日本智库：美国数字化转型和太空领域的军事活动-智邦网

3月5日，日本中曾根和平研究所公布了防卫研究所高级研究员福岛康仁的报告《数字化转型和太空领域的军事活动》，分析了美军在太空领域运用先进数字化技术的案例，并探讨了其演变为数字化转型时产生的影响。

一、背景

新冠肺炎疫情全球蔓延，迫使经济和社会诸多方面停滞不前。在此形势下，企业和政府积极推动数字化转型。数字化转型并不单指运用先进的数字化技术，而是指利用此类技术手段推动组织架构、文化以及活动方式的变革，其带来的社会变革浪潮势必对太空领域的军事活动产生影响。目前军民两用技术、尤其是民用科技成果向军事领域的转化应用倍受关注。我们在研究未来太空军事活动时，不能忽视数字化转型带来的影响，要关注各国军队在太空领域如何利用企业创造的先进数字化技术和服务，以及对军事组织架构、文化和活动方式带来何种转变。

1.先进数字化技术的运用案例

1-1.物联网技术（IoT）

应用于太空领域军事活动的首要先进数字技术是物联网。美国国防部意识到“尽管物联网已渗透到生活中，但尚未运用在军事领域”这一问题的紧迫性，正在推动军事物联网建设（IoMT），即开发“联合全域指挥与控制”（JADC2）的物联网技术。美国国防部正在探索各种传感器、武器平台和指挥控制系统之间进行快速数据传输的方式。

JADC2应用于太空领域即指卫星物联网。美国空军计划使用商业卫星通信作为JADC2先进作战管理系统（ABMS）的空间组成部分。目前美国已选定SES政府解决方案公司和Space X公司作为提供卫星通信服务的备选公司。Space X公司推出“星链”计划，在低地轨道部署大批卫星（超大型星座），以提供高速、低延迟的宽带通信服务。

美国空军考虑利用“星链”卫星也是采纳民间企业创新成果的体现。截至2020年底，Space X已发射近1000颗“星链”卫星，并于当年在美国和加拿大开展试点服务。“星链”计划将为美国国防部军事物联网的构建奠定基础。

此外，国防部太空发展局（SDA）构想的国防太空架构（NDSA）中的传输层也被纳入JADC2中。国防太空架构有七层，包括传输层、战斗管理层、跟踪层、监控层、威慑层、导航层、地面支撑层。其中传输层是该架构的基础层，由提供高带宽、低延迟的军事数据链路的通信卫星群组成，可通过Link 16等直接连接F-35战斗机和PAC-3地对空制导导弹等多种天基资产。2020年，时任国防部长埃斯佩尔指示全军使用传输层连接到JADC2。SDA计划在2026年前发射数百颗卫星，使美军能够在全球范围内使用传输层。

推动卫星物联网、JADC2发展迈向数字化转型，将会给美国国防部带来以下优势。

一是快速执行杀伤链流程，获得作战决策优势并提高作战效率。二是完成运载层的搭建，提升高超声速武器等天基导弹的防御能力。搭建运载层的前提是实现与跟踪层的协同合作。跟踪层是负责利用红外传感器对导弹发射进行目标探测、预警、跟踪和瞄准任务的卫星群。跟踪层采集的数据通过传输层传送到武器平台进行导弹拦截。

三是通过组建卫星物联网，实现与盟友的战术数据共享。美国空军和陆军表示将JADC2发展为CJADC2（C指盟友之间的合作）。日本正在探讨与美国合作，利用卫星群探测和跟踪高超声速滑翔飞行器武器，将密切关注美国跟踪层、传输层的发展。

1-2.人工智能(AI)

人工智能是运用于太空领域军事活动的另一项先进数字化技术。美国SDA作为NDSA的战斗管理层（BMC），通过人工智能等手段实现战斗管理、指挥控制和通信（BMC3）的自动化。美国太空军（USSF）开始将人工智能运用到太空领域认知活动中，如探测、跟踪和识别地球轨道上的人造物体。空军太空司令部（USSF的前身）已开始试用人工智能商业软件，该软件能通过大量数据寻找模式来预测人造物体之间的碰撞。USSF拟在2022年前，将第18太空控制中队的指挥与控制系统更新到人工智能系统。

美国情报界也开始在太空领域使用人工智能。国家地理空间情报局（NGA）负责分析太空和天空收集的图像，率先着手AI、自动化和增强（AAA）技术。美军内部通过空军的 “Maven项目”，普遍认识到人工智能的重要作用。获得该项目的谷歌公司还可通过机器学习即时创建由全动态视频衍生出来的情报产品，而这在过去需要花费分析师大量时间。

人工智能应用如何发展为数字化转型，它将给美国国防机构和情报组织带来以下优势。

一是通过更高效、更快速地处理太空大数据，获得态势感知和战略优势。美国国防部构建的军事物联网JADC2拟使用人工智能处理云端汇总的所有数据。JADC2的目标是获得决策主导权，它需要快速处理数据，并先于对手更快地进入杀伤链。NDSA收集的数据非常庞大，主要处理在有限时间内必须对付的目标（如跟踪层的导弹、监督层装有导弹发射器的车辆和军舰）。人工智能能加快BMC3的处理速度，使杀伤链在最短时间内发挥效用。

二是通过利用人工智能分析轨道信息的大量数据，有助于维护太空安全。21世纪初发生大量空间碎片事件（中国反卫星试验和美俄卫星相撞事件），以及Space X等公司相继建成大批卫星，导致地球轨道、特别是低轨道拥挤加剧。

三是通过人工智能高效、迅速处理大量卫星图像。NGA在2017年共收集约1200万张图像。随着商业卫星图像来源的多样化，未来收集的图像更数不胜数。NGA除了使用少数利用大型卫星拍摄高分辨率图像的公司服务外（如Maxar技术公司），也开始启用经营大量小型卫星高频率拍摄图像的公司。

2.推动太空领域数字化转型的影响

2-1.太空网络的重要性日益增加

太空军事活动中网络安全尤为重要。主要体现在以下几个方面。

第一，军方和情报机构利用民用太空系统，增加网络安全风险。民用太空系统的网络安全防护措施存在不足，卫星物联网也不例外，尤其是卫星群体庞大，受到网络攻击的对象将成倍增加。

第二，物联网的网络安全漏洞可能影响国防部在太空领域的“任务保证”，尤其是天基系统的“弹性保证”。由于防护单个卫星具有局限性，美国国防部考虑使用大量小型卫星确保弹性。在确保弹性的措施中，被称为 “扩散”的方法能确保卫星遭到破坏等物理攻击时的高弹性。但如果不解决网络安全漏洞，整个卫星群将出现故障，导致任务无法完成。

第三，随着人工智能在太空军事活动的运用增多，网络安全风险增大。虽然人工智能在抵御网络攻击方面能发挥作用，但近期出现了专门针对人工智能功能障碍的网络攻击。如果通过人工智能系统录入的数据受到网络攻击，则分析结果极有可能出现错误，影响决策。

2-2.电磁频谱的重要性日益增加

太空军事活动中，电磁频谱（EMS）的重要性日益增加，保障太空系统链路安全至关重要。链路用于链接空间段（如卫星）和地面段（如地面基站和用户终端）以及各卫星。以美国国防部应对高超声速武器的构想为例，NDSA的跟踪层收集的数据通过交叉链路传送到传输层，传输层再通过下行链路将拦截目标所需的数据传送到地球上的武器平台。如果卫星之间或卫星对地链路受到威胁，整个卫星物联网将无法工作。

对太空系统链路的具体威胁包括电波干扰和通信拦截。尽管这些不是新型威胁，但目前电波干扰在全世界范围内扩大，已变得常态化。拦截通信的情况也并不少见，但随着量子计算机走向实用化，以往被认为复杂的密码也能轻而易举破解。

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