“星鏈”計劃增強(qiáng)美軍無人機(jī)“偵察威懾”作戰(zhàn)能力

紀(jì)紅霞，張賾，林白，梁浩聰

1.95894部隊

2.63928部隊

本文介紹美軍“偵察威懾”作戰(zhàn)理念，以及“星鏈”計劃的發(fā)展現(xiàn)狀、實施方法及前景，綜合分析“星鏈”網(wǎng)絡(luò)在美軍無人機(jī)“偵察威懾”作戰(zhàn)中的作用。

2020年4月14日，美國智庫戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心（CSBA）發(fā)布《偵察威懾：無人機(jī)系統(tǒng)在大國競爭中的關(guān)鍵作用》報告，提出“偵察威懾”作戰(zhàn)概念，這是現(xiàn)役非隱身長航時無人偵察機(jī)在重點(diǎn)區(qū)域運(yùn)用的新理論。與此同時，美國太空探索技術(shù)公司“星鏈”計劃正在快速實施。未來，“星鏈”衛(wèi)星將直接為“偵察威懾”作戰(zhàn)提供支持。

美國提出“偵察威懾”作戰(zhàn)概念

美國智庫戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心提出“偵察威懾”作戰(zhàn)概念，目的是在新一輪大國競爭中，利用現(xiàn)役非隱身長航時無人機(jī)系統(tǒng)（UAS）網(wǎng)絡(luò)，在西太平洋和東歐的關(guān)鍵地理區(qū)域獲取實時、持續(xù)的態(tài)勢感知信息，達(dá)到威懾其他大國的目的。

美軍實施“偵察威懾”作戰(zhàn)，須要一種增強(qiáng)型情報、監(jiān)視與偵察（ISR）網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)由在海陸空天執(zhí)行任務(wù)的有人平臺、無人平臺，衛(wèi)星，網(wǎng)絡(luò)等多個系統(tǒng)組成，具有成本低、效能高、持久可靠、節(jié)點(diǎn)交互性強(qiáng)等特點(diǎn)。美國及其盟友實施“偵察威懾”作戰(zhàn)，可以更好地應(yīng)對主要對手在亞洲存在爭議地區(qū)的行動和攻擊策略帶來的雙重挑戰(zhàn)。

根據(jù)不同戰(zhàn)場，美軍將運(yùn)用不同的“偵察威懾”理念?；谠摾砟?，有人偵察機(jī)、無人偵察機(jī)、衛(wèi)星等各類偵察裝備開展情報、監(jiān)視與偵察（ISR）任務(wù)的出動次數(shù)及頻率分為四類。

一是連續(xù)性監(jiān)視：偵察機(jī)及偵察衛(wèi)星7×24h不間斷監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的行動及目標(biāo)。

二是持續(xù)性監(jiān)視：偵察機(jī)及其他偵察裝備每天多次監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的行動及目標(biāo)。

三是周期性偵察：偵察機(jī)進(jìn)行不可預(yù)測的定期監(jiān)視。

四是臨時性偵察：偵察機(jī)隨機(jī)、非常規(guī)地偵察目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的行動及目標(biāo)。

2021年7月，美國戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心再次發(fā)布報告《偵察威懾實施：印度-太平洋地區(qū)態(tài)勢感知的創(chuàng)新性能力、程序和架構(gòu)》，進(jìn)一步完善和補(bǔ)充該中心去年提出的“偵察威懾”理念，提出美軍下一步實施的“偵察威懾”作戰(zhàn)方案。該方案包括三方面內(nèi)容。

第一，充分利用美軍全域情監(jiān)偵平臺，而不只局限于無人機(jī)系統(tǒng)。

第二，利用人工智能技術(shù)簡化情監(jiān)偵作戰(zhàn)程序。

第三，建立區(qū)域性多域融合中心，提升熱點(diǎn)地區(qū)的信息共享及融合能力。

圖1 美軍無人機(jī)系統(tǒng)在西太平洋地區(qū)的偵察軌跡。

圖2 “星鏈”衛(wèi)星。

美國認(rèn)為，建立“偵察威懾”作戰(zhàn)能力，首先應(yīng)增強(qiáng)情監(jiān)偵網(wǎng)絡(luò)平臺的滲透性，即全面監(jiān)視和掌握對手的情況，同時讓被監(jiān)視對象感受到被監(jiān)視的狀況，從而被動應(yīng)付，進(jìn)而消耗敵方資源，分散敵方主要兵力；其次，確保情監(jiān)偵網(wǎng)絡(luò)具有廣域、持久偵察能力，當(dāng)單架或少量無人機(jī)遭受損失時，偵察任務(wù)仍能持續(xù)實施；三是情監(jiān)偵網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)可承受性；最后是增強(qiáng)情監(jiān)偵網(wǎng)絡(luò)的互操作性，加強(qiáng)美軍與其盟國及伙伴之間的合作，共同應(yīng)對危機(jī)。

美軍實現(xiàn)全域情監(jiān)偵能力，核心目的是在關(guān)鍵區(qū)域利用現(xiàn)有情監(jiān)偵平臺建立偵察網(wǎng)絡(luò)，提升情報、監(jiān)視與偵察網(wǎng)絡(luò)的探測能力，最大限度地提高現(xiàn)役偵察平臺的效費(fèi)比，而構(gòu)建覆蓋全球的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵因素。一方面，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)可以為偵察平臺提供超視距通信服務(wù)，作戰(zhàn)人員可遠(yuǎn)程操控地面無人戰(zhàn)車和無人機(jī)作戰(zhàn)，真正達(dá)到“決勝千里之外”的目的，并發(fā)揮美軍“非接觸”遠(yuǎn)程精確打擊的優(yōu)勢；另一方面，衛(wèi)星能搭載偵察、氣象等多種任務(wù)載荷，幫助美軍實現(xiàn)全天候、不間斷監(jiān)視能力，使美軍獲得對手平時和戰(zhàn)時行動的透明信息。

“星鏈”計劃發(fā)展現(xiàn)狀及前景

2015年1月，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）首席執(zhí)行官馬斯克提出“星鏈”計劃。按照該計劃，該公司在三個不同高度的軌道共部署約1.2萬顆通信衛(wèi)星，星座的衛(wèi)星通信總?cè)萘繉⑦_(dá)到200～276Tb/s，單個用戶鏈路的傳輸速率最高達(dá)1Gb/s，每顆衛(wèi)星可提供17～23Gb/s的下行容量，鏈路時延15～20ms。美國太空探索技術(shù)公司于2019年向美國聯(lián)邦通信委員會（FCC）提交了一份申請，希望在低地球軌道（LEO）再增設(shè)3萬顆寬帶衛(wèi)星，使“星鏈”衛(wèi)星編隊的總數(shù)量達(dá)到4.2萬顆，但該申請尚未得到批準(zhǔn)。太空探索技術(shù)公司表示，星座的衛(wèi)星數(shù)量規(guī)模將根據(jù)需求情況而調(diào)整。2021年1—5月，該公司完成了13次“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，截至目前，已經(jīng)成功部署近1800顆衛(wèi)星，“星鏈”計劃已進(jìn)入穩(wěn)步實施階段?！靶擎湣毙亲臻g段將由分布在550～1300km高度的4409顆低地球軌道衛(wèi)星和分布在340km左右高度的7518顆極低地球軌道（VLEO）衛(wèi)星構(gòu)成，組網(wǎng)衛(wèi)星總數(shù)達(dá)11927顆，具體見表1。

“星鏈”衛(wèi)星的技術(shù)特點(diǎn)

“星鏈”衛(wèi)星設(shè)計質(zhì)量為100～500kg（目前發(fā)射的衛(wèi)星質(zhì)量是227kg），采用模塊化設(shè)計，可大規(guī)模批量制造，單星研制和部署成本約為百萬美元。其技術(shù)特點(diǎn)如下所述。

一是衛(wèi)星采用平板結(jié)構(gòu)，尺寸與辦公桌相似，安裝有單翼式太陽能電池板，電池板展開后其尺寸約為4m×15m，適合高容量集群發(fā)射。

二是以氪離子霍爾推進(jìn)器為動力，替代了普遍使用的氙元素推進(jìn)器，以實現(xiàn)軌道保持、位置調(diào)整與離軌。

三是具有自主規(guī)避和防撞功能。

四是衛(wèi)星底部使用了涂黑處理，以消減反光現(xiàn)象，避免數(shù)量龐大的衛(wèi)星造成“星空污染”、影響地基平臺對天的觀測。

目前，美國太空探索技術(shù)公司利用“獵鷹” 9（Falcon 9）火箭一次可將60顆“星鏈”衛(wèi)星送入太空。當(dāng)衛(wèi)星部署器抵達(dá)預(yù)定空間后，衛(wèi)星部署器采用“發(fā)牌式”方式緩慢轉(zhuǎn)動，將衛(wèi)星一一甩出，在地面控制系統(tǒng)配合下，“星鏈”逐一進(jìn)入各自軌道，實現(xiàn)預(yù)定部署。

表1 “星鏈”星座空間段概況。

“星鏈”衛(wèi)星安裝有4部高通量相控陣天線，可實現(xiàn)極高數(shù)據(jù)量的接受和轉(zhuǎn)發(fā)。目前發(fā)射的“星鏈”衛(wèi)星不設(shè)星間鏈路，只能利用地面站作為中繼站在全球范圍內(nèi)傳輸信號，后續(xù)衛(wèi)星將加設(shè)星間激光鏈路等升級措施。衛(wèi)星在軌工作時間為4～5年，然后由更新、能力更強(qiáng)的后續(xù)型號來替代。

“星鏈”計劃具有深厚的美國軍方背景，例如，部分“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射場建在美國范登堡空軍基地，技術(shù)驗證試驗已列入美國衛(wèi)星和空軍戰(zhàn)斗機(jī)保密互聯(lián)內(nèi)容，美國軍方提供大量資金，支持“星鏈”衛(wèi)星應(yīng)用場景拓展到軍用領(lǐng)域。目前，“星鏈”衛(wèi)星在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用正在逐步展開。

“星鏈”計劃將大幅增強(qiáng)美軍“偵察威懾”作戰(zhàn)能力

美軍近年來大力推行多域戰(zhàn)作戰(zhàn)理念，希望利用強(qiáng)大的通信能力，將各型海陸空天作戰(zhàn)裝備聯(lián)成一體，實現(xiàn)裝備間的互聯(lián)互通?！靶擎湣庇媱潓嵤┖?，美軍將進(jìn)一步提升“全域機(jī)動”與“跨域協(xié)同”作戰(zhàn)能力，其全域作戰(zhàn)優(yōu)勢特別是“偵察威懾”能力必將得到進(jìn)一步強(qiáng)化。

進(jìn)一步強(qiáng)化全域偵察監(jiān)視技術(shù)優(yōu)勢

美軍依托其偵察監(jiān)視技術(shù)的絕對優(yōu)勢，已構(gòu)建全天候全時立體偵察監(jiān)視體系，在某種程度上，戰(zhàn)場對其具有單向透明性。2019年11月，美國國防預(yù)研局（DARPA）宣布打造“莊家”系統(tǒng)，利用低地球軌道衛(wèi)星對全球范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視?！靶擎湣钡偷厍蜍壍佬l(wèi)星極有可能成為“莊家”系統(tǒng)的重要承載平臺，進(jìn)一步強(qiáng)化美軍偵察監(jiān)視技術(shù)優(yōu)勢。同時，“星鏈”衛(wèi)星可搭載先進(jìn)傳感器，對地面目標(biāo)的重訪周期短，且星間互聯(lián)互通。每個國家的上空每隔很短一段時間就會有幾顆“星鏈”衛(wèi)星穿越，有助于美軍實現(xiàn)近乎全天時的偵察和監(jiān)視。美軍利用計算體系的大數(shù)據(jù)分析，識別戰(zhàn)略對手的目標(biāo)和洲際導(dǎo)彈等大中型武器系統(tǒng)的動向，有助于強(qiáng)化美軍“非對稱”偵察監(jiān)視技術(shù)的優(yōu)勢。

強(qiáng)化跨域遠(yuǎn)程精確定位能力

“星鏈”衛(wèi)星組網(wǎng)成功后，將進(jìn)一步提升美軍導(dǎo)航定位系統(tǒng)的精度和抗干擾能力。美軍GPS衛(wèi)星的傳輸速率有限，無法隨時傳輸目標(biāo)實際位置的更新更精確數(shù)據(jù)信息，而“星鏈”衛(wèi)星傳輸速率可達(dá)數(shù)1Gb/s，可以傳輸大量數(shù)據(jù)?！靶擎湣毙l(wèi)星安裝的GPS接收機(jī)精度高，通過軟件升級，同現(xiàn)有GPS信號相結(jié)合，“星鏈”衛(wèi)星可為用戶完成繁重的定位信息計算量，便將“星鏈”星座網(wǎng)打造成衛(wèi)星定位和導(dǎo)航系統(tǒng)。使用飛行軌道參數(shù)和時鐘數(shù)據(jù)的“星鏈”低地球軌道定位系統(tǒng)，可提供精度達(dá)30cm以內(nèi)的目標(biāo)定位數(shù)據(jù)，而占用“星鏈”衛(wèi)星的下行帶寬不會超過衛(wèi)星總帶寬的1%，耗電不超過衛(wèi)星總耗電量的0.5%。另外，“星鏈”衛(wèi)星信號很強(qiáng)，很難被地面干擾機(jī)干擾或欺騙。由“星鏈”衛(wèi)星構(gòu)建的導(dǎo)航定位系統(tǒng)成本低（相當(dāng)建成一個備份GPS系統(tǒng)）、抗干擾、信號強(qiáng)、精度高，可彌補(bǔ)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)的不足。美軍利用“星鏈”衛(wèi)星低地球軌道、高密度的特點(diǎn)，可打造一種更為完美的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

打造無人機(jī)集群偵察作戰(zhàn)的“天基大腦”

“星鏈”巨型星座具有通信帶寬大、效率高、傳輸速率快、時延短等特點(diǎn)。“星鏈”星座建成后，有望成為美軍無人機(jī)集群偵察作戰(zhàn)的“天基大腦”，使美軍擺脫陸基通信系統(tǒng)的限制，無人機(jī)的信息傳輸不再受山地、海洋、極地等復(fù)雜環(huán)境的影響，其在復(fù)雜電磁環(huán)境下的抗干擾、反劫持能力也將得到極大提升。更為關(guān)鍵的是，“星鏈”衛(wèi)星組網(wǎng)后，無人機(jī)地面指揮控制系統(tǒng)可憑借“星鏈”衛(wèi)星傳輸數(shù)據(jù)快的優(yōu)勢，實施分布式計算，形成“天基云計算”平臺，通過飛行控制、態(tài)勢感知、信息共享、目標(biāo)分配和智能決策，實現(xiàn)單架無人機(jī)能力的擴(kuò)展以及集群整體作戰(zhàn)效能的顯著提升?！靶擎湣毙l(wèi)星可以610Mb/s的傳輸速率向無人機(jī)提供超視距通信服務(wù)，無人機(jī)的指控系統(tǒng)可布置在全球的安全地點(diǎn)，大幅度提升無人機(jī)偵察作戰(zhàn)的時效性和操控人員的安全性。

圖3 衛(wèi)星部署器內(nèi)待發(fā)射的“星鏈”衛(wèi)星組。

圖4 “星鏈”計劃的實施將有助于美軍構(gòu)建全球衛(wèi)星監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)。

圖5 “星鏈”網(wǎng)絡(luò)將成為無人機(jī)集群偵察作戰(zhàn)的“天基大腦”。

推動區(qū)域性多域融合中心建立，提升熱點(diǎn)地區(qū)的信息共享及融合能力

以“星鏈”網(wǎng)絡(luò)為感知支撐架構(gòu)，與高空、中空無人機(jī)以及水面、水下系統(tǒng)等多種平臺相結(jié)合，將美國及其盟國的現(xiàn)有偵察系統(tǒng)融為一體，建立一種分布式感知網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)關(guān)鍵信息共享，建立區(qū)域性多域信息融合中心。所有參與方都將上報和共享情報信息，逐步建立信任和互操作性。各地區(qū)合作伙伴將在危機(jī)發(fā)生期間建立高效的情報信息共享網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)信息共享和通信，進(jìn)一步提升區(qū)域監(jiān)視能力和海上安全事件應(yīng)對能力，以實現(xiàn)“偵察威懾”戰(zhàn)略目標(biāo)。

總結(jié)

商業(yè)衛(wèi)星應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，美國擁有豐富的經(jīng)驗?！靶擎湣庇媱潓l(fā)射覆蓋全球的低地球軌道衛(wèi)星，為美國構(gòu)建一種全球無盲區(qū)的覆蓋網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步提升美軍“全域機(jī)動”與“跨域協(xié)同”作戰(zhàn)能力，美軍全域作戰(zhàn)的優(yōu)勢必將得到進(jìn)一步強(qiáng)化。未來，“星鏈”網(wǎng)絡(luò)將在美軍無人機(jī)“偵察威懾”作戰(zhàn)中發(fā)揮重大的作用。