美國天軍數(shù)字化建設(shè)現(xiàn)狀及發(fā)展分析

尹睿 （北京市遙感信息研究所）

2019年12月20日，美國天軍（USSF）正式成立，成為美國第6個獨立軍種。天軍的長遠目標是成為一個“數(shù)字軍種”，數(shù)字技術(shù)和智能技術(shù)的快速發(fā)展，為天軍軍事能力的生成和提高創(chuàng)造了條件。天軍的愿景是建立一支互聯(lián)、創(chuàng)新、數(shù)字主導(dǎo)的部隊。

1 政策指導(dǎo)

天軍的關(guān)鍵目標是保持敏捷，所有任務(wù)領(lǐng)域都依賴數(shù)據(jù)和分析，采用數(shù)字解決方案對于加速天軍開發(fā)、部署和運營能力十分重要。天軍以《太空作戰(zhàn)部長規(guī)劃指南》和《美國天軍數(shù)字軍種愿景》為指導(dǎo)，從數(shù)字總部、數(shù)字作戰(zhàn)、數(shù)字人才、數(shù)字工程等維度建設(shè)發(fā)展，滿足太空域作戰(zhàn)環(huán)境下的需求，提高美軍太空作戰(zhàn)能力。

《太空作戰(zhàn)部長規(guī)劃指南》

2020年11月10日，美國天軍發(fā)布《太空作戰(zhàn)部長規(guī)劃指南》，論證了建立天軍的必要性。指南涵蓋了天軍發(fā)展的所有方面，概述了美國天軍當前的五大優(yōu)先事項，旨在授權(quán)各級人員主動采取行動，構(gòu)建敏捷靈活的太空作戰(zhàn)能力，以適應(yīng)太空作戰(zhàn)域的轉(zhuǎn)變，為天軍未來10年的發(fā)展目標奠定了基礎(chǔ)。指南簡述了建立數(shù)字化天軍的要求和方法，提出對天軍總部內(nèi)部機構(gòu)進行優(yōu)化重組，成立4個辦公室，其中技術(shù)與創(chuàng)新辦公室（TIO）負責引進先進技術(shù)，并指導(dǎo)天軍的創(chuàng)新與技術(shù)整合，以加快天軍的數(shù)字化、自動化建設(shè)。

《太空作戰(zhàn)部長規(guī)劃指南》

《美國天軍數(shù)字軍種愿景》

2021年5月6日，美國發(fā)布《美國天軍數(shù)字軍種愿景》，首次正式提出要建成世界上第一個全數(shù)字軍種，推動天軍作戰(zhàn)能力快速生成。愿景闡述了天軍進行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要性和迫切性，指出天軍成為一個數(shù)字軍種勢在必行。天軍的數(shù)字轉(zhuǎn)型應(yīng)遵循互聯(lián)、創(chuàng)新、數(shù)字主導(dǎo)三大原則，將從數(shù)字工程、數(shù)字人才、數(shù)字總部和數(shù)字作戰(zhàn)四大重點領(lǐng)域著手開展工作，為數(shù)字軍種的實現(xiàn)提供了實施框架及路線圖。天軍需要改進太空能力的設(shè)計、開發(fā)、部署和運營方式，使太空衛(wèi)士能夠發(fā)揮潛力，實現(xiàn)其最大價值。

《美國天軍數(shù)字軍種愿景》

2 實際舉措

2021年9月，曾任職美國特種作戰(zhàn)司令部通信系統(tǒng)主任和信息主管的麗莎.科斯塔被任命為天軍首席技術(shù)創(chuàng)新官（CTIO）?？扑顾⒒跀?shù)據(jù)驅(qū)動的決策置于首要地位，關(guān)注邊緣計算、太空數(shù)據(jù)中心及構(gòu)建數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施所需的技術(shù)投資，尤其是人工智能、大數(shù)據(jù)、邊緣計算等IT技術(shù)。2023年，天軍數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點是建設(shè)一體化作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)（ION）、增強型統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲庫（UDL）和太空元宇宙。天軍2024年預(yù)算申請中列支3.4億美元建設(shè)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，用于訓(xùn)練衛(wèi)星操作員和測試新硬件的性能。

天軍元宇宙建設(shè)

太空衛(wèi)士自身通常無法進入太空，需要依靠太空域的數(shù)字再現(xiàn)來工作，其體驗太空作戰(zhàn)域的唯一途徑就是視覺數(shù)據(jù)顯示。2022年2月，天軍宣布正式利用數(shù)字技術(shù)創(chuàng)建軍事專用“元宇宙”，以協(xié)同作戰(zhàn)、訓(xùn)練和執(zhí)行任務(wù)，還可以數(shù)字方式設(shè)計制造衛(wèi)星和建立新的太空作戰(zhàn)能力。2022年10月，天軍提出重點關(guān)注3個關(guān)鍵領(lǐng)域建設(shè)，其中首先提出創(chuàng)建天軍“元宇宙”，建立沉浸式虛擬環(huán)境，可用于獲取信息并進行信息交互，開發(fā)、采辦衛(wèi)星及其他系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)字工程。2023年4月，天軍提出2023年三項首要任務(wù)中包括建設(shè)天軍元宇宙“太空宇宙”，為太空衛(wèi)士塑造用于訓(xùn)練、系統(tǒng)開發(fā)與測試的虛擬環(huán)境，并將此列為長期任務(wù)。目前，天軍正與美國國家航空航天局（NASA）等機構(gòu)合作，推進“太空宇宙”的建設(shè)。

天軍數(shù)字化測試體系

2022年5月10日，天軍發(fā)布《太空測試體系愿景》，呼吁建立一支敏捷的測試部隊以及更強大的太空系統(tǒng)靶場基礎(chǔ)設(shè)施，集成人工智能和大量衛(wèi)星星座等能力，簡化開發(fā)和作戰(zhàn)試驗，為聯(lián)合部隊和國家交付天基能力，最大限度地調(diào)高天軍的靈活性和效率。天軍數(shù)字化測試體系建設(shè)重點在于數(shù)字建模和數(shù)字靶場。為實現(xiàn)此愿景，天軍提出了建立集成測試組織、培養(yǎng)一支專業(yè)的太空測試隊伍以及建立必要的太空測試基礎(chǔ)設(shè)施三條工作路線。

2022年6月，天軍開始籌建國家太空測試與訓(xùn)練中心（NSTTC），為太空作戰(zhàn)人員進行實時戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練提供一個虛擬的聯(lián)合作戰(zhàn)環(huán)境，同時評估新的衛(wèi)星和傳感器是否符合設(shè)計要求，此舉可降低提升作戰(zhàn)人員實戰(zhàn)能力的成本。NSTTC主要功能取決于數(shù)字測試和培訓(xùn)能力，為支持在軌測試和訓(xùn)練活動，天軍還需要更多的設(shè)施設(shè)備，包括雷達、光學望遠鏡及太空感知衛(wèi)星等。11月，天軍太空訓(xùn)練與戰(zhàn)備司令部（STARCOM）公開征詢地面靶場建設(shè)方案，為天軍作戰(zhàn)人員提供更真實的作戰(zhàn)訓(xùn)練環(huán)境。由于天軍無法在太空域劃設(shè)專用靶場區(qū)域進行演習演訓(xùn)和測試，目前天軍訓(xùn)練幾乎都在虛擬環(huán)境中進行，這種模式無法滿足未來作戰(zhàn)需求。因此，天軍探索創(chuàng)建實戰(zhàn)化地面太空演習演訓(xùn)環(huán)境，以期在NSTTC內(nèi)構(gòu)建一個真實的地面靶場，與傳統(tǒng)試驗訓(xùn)練靶場相比，地面太空靶場將重度依賴數(shù)字模型和數(shù)值模擬技術(shù)，天軍正與太空作戰(zhàn)分析中心（SWAC）開展通用數(shù)字模型共建共享合作開發(fā)工作。

3 發(fā)展趨勢及挑戰(zhàn)

美國天軍通過發(fā)布數(shù)字軍種建設(shè)愿景牽引天軍軍事理論向“數(shù)字化”“智能化”走深走實，通過大力創(chuàng)建數(shù)字軍種，打造“精干、敏捷”的太空作戰(zhàn)力量，持續(xù)提升聯(lián)合作戰(zhàn)能力。

打造數(shù)字軍種是有效應(yīng)對太空領(lǐng)域大國競爭的必然要求

近年來，美國潛在對手正在抵消美國在太空領(lǐng)域的優(yōu)勢，對美國維持太空霸主地位形成挑戰(zhàn)。美國天軍規(guī)模雖小，但承擔著重要的任務(wù)，無論是對太空物體進行跟蹤監(jiān)測，還是保護太空資產(chǎn)免受軌道碎片威脅，天軍都需要完成大量的工作。強大的數(shù)字能力能夠讓天軍突破規(guī)模小的局限，完成精準高效的作戰(zhàn)任務(wù)。天軍打造精簡敏捷的作戰(zhàn)部隊，重點在于加快推動天軍數(shù)字化轉(zhuǎn)型，通過信息和數(shù)據(jù)加速開發(fā)、部署太空能力。天軍將在數(shù)字工程和數(shù)字人才建設(shè)基礎(chǔ)上，逐步推動數(shù)字總部和數(shù)字作戰(zhàn)的前進步伐，最終使天軍所有梯隊都能實現(xiàn)有效且高效的決策，將數(shù)字優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為保持太空優(yōu)勢。

天軍將采用數(shù)字工程方法開發(fā)未來衛(wèi)星

天軍作為數(shù)字時代成立的新軍種，是一支自帶數(shù)字基因、具有數(shù)字思維的部隊?；ヂ?lián)、創(chuàng)新、數(shù)字主導(dǎo)是天軍的三大原則和特點，注定天軍會將各種互聯(lián)和創(chuàng)新要素引入并應(yīng)用到工作中，為聯(lián)合作戰(zhàn)部隊提供支持。天軍需要對其采辦項目實施數(shù)字工程標準，以加快能力開發(fā)，改進采辦成果。軍事采辦機構(gòu)和承辦企業(yè)將在虛擬云網(wǎng)絡(luò)中合作，每件設(shè)備都將以一個數(shù)字模型的方式存在。設(shè)計完成后，數(shù)字信息將應(yīng)用于整個研發(fā)壽命周期。數(shù)字工程與傳統(tǒng)衛(wèi)星研制過程差異巨大。太空系統(tǒng)司令部（SSC）需將所有項目數(shù)據(jù)移至云環(huán)境并確保數(shù)據(jù)受到保護，同時需要商業(yè)公司的幫助才能實現(xiàn)數(shù)字工程。政府管理數(shù)字工程模型，SSC發(fā)揮系統(tǒng)集成作用。從天軍《美國天軍數(shù)字軍種愿景》以及作戰(zhàn)司令部組織架構(gòu)來看，數(shù)據(jù)、信息是天軍能力與實力的核心要素之一，也是未來天基作戰(zhàn)的制勝關(guān)鍵之一，天軍可以數(shù)字方式設(shè)計制造衛(wèi)星，并建立新的太空作戰(zhàn)能力。利用軟件自定義衛(wèi)星等數(shù)字工程方法來開發(fā)衛(wèi)星是未來天基武器裝備發(fā)展的趨勢。

未來需要應(yīng)對一系列挑戰(zhàn)和技術(shù)問題

天軍將建成美國首個數(shù)字化軍種，這意味著很多工作需要重新開始，甚至從零開始。天軍需要進一步改善和建設(shè)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，以確保能夠滿足天軍發(fā)展需求。此外，天軍需要進行文化轉(zhuǎn)型，擺脫傳統(tǒng)消極思想，建立自下而上的創(chuàng)新環(huán)境，并且承擔的風險與潛在機會相平衡，才能適應(yīng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的新形勢。天軍還需要重新考慮過時的阻礙創(chuàng)新的政策和流程，這些需要通過綜合規(guī)劃來解決。2023財年，天軍撥款7100萬美元用于建設(shè)國家太空測試和訓(xùn)練中心，但在創(chuàng)建真實描繪太空域的虛擬培訓(xùn)和測試環(huán)境方面仍面臨許多技術(shù)上的難題。美軍雖然能夠利用“虛擬現(xiàn)實”（VR）技術(shù)解決一些問題，但掃描技術(shù)所需要的芯片、從三維到光場再到全息顯示技術(shù)、基于圖像和視頻的搜索技術(shù)、幾何處理專用芯片、類似于圖像處理的3D點云處理軟件等都有待整合，實現(xiàn)真實高質(zhì)量的虛擬現(xiàn)實還需較長時間。天軍2023財年為數(shù)字技術(shù)試點項目申請了1.55億美元，包括“數(shù)字工程互聯(lián)”“基于云的生態(tài)系統(tǒng)”等項目，以及未來問題集成和能力建設(shè)，通過預(yù)先投資前沿技術(shù)緩解應(yīng)對未來一系列挑戰(zhàn)。

4 結(jié)束語

美國天軍需要7年時間才能完全成熟并轉(zhuǎn)型為現(xiàn)代化數(shù)字部隊，數(shù)據(jù)是天軍的戰(zhàn)略資產(chǎn)。目前，天軍正在為太空基礎(chǔ)設(shè)施進行投資，便于太空衛(wèi)士未來利用機器學習和人工智能分析數(shù)據(jù)。同時，天軍正著手將太空作戰(zhàn)司令部、太空訓(xùn)練與戰(zhàn)備司令部以及太空系統(tǒng)司令部共同的傳輸層、共同的數(shù)據(jù)標準和互操作性整合起來，以確保天軍數(shù)字化進程保持一致，逐步從最初的建立內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和聯(lián)系轉(zhuǎn)為確保這些結(jié)構(gòu)實現(xiàn)數(shù)字化整合。