP）屬于遠(yuǎn)程導(dǎo)彈預(yù)警雷達(dá)，其采用模塊化的設(shè)計(jì)，不但能夠跟蹤和探測(cè)600千米至3 000千米范圍內(nèi)的彈道導(dǎo)彈發(fā)射情況，而且能夠預(yù)測(cè)彈道導(dǎo)彈的落地點(diǎn)，該雷達(dá)還能夠?qū)πl(wèi)星進(jìn)行跟蹤和探測(cè)。超視距雷達(dá)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)：一是用于對(duì)抗反輻射導(dǎo)彈（ARM）對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的硬攻擊，由于ARM超強(qiáng)的威力和超高命中率，直接威脅雷達(dá)系統(tǒng)的生存。與此同時(shí)，隨著ARM持續(xù)更新?lián)Q代，對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)的威脅也持續(xù)增加；二是用于對(duì)抗目標(biāo)隱身技術(shù)還原飛機(jī)形態(tài)。目標(biāo)隱身技術(shù)能夠控制飛機(jī)形態(tài)，其采用雷達(dá)吸波透波材料，能有效減少目標(biāo)雷達(dá)反射面積（RCS），達(dá)到降低雷達(dá)探測(cè)距離的效果。隨著隱身技術(shù)的應(yīng)用，作戰(zhàn)飛機(jī)的突防和生存能力獲得了極大提高，對(duì)空戰(zhàn)模式和防空系統(tǒng)都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響；三是用于對(duì)抗低空與超低空突防飛機(jī)和巡航導(dǎo)彈。如何預(yù)防低空和高速的巡航導(dǎo)彈，是現(xiàn)代防空系統(tǒng)需要攻克的關(guān)鍵難題，否則將在戰(zhàn)爭(zhēng)中遭受巨大損失。目前，法國(guó)航空空間研究局（ONERA）對(duì)預(yù)言家天波超視距雷達(dá)（OTHR）正在改進(jìn)成海洋超視距雷達(dá)[14]，使得該系統(tǒng)的覆蓋面擴(kuò)大到海洋。ONERA研發(fā)的無(wú)源雷達(dá)技術(shù)，貢獻(xiàn)模擬波形探測(cè)（FM無(wú)線電）和數(shù)字波形探測(cè)（TNT），打破了常規(guī)且保持了其空中優(yōu)勢(shì)，目前正在研究避免無(wú)源雷達(dá)的對(duì)抗技術(shù)，以迎合當(dāng)前的作戰(zhàn)需要。

俄羅斯的“穹頂”太空反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)，能夠從太空探測(cè)彈道導(dǎo)彈的發(fā)射并跟蹤其運(yùn)行軌跡。此外， 俄羅斯的“沃羅涅日”雷達(dá)[15]的瞄準(zhǔn)器（太空監(jiān)視光電系統(tǒng)）和集裝箱-3M（超視距探測(cè)系統(tǒng)）也已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)。“沃羅涅日”作為高性能超視距雷達(dá)，有探測(cè)距離達(dá)到6 000千米的米波雷達(dá)“沃羅涅日-M”；有水平探測(cè)距離6 000千米，且垂直探測(cè)距離為8 000千米的分米波雷達(dá)“沃羅涅日-DM”；在性能上了一個(gè)臺(tái)階的“沃羅涅日-VP”，是“沃羅涅日-M”的改進(jìn)型； 作為厘米波雷達(dá)的“沃羅涅日-SM”，具有較高的分辨率和遠(yuǎn)距離及全天候成像功能，可以有效提升戰(zhàn)時(shí)預(yù)警的精確性?！疤υ笔嵌砹_斯新一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，其運(yùn)行軌道包括高橢圓軌道和地球同步軌道。該系統(tǒng)裝載了紅外望遠(yuǎn)鏡、光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和紅外傳感器，用以識(shí)別其覆蓋范圍內(nèi)所以國(guó)家的洲際導(dǎo)彈發(fā)射、飛行、太空飛行和攻擊過(guò)程，也能探測(cè)各國(guó)航天發(fā)射的情報(bào)。當(dāng)?shù)孛胬走_(dá)在接收到衛(wèi)星報(bào)警信號(hào)后，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)從不同地點(diǎn)發(fā)射的飛行器，并能初步判斷其飛行方向和墜落坐標(biāo)。隨著俄羅斯預(yù)警衛(wèi)星的持續(xù)逐步發(fā)射，其預(yù)警偵察能力也會(huì)獲得完善。

2 AI在網(wǎng)電空間作戰(zhàn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在2017年8月，美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)研究計(jì)劃局（DAR PA）啟動(dòng)了A I射頻機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)項(xiàng)目（RFMLS）[16，17]，探索機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）如何理解無(wú)線電信號(hào)，建立將ML應(yīng)用于電磁頻譜領(lǐng)域以理解電磁頻譜的使用狀態(tài)，以應(yīng)對(duì)電磁環(huán)境中存在的風(fēng)險(xiǎn)。例如，低下的動(dòng)態(tài)感知能力，被惡意干擾的通信系統(tǒng)以及無(wú)法確認(rèn)的威脅。為了實(shí)現(xiàn)頻譜共享， 需要掌握占用頻譜的信號(hào)種類和從背景中提取重要信號(hào)，用來(lái)識(shí)別違反無(wú)線電規(guī)則的信號(hào)。通過(guò)ML 訓(xùn)練的RFMLS能夠從電磁頻譜中提取額外的信號(hào)特征，并利用頻譜大數(shù)據(jù)，對(duì)以前無(wú)法檢測(cè)到的無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，達(dá)到對(duì)電磁環(huán)境更好的理解。RFMLS能夠?qū)o(wú)線電環(huán)境中正在發(fā)生的事件進(jìn)行理解和識(shí)別查證，并逐步具備在復(fù)雜的電磁環(huán)境中識(shí)別感興趣的無(wú)線電信號(hào)的能力。基于目標(biāo)任務(wù)， ML不僅能夠處理采集的頻譜數(shù)據(jù)，而且可以確定需要采集頻譜數(shù)據(jù)的種類，并規(guī)劃數(shù)據(jù)采集的時(shí)間和地點(diǎn)。

在射頻前端，有特征學(xué)習(xí)和波束合成。在頻譜感知方面，有注意力引導(dǎo)和自主射頻傳感器；在特征學(xué)習(xí)方面，基于射頻信號(hào)數(shù)據(jù)集，RFMLS通過(guò)ML識(shí)別和表征民用和軍用設(shè)備信號(hào)特征；在注意力引導(dǎo)方面，通過(guò)對(duì)RFMLS納入新的算法或設(shè)計(jì)射頻領(lǐng)域的顯著性檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)將RFMLS注意力導(dǎo)向射頻頻譜中潛在的重要事項(xiàng)或?qū)χ匾曈X(jué)和聽(tīng)覺(jué)刺激進(jìn)行識(shí)別的能力；在配置自主射頻傳感器方面，使RFMLS對(duì)亮度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)、持續(xù)移動(dòng)和聚焦，保證動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的重要部分保持在RFMLS的敏感部位，對(duì)最為有效的信號(hào)和信號(hào)特征能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)其感受能力；在波形合成方面， 即對(duì)有可能的波形進(jìn)行數(shù)字合成，使RFMLS對(duì)擁擠的頻譜信號(hào)進(jìn)行區(qū)分和表征，為自動(dòng)化武器系統(tǒng)提供無(wú)線電領(lǐng)域的所需信息。

美國(guó)的認(rèn)知電子戰(zhàn)（Cognitive EW）是目前的重要進(jìn)展項(xiàng)目，這是一個(gè)智能的電子戰(zhàn)系統(tǒng)[18]。通過(guò)對(duì)電子戰(zhàn)的擴(kuò)展，數(shù)據(jù)和AI算法可以用于優(yōu)化電子戰(zhàn)行動(dòng)。更進(jìn)一步，軟件可編程無(wú)線電的存在， 進(jìn)一步增強(qiáng)了這種網(wǎng)絡(luò)與電子戰(zhàn)的協(xié)同作用。在自主評(píng)估電磁環(huán)境、學(xué)習(xí)、推理、實(shí)時(shí)改變其電磁干擾策略和評(píng)估實(shí)施效果，自適應(yīng)對(duì)抗威脅目標(biāo)。AI 引導(dǎo)的電子戰(zhàn)軟件升級(jí)極大地縮短了電子戰(zhàn)傳感器到射手的時(shí)間，并組織了另外的數(shù)據(jù)池，這決定了戰(zhàn)爭(zhēng)的勝負(fù)。

3 未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的新場(chǎng)景

在未來(lái)，衛(wèi)星間發(fā)生有意或無(wú)意的碰撞損毀， 并產(chǎn)生大量的太空碎片是大概率事件，這將導(dǎo)致對(duì)地觀測(cè)、遙感、通信能力的喪失，阻礙軍事情報(bào)收集、導(dǎo)彈防御、海岸監(jiān)測(cè)等任務(wù)的執(zhí)行。大量的衛(wèi)星碎片形成碎片場(chǎng)，堵塞衛(wèi)星軌道并威脅其他軌道衛(wèi)星的運(yùn)行。通過(guò)針對(duì)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星座展開(kāi)網(wǎng)絡(luò)攻擊，這可能導(dǎo)致衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中斷運(yùn)行，影響依靠衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國(guó)家的電網(wǎng)、電信和導(dǎo)航與定位授時(shí)，對(duì)反衛(wèi)星武器的發(fā)展和部署帶來(lái)嚴(yán)重威脅。美軍正在尋求應(yīng)對(duì)中俄大國(guó)的軍事對(duì)抗優(yōu)勢(shì)[19]，會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)其電子戰(zhàn)的研究和部署，推進(jìn)電子戰(zhàn)由戰(zhàn)略向能力轉(zhuǎn)變，加速電子戰(zhàn)重點(diǎn)項(xiàng)目的研發(fā)和電子戰(zhàn)裝備升級(jí)。美國(guó)利用其在AI方面的優(yōu)勢(shì)，正在加速其電子戰(zhàn)裝備能力向認(rèn)知化和智能化發(fā)展，這將對(duì)現(xiàn)有的軍事平衡構(gòu)成挑戰(zhàn)。

4 建議

為確保國(guó)家安全與繁榮，需要預(yù)防衛(wèi)星間碰撞、軌道擁堵、太空競(jìng)爭(zhēng)軍事化和認(rèn)知電子對(duì)抗的挑戰(zhàn)，對(duì)此，我們提出以下建議。

建立統(tǒng)一的太空監(jiān)測(cè)和作戰(zhàn)控制系統(tǒng)，構(gòu)成太空反導(dǎo)預(yù)警系統(tǒng)的主要部分，提供全球監(jiān)控。通過(guò)該系統(tǒng)的構(gòu)建，減少探測(cè)彈道導(dǎo)彈發(fā)射的時(shí)間，提高導(dǎo)彈威脅信息的可靠性和效率性。加大新型防空反導(dǎo)預(yù)警裝備研發(fā)，建立高低軌相結(jié)合的預(yù)警探測(cè)及殺傷力評(píng)估一體化的預(yù)警系統(tǒng)，并建立應(yīng)對(duì)太空星座被破壞后預(yù)警裝置的彈性作業(yè)能力。加強(qiáng)多邊合作制定太空規(guī)則，重點(diǎn)要發(fā)展自身的太空能力。加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，逐步降低在關(guān)鍵技術(shù)層面對(duì)其他國(guó)家的依賴，增強(qiáng)太空安全感知。積極探索高超音速武器技術(shù)在軍事的應(yīng)用，高超音速武器作為一種顛覆性技術(shù)，在軍事領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

提升電子戰(zhàn)的智能化水平。完善其自主感知能力和實(shí)時(shí)反應(yīng)能力，持續(xù)改進(jìn)其精確打擊能力和評(píng)估反饋能力，這是認(rèn)知電子戰(zhàn)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)?；诖?，我們要不斷測(cè)試其在復(fù)雜多變的電磁環(huán)境中的作戰(zhàn)能力，對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的分析和專研以增強(qiáng)電子戰(zhàn)裝備的對(duì)抗能力。將AI技術(shù)和網(wǎng)電空間海量數(shù)據(jù)的特性緊密結(jié)合，改變對(duì)未來(lái)網(wǎng)電空間戰(zhàn)爭(zhēng)的認(rèn)知模式。將AI技術(shù)應(yīng)用在網(wǎng)電空間作戰(zhàn)中， 深刻改變軍事對(duì)抗的舊模式，賦能軍事新力量，并持續(xù)豐富網(wǎng)電空間作戰(zhàn)行動(dòng)。