美太空局“下一代太空体系架构”怎么看?

转自远望智库空天大视野2019年7月23日

作者 plus观察者

2019年7月1日,美国防部太空发展局发布该局自2019年3月12日正式成立以来的第一份信息征询书“下一代太空体系架构”。本文分析了该次发布的几个重要看点:1.基于威慑驱动;2. 为太空备战;3.更有利于小型卫星的使用。

    “下一代太空体系架构”    

建议太空体系架构包括七层:

1) 传输层:提供全天候数据和通信的全球网状网络。

2) 跟踪层:提供导弹威胁的跟踪、定位和高级预警。

3) 监管层:提供所有已识别时间关键目标的全天候监管。

4) 威慑层:提供太空态势感知,探测和跟踪太空物体,避免卫星碰撞。

5) 导航层:提供GPS拒止环境下备选PNT服务。

6) 作战管理层:提供基于人工智能增强的指挥控制与通信网络的自我任务-优先级、机载处理和传输。

7) 支持层:包含地面指挥与控制设施和用户终端,提供快速响应发射服务。

这一信息征询书正是太空发展局迅速开发和部署威胁驱动的下一代太空体系架构的首次“大招”——基于威胁驱动,快速发展扩散的、多功能的小型卫星,应对当前及新出现的威胁,对抗临近对手的挑战或实现太空系统拒止。

上述七层太空体系架构设计正是围绕这一目标进行的,与2018年8月《美国防部国家安全太空部门组织和管理结构报告》中描述的八项基本能力基本吻合。

分析认为,美太空发展局首放“大招”有三个方面非常值得关注。

-1-    基于威胁驱动的太空架构设计    

威胁驱动,这一表述有点儿“新意”。以前经常看到需求驱动,威胁驱动似乎还不多。威胁驱动也许更能突出风险意识、危机意识、忧患意识,这样驱动下所做的事儿就更要针对性时效性,也就是说更有用。

而此处的威胁驱动来自哪儿呢?

美《国防战略》指出,太空领域对美国的民生、国家安全和战争至关重要——这是表示太空安全对美国非常重要;在与中国和俄罗斯的大国竞争时代,保持美太空优势对于赢得战略竞争至关重要——这是表示太空安全对美国保持霸权地位非常重要;中俄试图利用美当前和计划的太空系统中的实际或感知漏洞策略来破坏美太空优势——这正是美所谓的太空系统本身面临的威胁;此外,中俄正开发对美国家安全的多域威胁,速度远超美部署响应性天基能力的速度——这正是美所谓的太空系统受到其他领域的威胁,比如高超声速武器等。

这样,就明白了,美太空发展局“下一代太空体系架构”的设计是如何基于“威胁驱动”的了,针对性非常明确。

从一个大背景下来看,美中之间的较量正进入一个长期的、全面的、日益激烈的战略竞争期,美国对中国实施全面打压和挑战的行动明显加快了速度和加大了力度,太空作为人类新的战略制高点必将“首当其冲”。

美国家战略研究中心连续两年发布的《太空威胁评估报告》赤裸裸地称,美太空的首要威胁来自中国。美前代理国防部长沙纳汉更是扬言,下一场重大冲突可能会在太空定输赢,为打败中国,美需要太空军、太空司令部、太空发展局。至此,美所谓的“威胁驱动”不言自明。

-2-    旨在为太空战作准备    

2.1 最强大的地方,也成了弱点所在

众所周知,美太空系统庞大,美军严重依赖其太空系统。然而,之前美自认为其太空系统“一家独大”,发展过程中或许并未十分重视太空系统安全防护问题。太空系统可谓美军致命弱点,是美军的阿喀琉斯之踵。那么,既然在轨卫星已经“这样子”上去了,现在在新的安全态势下就要考虑将来若受到干扰或攻击等情况时,如何实现美军作战能力不受致命影响的问题。这也许就是这一“大招”的第一个目的。比如:

导航层,就是为了解决其GPS遭到拒止或不可用时如何通过通信卫星网络提供备选PNT能力的,在《美国法典》第10篇中也加入了“备份GPS”条款;

威慑层,就是为了对太空战场进行全球近实时态势感知,威慑对手从而保护自己卫星不受攻击的;

监管层,就是企图对所有已识别的时间关键目标的全天候监管;

作战管理层、传输层,就是为了确保指挥、控制、通信畅通;

而支持层,则是为了确保地面系统的生存能力、天基系统的快速补网。

总而言之,一旦太空真发生“WAR”,确保美军能力不降级是这一“大招”的重要目的之一。

2.2 技术你超我?我也要超你!

此外,美之前导弹防御系统在拦截常规导弹方面可谓“信心十足”,而现在面对高超声速导弹武器等新型装备的面世,美似乎又感到“捉襟见肘”。因此,它需要通过发展天基“跟踪层”,来提供先进导弹目标的持续全球监视和先进导弹威胁的预警、跟踪、指示。这是这一“大招”的重要目的之二。

2.3 太空联合作战域,是作战!

这个方面也可以从更大的背景下看,美参联会新版《太空作战条令》已明确太空是与陆、海、空类似的作战域,首次提出“太空联合作战区域”概念,重新划分太空任务能力领域。可见,在这一“太空已成作战域”的背景下,太空系统及其相关方面必然会面临“有死有伤”的情况,那么就要重新设计太空体系架构了。可以预见,一旦美“下一代太空体系架构”建设完毕,其必将在太空更加“肆无忌惮”。所以,这就是时间的赛跑,不进则退,跑得慢也是退。

-3-    看好使用小型、可大规模生产的卫星(50~500kg)和相关有效载荷软硬件    

太空发展局主要征询与卫星平台、有效载荷、附件和发射概念相关的产业信息,以为构建下一代太空体系结构提供帮助。太空发展局已开发概念性功能套件,包括基于小型通信卫星的网状网络层,每个层为整个体系架构提供集成功能。

近期主要开发“传输层”

近期,太空发展局的目标是开发由网状网络组成的传输层,用于低轨道通信和数据传输。该传输层将严重依赖DARPA的“黑杰克”项目,该项目拟建立带有20个卫星星座的初始传输层。太空发展局希望围绕该项目建立子星座,满足已确定的导弹防御预警、定位导航和授时替代服务等需求。这表明太空发展局正在落实2018年3月新版美国《国家太空战略》中关于“向更有弹性的太空架构转变”的要求。

注重“支持层”低轨卫星建设

在操作层面,增强太空架构的弹性包括更加注重低轨星座的建设,以替代或备份以往使用单颗昂贵卫星的做法。因为当对手具备反卫星能力时,单颗卫星的侦察和通信能力再强也很难满足生存性要求。此时不如由大量卫星组成星座,并准备大量休眠的备份卫星。这样即使部分卫星被反卫星武器击毁,整个星座的效能也不会受到明显影响。同时还要大力发展快速发射和快速在轨补充能力,这也就是上述所谓的“支持层”。

“寄军于商、以商托军”

此外,太空发展局还将利用现有或计划的商业能力支持太空体系架构的全面解决方案,如支持多个有效载荷和软件应用程序的平台,以及能在多个平台上集成的有效载荷或软件。美太空探索技术公司“星链”网络计划发射11943颗卫星入轨,目前已一次性发射60颗卫星。另据GeekWire网站7月5日报道,亚马逊公司正在请求美联邦通信委员会FCC批准其名为“柯伊伯项目”的卫星宽带项目,欲在590~630公里之间的98个轨道面上部署3236颗卫星以实现全球宽带覆盖的目标。

这一点表明,美“下一代太空体系架构”设计突出“寄军于商、以商托军”的特点,商业托管军用载荷或成为其太空体系弹性发展的重要方式之一。美《国家太空战略》推行采取整个政府层面、培植良好国内和国际环境等方法实现美国在太空领域的领先地位,该方法寻求与私营部门和盟友密切合作。

比如,太空探索技术公司能够为美国发射绝密军事卫星,这表明商业航天企业的强势加入打破了军事和商业领域的界限。通过这个方法实现更具弹性的太空体系结构,以增强弹性、防御能力和受损后重建的能力,是非常重要的一个方面,值得长期关注。