“星鏈”優(yōu)勢(shì)助力美軍作戰(zhàn)指揮能力提升

陳志華 郭穎穎

(1 中國人民解放軍國防大學(xué)，2 河南科技大學(xué)）

2023 年11 月22 日，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）使用獵鷹-9（Falcon-9）火箭發(fā)射了第123 批“星鏈”（Starlink）衛(wèi)星。值得注意的是，這是SpaceX 公司此年度完成的第56 次“星鏈”發(fā)射任務(wù)，幾乎占已發(fā)射任務(wù)總數(shù)的一半?！靶擎湣笔荢paceX 公司推出的商業(yè)低軌衛(wèi)星星座項(xiàng)目，計(jì)劃通過相互連通的4.2 萬顆衛(wèi)星和近500 萬個(gè)地面站，構(gòu)建一個(gè)覆蓋全球的太空衛(wèi)星通信系統(tǒng)。盡管SpaceX 公司對(duì)外宣稱“星鏈”主要用于商用，即面向全球用戶提供衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，但其在信息通信、太空監(jiān)視、導(dǎo)彈預(yù)警和導(dǎo)航定位等方面的潛在價(jià)值，將有助于進(jìn)一步增強(qiáng)美軍聯(lián)合全域作戰(zhàn)能力。深入分析“星鏈”項(xiàng)目優(yōu)勢(shì)，將有助于認(rèn)清其潛在的軍事價(jià)值，特別是對(duì)提升美軍作戰(zhàn)指揮能力所帶來的巨大裨益。

1 “星鏈”項(xiàng)目優(yōu)勢(shì)

“星鏈”項(xiàng)目最初設(shè)計(jì)分三個(gè)步驟完成。第一步是發(fā)射約1600 顆衛(wèi)星到550km 軌道以實(shí)現(xiàn)初步覆蓋；第二步是發(fā)射約2800 顆Ku 頻段和Ka 頻段衛(wèi)星到550～1325km 軌道以實(shí)現(xiàn)全球組網(wǎng)；第三步是發(fā)射約7500 顆V 頻段衛(wèi)星到328～580km 軌道用于增強(qiáng)“星鏈”服務(wù)能力。此后“星鏈”項(xiàng)目快速發(fā)展，并于2019 年10 月申請(qǐng)追加3 萬顆衛(wèi)星，使得“星鏈”設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)到4.2 萬顆。相較于其他低軌道衛(wèi)星星座項(xiàng)目而言，“星鏈”后來居上、脫穎而出，受到廣泛關(guān)注，且影響巨大。分析來看，“星鏈”主要有以下四點(diǎn)優(yōu)勢(shì)。

（1）成本低廉，體量巨大

“星鏈”利用SpaceX 公司自主研發(fā)的獵鷹-9運(yùn)載火箭進(jìn)行衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，該型火箭具有全球領(lǐng)先的可回收技術(shù)，可多次重復(fù)利用。2023 年11 月22 日完成的“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)，采用的是一枚已用過15 次的獵鷹-9 火箭，并在無人駁船上成功回收。此外，SpaceX 公司還通過“一箭多星”發(fā)射和“火箭+衛(wèi)星部署+發(fā)射服務(wù)”的成熟商業(yè)運(yùn)作模式，最大程度降低了衛(wèi)星發(fā)射成本。極低的發(fā)射成本是“星鏈”得以大規(guī)模部署的重要支撐。2022年12 月1 日，美國聯(lián)邦通信委員會(huì)對(duì)“星鏈”額外部署3 萬顆衛(wèi)星的申請(qǐng)作出裁定，只準(zhǔn)許部署其中7500 顆，其余暫緩決定。盡管SpaceX 公司的申請(qǐng)暫未全部通過，但未來4.2 萬顆衛(wèi)星組成的龐大星座依然可能出現(xiàn)。

（2）發(fā)展迅速，搶占資源

從SpaceX 公司2015 年1 月宣布“星鏈”計(jì)劃開始，到2018 年2 月兩顆實(shí)驗(yàn)測(cè)試衛(wèi)星上天，再到2019 年5 月首批60 顆第一代“星鏈”衛(wèi)星發(fā)射升空，“星鏈”項(xiàng)目發(fā)展迅速。截至2023 年11 月22 日，“星鏈”項(xiàng)目累計(jì)發(fā)射衛(wèi)星5490 顆。通過低成本優(yōu)勢(shì)和有效的商業(yè)運(yùn)作，“星鏈”項(xiàng)目發(fā)展迅猛，快速占領(lǐng)了巨大市場(chǎng)份額，搶先獲得了優(yōu)勢(shì)軌道和頻率資源。按照國際電信聯(lián)盟（ITU）的規(guī)定，衛(wèi)星軌道頻率資源分配主要采取“先到先得”規(guī)則，只要一國成功申報(bào)衛(wèi)星軌道頻率資源，即便衛(wèi)星還未發(fā)射，其他國家也無權(quán)使用，亦不能在后續(xù)項(xiàng)目申報(bào)中與之產(chǎn)生沖突。

（3）全域覆蓋，全時(shí)高效

“星鏈”計(jì)劃采用降低衛(wèi)星軌道高度的方式來降低信號(hào)時(shí)延和對(duì)衛(wèi)星功率的要求，通過低軌衛(wèi)星提供廣泛覆蓋、極低軌衛(wèi)星解決重點(diǎn)需求的多層軌道部署方式，兼顧全域覆蓋和高帶寬服務(wù)。大體量的設(shè)計(jì)使得“星鏈”足以實(shí)現(xiàn)全球覆蓋、全天候覆蓋。資料顯示，在第一期4400 余顆衛(wèi)星有效運(yùn)行情況下，“星鏈”將足以滿足全球天基互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，網(wǎng)速至少為1Gbit/s，最高可達(dá)23Gbit/s。然而事實(shí)上，隨著用戶數(shù)量激增，“星鏈”可以提供的網(wǎng)速明顯下降。但隨著入軌服務(wù)衛(wèi)星數(shù)量的進(jìn)一步增加，重訪周期大幅縮短，“星鏈”將能夠提供信息率更高、時(shí)延更低的寬帶衛(wèi)星通信服務(wù)。

（4）冗余分布，抗毀力強(qiáng)

“星鏈”系統(tǒng)具有強(qiáng)大的抗毀能力，這主要得益于其巨大的體量優(yōu)勢(shì)。如此高的分散度和冗余度，使得星座“不怕打”，未來即使摧毀幾百顆，甚至幾千顆衛(wèi)星，都無法從根本上削弱太空體系的作戰(zhàn)效能。極高的產(chǎn)能和快速發(fā)射部署能力，使得“星鏈”在面對(duì)打擊時(shí)可以通過應(yīng)急發(fā)射的方式實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)網(wǎng)重組，從而有效確保系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行。此外，大量冗余的備份星設(shè)計(jì)和多層軌道分散部署方式增大了打擊目標(biāo)選擇的難度，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的抗毀能力。

2 “星鏈”對(duì)提升美軍作戰(zhàn)指揮能力的影響

“星鏈”衛(wèi)星可通過靈活搭載多種類型載荷的方式，強(qiáng)化美軍指揮通信、偵察監(jiān)視、指揮協(xié)同等多方面能力，以提升美軍聯(lián)合全域指揮控制能力，助力多域作戰(zhàn)概念落地，發(fā)揮舉足輕重的作用。

（1）提供高效可靠的指揮通信能力

相較于美軍傳統(tǒng)的高軌高通量衛(wèi)星而言，“星鏈”在兼顧廣域覆蓋要求的同時(shí)，突出重訪周期短、空間傳輸損耗小、通信帶寬高和傳輸速率快等優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)槊儡娞峁┤珪r(shí)全域且高效的寬帶通信服務(wù)，最大限度支持美軍聯(lián)合全域指揮控制效能的發(fā)揮。公開信息顯示，“星鏈”項(xiàng)目已經(jīng)跟美國空軍展開密切合作，重點(diǎn)是加強(qiáng)“星鏈”與空軍機(jī)載數(shù)據(jù)通信的深度融合。2018 年底，美國空軍向SpaceX 公司注資0.28 億美元進(jìn)行商業(yè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)軍事試驗(yàn)，對(duì)“星鏈”衛(wèi)星進(jìn)行了多領(lǐng)域的性能驗(yàn)證；2019 年10 月，美國空軍利用在2018 年2 月發(fā)射的2 顆“星鏈”試驗(yàn)衛(wèi)星與C12 軍用運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行了數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試，速率達(dá)到610Mbit/s。此外，“星鏈”還在特殊領(lǐng)域通信、遠(yuǎn)距離通信和確保通信安全這3 個(gè)方面表現(xiàn)突出：一是有效解決對(duì)潛通信問題。核潛艇通常行蹤隱秘、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，要想對(duì)其進(jìn)行及時(shí)、高效通信難度極大。目前使用的長波通信雖然覆蓋范圍大，但傳遞內(nèi)容少，使用繁瑣且容易出錯(cuò)?！靶擎湣本哂腥蚋采w的優(yōu)勢(shì)，核潛艇無論在何處都可通過釋放專用通信浮標(biāo)完成通信。二是滿足實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程通信需要。“星鏈”采用星間鏈路通信，在遠(yuǎn)距離通信運(yùn)用方面優(yōu)于光纖通信，能夠進(jìn)一步縮短信號(hào)傳輸時(shí)延，保障海量戰(zhàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)快速回傳，以支持遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)指揮控制的需要。三是提高通信安全性?！靶擎湣毙l(wèi)星通信的星間鏈路使用激光通信，關(guān)口和用戶使用微波通信，在星上進(jìn)行路由，地面終端和衛(wèi)星采用P2P 通信協(xié)議進(jìn)行通信，加密的通信數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)于多個(gè)數(shù)據(jù)模塊中，從而有效提高通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

（2）拓展全域全時(shí)的偵察監(jiān)視能力

“星鏈”具有衛(wèi)星數(shù)量多、分布廣、重訪周期短的顯著優(yōu)勢(shì)，能夠有效解決傳統(tǒng)航天偵察時(shí)效性差的突出矛盾。部分“星鏈”衛(wèi)星搭載成像偵察和電子偵察裝備，能夠近乎實(shí)時(shí)地感知全方位戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)變化，重點(diǎn)監(jiān)視戰(zhàn)略對(duì)手敏感目標(biāo)動(dòng)向，以拓展美軍全域全時(shí)的偵察監(jiān)視能力。同時(shí)，“星鏈”衛(wèi)星獲取的情報(bào)信息可以利用高效的星間鏈路通信實(shí)現(xiàn)快速分發(fā)與共享，以顯著提高作戰(zhàn)指揮鏈和行動(dòng)鏈“偵”與“評(píng)”的時(shí)效性，加快作戰(zhàn)節(jié)奏，有效提升戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力。美國國防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）宣布將打造“莊家”系統(tǒng)，利用低軌道衛(wèi)星進(jìn)行全球范圍監(jiān)控，而“星鏈”極有可能成為“莊家”系統(tǒng)的搭載平臺(tái)，以強(qiáng)化美軍偵察監(jiān)視技術(shù)優(yōu)勢(shì)。此外，“星鏈”有望成為美軍彈道導(dǎo)彈預(yù)警體系的重要組成部分。多顆搭載導(dǎo)彈預(yù)警載荷的“星鏈”衛(wèi)星能夠協(xié)作完成目標(biāo)導(dǎo)彈的實(shí)時(shí)跟蹤、靈敏監(jiān)測(cè)、目標(biāo)指引和毀傷評(píng)估，為導(dǎo)彈軌道測(cè)算、攔截和毀傷效能評(píng)估提供有力支撐，有效提高導(dǎo)彈攔截概率。

（3）增強(qiáng)實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的指揮協(xié)同能力

“星鏈”在高效信息傳輸、精準(zhǔn)導(dǎo)航定位等方面的重要功能，將有助增強(qiáng)美軍實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的指揮協(xié)同能力。一是為人-機(jī)協(xié)同交互提供高效通信鏈路?，F(xiàn)代化的無人作戰(zhàn)通常由人在后臺(tái)操控，遠(yuǎn)在千里之外的操作員通過實(shí)時(shí)精確的通信鏈路實(shí)現(xiàn)人-機(jī)協(xié)同交互?！靶擎湣毙l(wèi)星可以25ms 的超低延遲傳輸，向無人戰(zhàn)車、機(jī)器人、無人機(jī)下達(dá)行動(dòng)指令，以提高無人作戰(zhàn)的突然性和安全性，真正實(shí)現(xiàn)“決勝于千里之外”。二是為無人協(xié)同交戰(zhàn)提供精準(zhǔn)導(dǎo)航定位服務(wù)。以無人蜂群作戰(zhàn)為代表的無人協(xié)同交戰(zhàn)對(duì)導(dǎo)航的精確性、完好性和實(shí)時(shí)性提出了嚴(yán)苛要求。然而美軍現(xiàn)有的“全球定位系統(tǒng)”（GPS）卻存在通信速率不夠、易被干擾等問題。目前，美軍導(dǎo)航衛(wèi)星的通信速度只有百比特／秒量級(jí)，難以滿足大量作戰(zhàn)單元位置數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)精確更新。而“星鏈”可以610Mbit/s 的速率實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)傳輸，通過與現(xiàn)有GPS 系統(tǒng)相結(jié)合的方式，可將“星鏈”打造成衛(wèi)星定位和導(dǎo)航系統(tǒng)，完成繁重的位置計(jì)算任務(wù)，從而為美軍提供更為精準(zhǔn)的定位數(shù)據(jù)?？紤]到“星鏈”衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)，難以被干擾或欺騙，且系統(tǒng)冗余大、抗毀能力強(qiáng)的特點(diǎn)，將進(jìn)一步提升美軍的導(dǎo)航定位精度和抗干擾能力。

3 結(jié)語

綜上所述，SpaceX 公司的“星鏈”項(xiàng)目具有成本低廉、發(fā)展迅速、體量巨大、冗余分布等突出特點(diǎn)，通過提供全時(shí)高效的信息通信服務(wù)和支持靈活搭載各類載荷的方式，能夠助力提升美軍指揮通信、偵察監(jiān)視和指揮協(xié)同能力，成為美軍聯(lián)合全域指揮控制能力提升的重要支撐?？梢灶A(yù)見的是，隨著“星鏈”項(xiàng)目進(jìn)一步發(fā)展和在軍事領(lǐng)域更深層次融入，這一助力作用將愈發(fā)顯著。