美國太空態(tài)勢感知能力解析與展望

◎中國航天系統(tǒng)科學與工程研究院 李慧麗

◎中國航天科技集團有限公司 續(xù)煥超

太空態(tài)勢感知是太空攻防對抗活動的基礎,也是太空信息化戰(zhàn)爭的主要支撐力量?？臻g能力已成為未來太空戰(zhàn)場的“戰(zhàn)略新高地”，各軍事大國都將大量資源投入到太空態(tài)勢感知研究和開發(fā)中。本文梳理了美國最新太空發(fā)展戰(zhàn)略和太空態(tài)勢感知能力建設現(xiàn)狀，分析了美國太空態(tài)勢感知能力發(fā)展的特點及趨勢，并針對我國情況提出了相關啟示和建議。

空間能力已成為未來戰(zhàn)場的“戰(zhàn)略新高地”。太空態(tài)勢感知是對影響太空活動的所有因素的認知和分析，是太空攻防對抗活動的基礎,是太空信息化戰(zhàn)爭的主要支撐力量，各軍事大國都將大量的資源投入到太空態(tài)勢感知研究和開發(fā)中。從廣義上講，太空態(tài)勢感知是對所有發(fā)生在空間的事件、威脅、活動和狀態(tài)進行感知，能使指揮決策和操作人員獲取并維持空間優(yōu)勢。

美國認為，太空態(tài)勢感知能力既是美國太空安全政策的基石，又是美國實現(xiàn)太空軍事化的前提，已將太空態(tài)勢感知能力視為“所有太空活動的基礎、太空控制的關鍵前提和不可或缺的作戰(zhàn)力量”。自特朗普上任以來，制定了更加清晰的太空政策戰(zhàn)略，從美國利益優(yōu)先和稱霸全球的目的出發(fā)，強調優(yōu)先發(fā)展太空態(tài)勢感知能力。為此，本文梳理了美國最新太空發(fā)展戰(zhàn)略和太空態(tài)勢感知能力建設現(xiàn)狀，分析了美國太空態(tài)勢感知能力發(fā)展的特點及趨勢，提出了對我國的啟示和建議。

一、美國太空態(tài)勢感知發(fā)展現(xiàn)狀研究

一直以來，美國高度重視太空態(tài)勢感知的軍事攻防和全球霸權作用，不斷加強相關領域布局，謀求先機。近年來，美國在太空態(tài)勢感知領域的投入明顯增加，據(jù)美國國防部發(fā)布的預算顯示，2016-2020年美國國防部的太空態(tài)勢感知預算共約18億美元，在太空態(tài)勢感知系統(tǒng)建設、數(shù)據(jù)共享協(xié)議、太空監(jiān)視及商業(yè)化應用等領域取得顯著進展。

（一）美國正在加速布局太空，戰(zhàn)略政策文件密集發(fā)布

美國把推行太空戰(zhàn)略作為執(zhí)政的重要選項，把態(tài)勢感知能力作為主要核心能力和重要能力。2017年12月，美國《國家安全戰(zhàn)略》中提出，美國必須維持在太空自由行動的領導地位。2018年，美參聯(lián)會發(fā)布的最新版《太空作戰(zhàn)條令》首次確立“太空聯(lián)合作戰(zhàn)區(qū)域”概念，將原太空作戰(zhàn)任務所包含的五大領域調整為“態(tài)勢感知，太空控制，定位、導航與授時，情報、監(jiān)視與偵察，衛(wèi)星通信，環(huán)境監(jiān)測，導彈預警，核爆探測，太空運輸及衛(wèi)星操作”等十大能力領域，進一步突出了太空聯(lián)合作戰(zhàn)深度融合的思想。2018年3月23日，美國白宮發(fā)布了新版《美國國家太空戰(zhàn)略》，提出要建立“四大支柱”，其中有三個與太空中的國家安全活動有關，包括強化威懾力和太空作戰(zhàn)選項、完善涉及空間態(tài)勢感知、情報和采購問題的“基礎性能力、結構和程序”等。2019年4月5日，美國戰(zhàn)略與國際研究中心發(fā)布《太空威脅評估2019》報告，從反太空武器及手段的角度，對世界主要國家和地區(qū)構成的太空威脅進行系統(tǒng)評估。

同時，美國還在加強空天戰(zhàn)略軍事力量的構建，正在積極建立美國天軍、太空司令部和航天發(fā)展局。2019年2月19日，特朗普以備忘錄形式簽發(fā)4號太空政策令《建立美國天軍》，明確將在空軍部內(nèi)建立美國天軍。3月1日，美國防部發(fā)布《美國天軍戰(zhàn)略概述》，概述天軍的作用、任務、職能和組織結構等，天軍建設五年計劃，以及與其他軍種或機構的關系等內(nèi)容。美國太空司令部方面，美國將設立一名專注于太空的作戰(zhàn)指揮官，特朗普已提名空軍上將約翰·雷蒙德領導該司令部。航天發(fā)展局方面，將集中精力發(fā)展和交付下一代的天基通信和地球觀測能力。同時，據(jù)美國媒體報道，美國國防部在其2020財年預算中將劃出130億美元，用于建立太空開發(fā)署（SDA）、太空作戰(zhàn)部隊（SOF）和太空指揮部（SC）三個全新機構，以此作為對特朗普上臺后美軍要建立太空作戰(zhàn)部隊的回應。

（二）太空態(tài)勢感知系統(tǒng)不斷升級，空間監(jiān)視能力大幅提升

美國一直是全球太空態(tài)勢感知能力的領先者。從20世紀90年代開始，美國相繼實施了“空間試驗衛(wèi)星系統(tǒng)”“天基紅外系統(tǒng)”和“空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”等。近年來，美國不斷升級新一代“太空籬笆”等地基監(jiān)視系統(tǒng)，并把天基太空監(jiān)視系統(tǒng)作為重要發(fā)展方向，逐步打造天地一體的太空監(jiān)視網(wǎng)絡。據(jù)報道，美國每天可完成6萬余次的太空目標觀測，低軌目標分辨率可達5cm、靜止軌道目標分辨率50cm，能跟蹤2.3萬個在軌衛(wèi)星和直徑數(shù)厘米以上的空間碎片，對幾乎所有在軌工作飛行器可謂“了如指掌”。以天基太空態(tài)勢感知系統(tǒng)為例，它主要由低軌和高軌的若干衛(wèi)星組成，如低軌系統(tǒng)中的有STARE微納衛(wèi)星星座和“天基空間監(jiān)視系統(tǒng)”SBSS星座，高軌系統(tǒng)中的GSSAP系統(tǒng)和GEO目標監(jiān)視納衛(wèi)星星座等。SBSS系統(tǒng)擁有較強的軌道觀測能力，重復觀測周期短，并可全天候觀測，可大幅度提高美國深空物體的探測能力。而GSSAP衛(wèi)星則部署在GEO軌道之上和之下的漂移軌道中，具備較強的機動變軌能力，能夠在地球同步軌道帶內(nèi)機動飛行，按需抵近地球同步軌道目標實施抵近偵察，以最佳視角獲取目標圖像。GSSAP目前已發(fā)射了4顆，預計2020年前后GSSAP項目將再發(fā)射2顆衛(wèi)星入軌。據(jù)報道，SBSS系統(tǒng)使美國對地球靜止軌道衛(wèi)星的跟蹤能力提高了50%，同時使美國太空目標編目信息的更新周期由現(xiàn)在的5天左右縮短到2天；GSSAP衛(wèi)星曾多次秘密靠近俄羅斯和中國的軍用和民用航天器，并對其進行檢查。

（三）與多國簽署SSA數(shù)據(jù)共享協(xié)議，合作聯(lián)盟不斷拓展

為應對對抗性日益增強的新太空環(huán)境，美國與合作伙伴簽署太空態(tài)勢感知數(shù)據(jù)共享協(xié)議，不斷拓展太空態(tài)勢感知合作聯(lián)盟。自2012年美加開展太空態(tài)勢感知信息共享以來，美國戰(zhàn)略司令部已與英、法、德等主要歐洲強國、澳大利亞、日本等亞太盟友、兩個政府間組織（歐洲航天局和歐洲氣象衛(wèi)星開發(fā)組織）以及77多家商業(yè)衛(wèi)星所有者、運營商和發(fā)射商，簽署了近90份SSA數(shù)據(jù)共享協(xié)議。2019年4月10日，在第35屆太空研討會上美國和波蘭航天局代表簽署了太空態(tài)勢感知服務和數(shù)據(jù)共享協(xié)議，以支持美國和波蘭在太空疆域的態(tài)勢感知合作。該協(xié)議指出在波蘭建立一個SSA運行中心，這將有助于提高波蘭和盟軍衛(wèi)星在太空中的安全性。

（四）舉辦太空態(tài)勢感知演習與創(chuàng)新活動，軍事作戰(zhàn)能力提升

近年來，美軍頻繁舉辦太空態(tài)勢感知演習和創(chuàng)新競賽，提升實際作戰(zhàn)能力和太空軍事人員的能力。2017年9月，美國戰(zhàn)略司令部開展了第四次太空態(tài)勢感知演習，名稱為“全球哨兵2017”。與前三次太空態(tài)勢感知演習名稱“太空態(tài)勢感知桌面演習”相比，此次更名反映了聯(lián)合太空態(tài)勢感知的重要性。參演國家包括英國、日本、法國、德國、意大利、澳大利亞、加拿大等。在演習中，各參與國設立了太空作戰(zhàn)中心，用以指揮和控制本國的太空態(tài)勢感知裝備；演習還設立了一個全面集成的“聯(lián)盟太空作戰(zhàn)中心”，對盟國太空態(tài)勢感知裝備進行一體化指揮與控制測試。2018年10月，美空軍研究實驗室和萊特兄弟研究所共同舉辦首屆VQ-Prize競賽，旨在鼓勵各方資源與軍方客戶合作，創(chuàng)建太空態(tài)勢感知可視化工具（包括增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實解決方案）。據(jù)報道，麻省理工學院研究團隊開發(fā)的虛擬現(xiàn)實可視化工具“命令、傳感和地圖信息中心”(CoSMIC)獲得了美空軍首屆VQ-Prize競賽第一名。研究團隊開發(fā)了一個用戶界面，幫助可視化軌道上的2.3萬個物體（衛(wèi)星、碎片、廢棄的火箭殘骸等），預測它們是否會相撞，以及采取何種措施以避免這種情況。

二、美國太空態(tài)勢感知發(fā)展展望

當前，美國擁有全球最完備的太空系統(tǒng)，其已成為美軍作戰(zhàn)的基礎。

近年來，美國空軍提出“全球警戒、全球到達、全球作戰(zhàn)”的戰(zhàn)略思想，確定了要構建“全球到達、全球存在、全球感知”的太空空間偵察監(jiān)視體系，以滿足空間威脅實時響應需求，未來發(fā)展呈現(xiàn)以下幾大趨勢：

（一）積極構建全方位、多層次的空間偵察監(jiān)視體系

美國太空態(tài)勢感知體系的總體目標是提供發(fā)現(xiàn)、追蹤、識別和區(qū)分所有太空物體的能力，逐步實現(xiàn)對太空環(huán)境的全譜段實時監(jiān)視、偵察并提供情報。為此，美軍一方面著手升級部署在全球多地的地基空間監(jiān)視網(wǎng)，另一方面逐步加強空間態(tài)勢感知的全方位體系，如通過對原有陸基感知設備的延壽升級、升級新一代“太空籬笆”和研發(fā)新型空間感知設備等。未來，美國太空態(tài)勢感知系統(tǒng)對低軌空間目標的探測、定位精度和預測準確率將逐步提高。預計到2020年，美國在全球的空間感知盲區(qū)將顯著縮小，甚至具備空間廣域威脅告警與評估能力。

（二）人工智能和云計算等技術成為SSA系統(tǒng)建設新熱點

近期，美國將人工智能和云計算技術應用于最新太空態(tài)勢感知系統(tǒng)建設中，如“軌道阿特拉斯”（Orbital Atlas）軍用版、“聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心任務系統(tǒng)增量2”（JMS）、智能太空系統(tǒng)（iSpace）等。2019年4月，美空軍定制了“軌道阿特拉斯”太空態(tài)勢感知預測系統(tǒng)的軍用版，其主要功能包括：可應用人工智能技術分析來自衛(wèi)星、航空無人機和其他目標的數(shù)據(jù)；可作為一個活動預測工具，將機器學習應用于大規(guī)模的太空觀測和其他太空數(shù)據(jù)分析（如天氣）；具有模式表征特性，可預測太空活動、太空物體碰撞以及碎片軌跡運行等。“聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心任務系統(tǒng)增量2”（JMS）能幫助可視化軌道上的2.3萬個物體（衛(wèi)星、碎片、廢棄的火箭殘骸等），預測它們是否會相撞，以及采取何種措施以避免這種情況，同時，能實現(xiàn)各類傳感數(shù)據(jù)的有效整合，還能為空間態(tài)勢感知和空間作戰(zhàn)部隊的指揮控制提供數(shù)據(jù)可視化的實時態(tài)勢信息。智能太空系統(tǒng)（iSpace）則利用先進的分析和融合能力主動管理各類太空事件，如碰撞、機動、解體、發(fā)射和共同軌道威脅，它提供的態(tài)勢感知、智能指控能力將為“多域戰(zhàn)”提供有力支撐。2019年美國空軍航天司令部又開始制定太空數(shù)據(jù)戰(zhàn)略，意在共享數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)采取行動，從太空推進作戰(zhàn)，有助于提高太空領域感知能力，服務聯(lián)合作戰(zhàn)。

（三）SSA商業(yè)化服務和空間交通規(guī)范化管理成為新動向

當前，美國軍方充分認識到了SSA商業(yè)化服務的巨大應用潛力，美軍聯(lián)合太空行動中心CSpOC管理的“空間監(jiān)視網(wǎng)”擁有目前世界上最強大的空間監(jiān)視能力，向世界各國政府和商業(yè)實體提供關于這些目標的空間跟蹤數(shù)據(jù)。目前，美國在SSA領域的幾個知名商業(yè)公司包括分析圖形有限公司AGI公司、LeoLabs公司、ExoAnalyticSolutions公司等，他們主要提供衛(wèi)星跟蹤、發(fā)射監(jiān)測、高分辨率的空間觀測數(shù)據(jù)和服務、聯(lián)合分析、無線電頻譜管理和聯(lián)合警報服務等。AGI公司早在2010年就和空間數(shù)據(jù)協(xié)會SDA簽訂了合作，為Inmarsat、Intelsat、Eutelsat和 SES 等知名商業(yè)衛(wèi)星公司提供有關SSA服務，并于2014年建立世界上第一個商業(yè)運營中心ComSpOC。2018年6月，特朗普總統(tǒng)簽署了《空間政策指令3》，指示商務部接管為民用和商業(yè)用戶提供基本SSA數(shù)據(jù)和空間交通管理(STM)服務的責任，太空態(tài)勢感知的商業(yè)市場時代已經(jīng)慢慢到來。美國商務部于4月11日發(fā)布信息征詢書，尋求改善太空安全和交通管理的最佳行業(yè)做法和標準。

（四）塑造軍民融合和國際商業(yè)合作發(fā)展新格局

在太空態(tài)勢感知系統(tǒng)建設過程中，美國通過各部門技術手段的有機整合，形成了以國防部和國家情報總監(jiān)辦公室為領導、美國軍方與情報界為主要建設力量、其他組織、機構為補充的軍民融合式建設格局。同時，美國還提出要與各領域密切合作，利用本土工業(yè)和盟友提供的不對稱優(yōu)勢，共同最大限度發(fā)展并保護太空。通過加強國際商業(yè)合作，捆綁利益，希望能更好地感知太空活動，確保其太空資產(chǎn)安全性，從而為聯(lián)合作戰(zhàn)提供有效、可靠的支撐。

三、啟示與建議

美國不斷加快推進太空態(tài)勢感知能力體系建設，逐步實現(xiàn)對太空環(huán)境的全譜段實時監(jiān)視、偵察并提供情報，為提升國家安全和太空軍事作戰(zhàn)能力提供了重要支撐。為此，對我國太空態(tài)勢感知能力建設提出如下幾點建議：

一是加強頂層設計和戰(zhàn)略布局，提升態(tài)勢感知和太空軍事作戰(zhàn)能力。圍繞我國航天強國和網(wǎng)絡強國戰(zhàn)略，積極發(fā)展可重復使用運載火箭、導航衛(wèi)星、光學成像、軍事通信衛(wèi)星等太空態(tài)勢感知能力關鍵技術，推動雷達、光電望遠鏡和無線電偵測系統(tǒng)等系統(tǒng)發(fā)展，逐步提升太空態(tài)勢感知系統(tǒng)的目標識別能力和空間對抗能力，為提升我國態(tài)勢感知能力提供支撐。

二是加快推進天地一體化感知網(wǎng)絡建設，發(fā)展全維空間態(tài)勢感知能力。借鑒國外經(jīng)驗，將天基態(tài)勢感知系統(tǒng)建設作為空間目標態(tài)勢感知的優(yōu)先發(fā)展方向。重點發(fā)展基于微小衛(wèi)星平臺的新一代天基裝備，通過衛(wèi)星組網(wǎng)技術實現(xiàn)高軌、低軌衛(wèi)星的功能互補和交互發(fā)展，提高衛(wèi)星平臺的柔性化，增強衛(wèi)星的防護能力，構建天地一體化抗干擾通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，逐步形成全天候、全覆蓋的態(tài)勢感知能力體系。

三是制定太空大數(shù)據(jù)及人工智能戰(zhàn)略，推動新一代信息技術應用于太空態(tài)勢感知領域。加快發(fā)展態(tài)勢感知領域大數(shù)據(jù)處理和融合技術、空間大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術等，并牢牢掌握“數(shù)據(jù)主權”，以確保國家安全。

四是要加強太空領域的軍民融合，拓展應用范圍。比如，應用于太空領域的對地觀測、圖像、導航等不同類型應用衛(wèi)星和光電傳感器，可支持軍事作戰(zhàn)，也能應用于經(jīng)濟和社會其它領域；一些城市發(fā)的商業(yè)衛(wèi)星的影像圖片既可以民用，也可以在軍事上應用。通過軍民融合，有效提升太空態(tài)勢感知商業(yè)化服務能力。