美“星盾”系統(tǒng)特點及發(fā)展趨勢分析

隨著太空技術(shù)的飛速發(fā)展和國際安全局勢的不斷變化，太空領(lǐng)域逐漸成為大國博弈的新焦點。美“星盾”系統(tǒng)以其巨型低軌衛(wèi)星星座的技術(shù)優(yōu)勢和軍事專用特性，已成為新興太空安全架構(gòu)的代表性項目之一，受到世界各國重點關(guān)注?！靶嵌堋毕到y(tǒng)在傳統(tǒng)軍事衛(wèi)星通信的基礎(chǔ)上，增設(shè)了對地偵察監(jiān)視、軍用載荷托管等功能，本文在分析“星盾”系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上，結(jié)合美國政府和軍方采取的相關(guān)舉措，深入研究了“星盾”系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，可為應(yīng)對新形態(tài)的太空安全挑戰(zhàn)提供參考。

“星盾”系統(tǒng)的特點分析

“星盾”系統(tǒng)通過“嫁接”并擴展“星鏈”的技術(shù)，進一步優(yōu)化了系統(tǒng)功能?；凇靶擎湣盫2.0衛(wèi)星研發(fā)的“星盾”系統(tǒng)通過提升通信保密性和抗干擾能力、模塊化載荷設(shè)計、衛(wèi)星自主姿態(tài)控制、抗毀傷架構(gòu)設(shè)計，以及快速生產(chǎn)和補網(wǎng)發(fā)射策略等措施，顯著增強了其在強對抗、快節(jié)奏的復雜戰(zhàn)場環(huán)境中的適應(yīng)能力，具有諸多技術(shù)特點。

高速通信互聯(lián)"“星盾”系統(tǒng)通過全星座互聯(lián)和分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等實現(xiàn)了高速通信互聯(lián)，具備了現(xiàn)代戰(zhàn)場信息系統(tǒng)的核心功能。

全星座互聯(lián)與自愈性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。“星盾”通過星間激光通信鏈路，形成一個具備高度彈性和抗毀性的自愈性網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這種設(shè)計使得網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)節(jié)點的動態(tài)變化自動調(diào)整通信路徑，在某些節(jié)點因故障或攻擊喪失功能時，系統(tǒng)能夠迅速重新規(guī)劃數(shù)據(jù)傳輸路徑，避開損毀節(jié)點，確保通信不中斷。相比傳統(tǒng)高軌道通信衛(wèi)星，“星盾”系統(tǒng)的這種分布式設(shè)計顯著降低了網(wǎng)絡(luò)中斷風險，增強了整體系統(tǒng)的韌性。

高帶寬與低延遲?！靶嵌堋毕到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)基于星間鏈路實現(xiàn)了大容量數(shù)據(jù)高速傳輸，每顆衛(wèi)星的通信帶寬可達200千兆比特/秒，延遲降至20毫秒以下，性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)高軌通信衛(wèi)星，能夠滿足美軍對高速、實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅缭诼?lián)合全域作戰(zhàn)中，這種高帶寬、低延遲通信能力可實現(xiàn)各作戰(zhàn)單元之間的態(tài)勢共享和快速響應(yīng)。

通信加密與抗干擾能力增強 在軍事通信中，保密性和抗干擾能力是至關(guān)重要的指標，“星盾”系統(tǒng)通過多種技術(shù)手段顯著提升了這兩個方面的關(guān)鍵能力。

加密標準提升?！靶嵌堋毕到y(tǒng)采用強度超過AES-256軍用標準的加密算法，能夠有效防止關(guān)鍵數(shù)據(jù)在傳輸過程中被竊聽或篡改。此外，星載硬件加密模塊能夠確保從衛(wèi)星到地面終端的端到端加密傳輸，大幅提升通信的安全性。這種高級加密設(shè)計不僅提高了對抗網(wǎng)絡(luò)攻擊的能力，還能有效抵御量子計算解密的潛在威脅。

抗干擾能力升級。為應(yīng)對可能的電子干擾，“星盾”系統(tǒng)升級了其相控陣天線和信號處理技術(shù)。通過更新移相器芯片和波束形成策略，系統(tǒng)能夠動態(tài)調(diào)整信號方向，減少干擾源對通信鏈路的影響。此外，相控陣天線的波束形成能力使“星盾”系統(tǒng)能夠同時跟蹤多個目標并維持高質(zhì)量的通信連接，即使在強電子干擾環(huán)境下仍能保持較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

載荷托管的靈活定制 “星盾”系統(tǒng)采用了通用化的低軌衛(wèi)星平臺和模塊化設(shè)計，通過靈活的載荷組配滿足多樣化的任務(wù)需求。

模塊化設(shè)計與堆疊連接。“星盾”系統(tǒng)的衛(wèi)星通過模塊化的載荷設(shè)計實現(xiàn)了靈活定制。用戶可以根據(jù)具體需求選擇不同類型的載荷（如光學成像、紅外遙感、電子偵察等），并通過堆疊連接方式快速完成衛(wèi)星組裝。這種設(shè)計大幅縮短了衛(wèi)星的生產(chǎn)周期，并顯著降低了部署成本。

擴展載荷的兼容性。與“星鏈”系統(tǒng)的衛(wèi)星僅支持太空探索技術(shù)公司內(nèi)部載荷不同，“星盾”系統(tǒng)的衛(wèi)星在設(shè)計中兼容了第三方載荷接口。這種開放性設(shè)計使其可以適應(yīng)不同國家或機構(gòu)的需求，靈活搭載多種類型的任務(wù)載荷，為美軍在多域作戰(zhàn)中提供了更強的任務(wù)執(zhí)行能力。

衛(wèi)星自主運行與抗毀 為應(yīng)對復雜戰(zhàn)場環(huán)境，“星盾”系統(tǒng)加強了其衛(wèi)星的自主運行能力和抗毀傷性能。

自主運行與任務(wù)完成保障。通過升級星間激光通信鏈路和衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)，“星盾”系統(tǒng)減少了對地面站的依賴，即便在與地面失去聯(lián)系的情況下，衛(wèi)星仍然能夠完成部分任務(wù)。這種自主運行能力使“星盾”系統(tǒng)在部分衛(wèi)星硬件受損的情況下依然能夠維持基本功能，確保任務(wù)的連續(xù)性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

采用抗毀性設(shè)計?！靶嵌堋毕到y(tǒng)通過大規(guī)模部署低成本衛(wèi)星實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)功能的“去中心化”，即便個別節(jié)點在沖突中遭到摧毀，整體系統(tǒng)仍能正常運行。此外，衛(wèi)星的低軌道運行特性和快速機動能力使其更難成為目標，從而為其在高強度對抗中的生存能力提供了保障。

快速生產(chǎn)與補網(wǎng)發(fā)射 低成本和快速部署是“星盾”系統(tǒng)的另一重要特點，這使得其在戰(zhàn)時能夠迅速恢復系統(tǒng)功能。

快速的生產(chǎn)模式?！靶嵌堋毕到y(tǒng)背靠太空探索技術(shù)公司在衛(wèi)星小型化和標準化制造方面的技術(shù)積累，高效的流水線生產(chǎn)模式，能夠保證“星盾”衛(wèi)星在較短時間內(nèi)即可完成生產(chǎn)和測試。這種工業(yè)化生產(chǎn)方式顯著降低了單顆衛(wèi)星的成本，使大規(guī)模星座部署成為可能。

能夠?qū)嵤┭a網(wǎng)發(fā)射策略。依托太空探索技術(shù)公司的快速發(fā)射能力，在衛(wèi)星因攻擊或故障失效的情況下，“星盾”系統(tǒng)能夠快速發(fā)射備用衛(wèi)星進行補網(wǎng)。太空探索技術(shù)公司的“獵鷹”系列火箭具備較高的發(fā)射頻率和負載能力，為“星盾”系統(tǒng)在緊急情況下的快速補網(wǎng)提供了強大支撐。這一策略大幅增強了系統(tǒng)的整體彈性和恢復能力，使其能夠應(yīng)對突發(fā)的戰(zhàn)場需求。

美國加速“星盾”系統(tǒng)發(fā)展的具體舉措

美國高度重視“星盾”系統(tǒng)的發(fā)展情況，美國政府和軍方在政策法規(guī)、經(jīng)費投入等方面多措并舉，給予了太空探索技術(shù)公司充分支持和助力，并在軍中進行原型試點，以期盡快實現(xiàn)“星盾”系統(tǒng)的軍事化應(yīng)用。

政策支持 2019年以來，美軍接連發(fā)布了一系列與太空力量建設(shè)相關(guān)的戰(zhàn)略性指導文件，不斷推進美國軍方與商用低軌衛(wèi)星企業(yè)的合作，為“星盾”系統(tǒng)的運營提供良好的政策環(huán)境。

美《國家太空戰(zhàn)略》《美國國防太空戰(zhàn)略概要》《國家太空政策》等，明確提出了美國在民用太空探索和國家安全方面的目標，將加大太空武裝力量的國防資金預算，不斷加速天基軍事力量的構(gòu)建。2024年，美國防部《國防部商業(yè)航天一體化戰(zhàn)略》指出，將在美國家安全太空架構(gòu)中整合商業(yè)航天解決方案，以協(xié)調(diào)美國太空發(fā)射、運載、機動等天基任務(wù)需求。確保商業(yè)航天解決方案能夠在各種沖突中應(yīng)用，在潛在戰(zhàn)爭前完成商業(yè)航天能力整合，設(shè)立商業(yè)航天解決方案整合的相關(guān)安全和支持條件，支持新型商業(yè)航天解決方案研發(fā)，以滿足不斷變化的聯(lián)合作戰(zhàn)需求。2024年4月，美太空軍發(fā)布《商業(yè)太空戰(zhàn)略》，尋求加深美國防機構(gòu)和商業(yè)部門之間的聯(lián)系。該戰(zhàn)略旨在明確太空軍和商業(yè)部門合作規(guī)范，推進更具韌性和戰(zhàn)斗能力的架構(gòu)開發(fā)，為低成本、快響應(yīng)、規(guī)?；渴鹛峁┲С帧?/p>

在頻譜管理方面，美國聯(lián)邦通信委員會不斷向太空探索技術(shù)公司開放更多的頻譜，助力“星盾”系統(tǒng)提高頻譜效率，增強其部署高質(zhì)量互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的能力。2024年3月，美國聯(lián)邦通信委員會批準太空探索技術(shù)公司在“星鏈”V2.0衛(wèi)星和地面網(wǎng)關(guān)之間增加使用E波段頻率，以及此前批準的Ka和Ku波段頻譜進行通信，以提高星座容量，并向太空探索技術(shù)公司7500顆“星鏈”V2.0衛(wèi)星開放71～76吉赫茲的頻段和81～86吉赫茲的頻段進行通信。2024年9月，美國聯(lián)邦通信委員會又向太空探索技術(shù)公司等非地球靜止衛(wèi)星運營商開放使用17.3～17.7吉赫茲頻段的頻率，為地球上的固定點提供衛(wèi)星通信服務(wù)。

經(jīng)費保障 “星盾”系統(tǒng)正式推出后，美軍方已與太空探索技術(shù)公司簽訂多份合同，采購“星盾”系統(tǒng)服務(wù)，支持“星盾”系統(tǒng)建設(shè)。2023年，美國家偵察局公開了與太空探索技術(shù)公司秘密簽訂的18億美元“星盾”服務(wù)合同。按照合同要求，由太空探索技術(shù)公司研制并發(fā)射100顆“星盾”衛(wèi)星，用于建立可進行不間斷實時探測和目標跟蹤的間諜衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為美國政府和軍方提供增強的全球觀測能力，并全天候支持美軍的地面行動。美太空軍與太空探索技術(shù)公司簽訂為期一年、價值7000萬美元的“星盾”系統(tǒng)服務(wù)合同，為美國防部數(shù)十個合作伙伴提供通信服務(wù)。美國防部與太空探索技術(shù)公司簽訂價值1500萬美元的“星盾”系統(tǒng)服務(wù)合同，為國防部54個軍事合作伙伴提供端到端通信服務(wù)。2024年，美國防部提交預算申請，計劃于2029年前采購100余顆“星盾”衛(wèi)星，用于構(gòu)建軍用通信系統(tǒng)，以擴展其未來衛(wèi)星通信架構(gòu)，提升美軍天基情報、監(jiān)視和偵察能力。

試點推進 美軍通過先期部署原型衛(wèi)星進行小范圍軍用測試的方式，不斷推進“星盾”系統(tǒng)測試和應(yīng)用進程。

“星盾”系統(tǒng)正式推出之前，美軍就與太空探索技術(shù)公司秘密簽訂合同，研制發(fā)射多顆“星盾”系統(tǒng)的原型衛(wèi)星，針對軍事通信、對地觀測等方面的關(guān)鍵技術(shù)進行驗證，以評估“星盾”系統(tǒng)在實際運行中的性能，發(fā)現(xiàn)并解決潛在技術(shù)問題，幫助“星盾”系統(tǒng)更好地滿足軍事應(yīng)用需求，從而降低大規(guī)模部署后的風險，推進實戰(zhàn)應(yīng)用進程。

“星盾”系統(tǒng)推出后，美軍一方面積極開展“星盾”系統(tǒng)測試和部署，在陸軍、空軍、海軍陸戰(zhàn)隊等部署“星盾”系統(tǒng)試點應(yīng)用，對其在軍事行動中的通信安全性和可靠性展開測試驗證；另一方面，由于“星盾”系統(tǒng)規(guī)模尚小，美軍仍同步使用“星鏈”系統(tǒng)進行軍用通信能力驗證，利用俄烏戰(zhàn)場和演習測試等手段，不斷挖掘“星鏈”系統(tǒng)在軍事應(yīng)用中存在的問題，進行系統(tǒng)升級和優(yōu)化，以便向“星盾”系統(tǒng)快速遷移。2023年，美軍在北極地區(qū)針對“星鏈”進行了為期9個月的軍事測試。2024年，美海軍不斷擴大“星鏈”的軍事應(yīng)用，為數(shù)百艘水面艦艇和數(shù)十個海外港口基地配備“星鏈”系統(tǒng)終端。

“星盾”發(fā)展趨勢預測

“星盾”系統(tǒng)目前尚處于不成熟的建設(shè)階段，在美軍的支持下正逐步擴大規(guī)模、迭代升級，基于已有信息可對其未來建設(shè)發(fā)展趨勢和特征進行進一步研判。

“星盾”系統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)量規(guī)模將進一步擴大。“星盾”系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)射和部署的衛(wèi)星數(shù)量有限，根據(jù)“星鏈”系統(tǒng)的已有情況進行研判，“星盾”若要實現(xiàn)其預定的全時全域覆蓋監(jiān)測功能，其星座應(yīng)至少達到約4000顆衛(wèi)星的規(guī)模，因此未來美軍必將加快“星盾”的衛(wèi)星發(fā)射部署進度、持續(xù)擴大衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，以提升網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面和服務(wù)質(zhì)量。美國正在嘗試由低價值、可靈活部署的太空戰(zhàn)單元代替高價值單元，即用低軌道衛(wèi)星代替地球同步軌道衛(wèi)星。美國防部已經(jīng)開始推進近地軌道衛(wèi)星部署計劃，并計劃于2029年之前建成政府專用的“星盾”衛(wèi)星星座。2022年9月，時任美天太空發(fā)展局局長德里克·圖爾納表示，美太空軍計劃在其未來的導彈預警體系中，將取消地球同步軌道，以及大型、昂貴的衛(wèi)星，重點發(fā)展低地球軌道上的衛(wèi)星?？梢姡婪磳ьA警發(fā)展的風向標已經(jīng)指向低軌衛(wèi)星?！靶嵌堋毕到y(tǒng)所提供的全球通信、遙感等功能均對其全球覆蓋能力有非常高的要求，持續(xù)提升其衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的全球覆蓋能力是“星盾”實現(xiàn)服務(wù)功能的必要基礎(chǔ)。

負載能力和載荷性能將進一步提升。“星盾”系統(tǒng)主要通過大量部署低地球軌道衛(wèi)星，提供全球覆蓋的高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)和載荷托管能力，為美軍方提供服務(wù)。隨著軍事需求的不斷增加，“星盾”將逐步提高其載荷負載和性能，以確保其競爭力和可持續(xù)發(fā)展。

“星盾”系統(tǒng)的衛(wèi)星已經(jīng)實現(xiàn)了從“星鏈”V1.5衛(wèi)星到“星鏈”V2.0Mini衛(wèi)星的迭代，未來必將使用完整版的“星鏈”V2.0衛(wèi)星，甚至對具備更高性能的衛(wèi)星進行定制改造，以允許其增加載荷負載和提升性能，使衛(wèi)星能夠承擔質(zhì)量更大、種類更多的軍用載荷，以滿足日益增長的軍事應(yīng)用需求。2024年10月，太空探索技術(shù)公司向美國聯(lián)邦通信委員會提交的參數(shù)變更請求，將更改“星鏈”V2.0衛(wèi)星的軌道配置和運行參數(shù)，并要求修改其頻率授權(quán)。如果該請求得到批準，“星鏈”V2.0衛(wèi)星將可提供千兆速度的寬帶，顯著提升通信速度，降低軌道高度的同時也將進一步降低延時，實現(xiàn)通信能力的進一步升級。此外，定制化載荷托管服務(wù)是“星盾”提供的核心服務(wù)之一，當前已發(fā)射的“星盾”衛(wèi)星主要搭載對地偵察監(jiān)視相關(guān)的載荷模塊，未來增加負載質(zhì)量后，“星盾”搭載的載荷種類必將進一步拓展，如導彈探測、跟蹤、數(shù)據(jù)傳輸、反導攔截等，載荷種類將進一步豐富。

為“擴散型作戰(zhàn)人員太空架構(gòu)”建設(shè)提供支持。“星盾”系統(tǒng)可以為美軍提出的“擴散型作戰(zhàn)人員太空架構(gòu)”（PWSA）提供技術(shù)共享和能力補充。美太空發(fā)展局規(guī)劃的“擴散型作戰(zhàn)人員太空架構(gòu)”旨在建設(shè)物理分散、智能組網(wǎng)、自主運行、云端服務(wù)、彈性自愈、持續(xù)迭代的太空架構(gòu)，為聯(lián)合作戰(zhàn)人員快速交付其所需的天基能力，為地面任務(wù)提供支持。當前，“星盾”已為PWSA發(fā)射Tranche 0跟蹤層衛(wèi)星4顆，在未來有極大可能進一步加強合作，為其提供更多衛(wèi)星系統(tǒng)支持。

“星盾”與PWSA的設(shè)計理念和目標趨于一致。PWSA突出利用微小衛(wèi)星技術(shù)、快速發(fā)射技術(shù)和人工智能技術(shù)，代替現(xiàn)有的少量、大型、高價值衛(wèi)星，提高天基系統(tǒng)的彈性和抗毀能力，通過開發(fā)、部署和運行大規(guī)模、易擴展的低軌星座來支持地面任務(wù)，并與各類感知平臺、武器系統(tǒng)、用戶終端進行一體化建設(shè)，以增強美軍種間的協(xié)同指揮和聯(lián)合作戰(zhàn)能力，重點應(yīng)對高超聲速武器威脅和未來太空高端戰(zhàn)爭。

“星盾”與PWSA間存在技術(shù)共享的便利條件。為降低建設(shè)成本，PWSA采取使用質(zhì)量為50～500千克的小衛(wèi)星、從多個供應(yīng)商采購衛(wèi)星、采用成熟商業(yè)技術(shù)、創(chuàng)新采辦流程等措施。2020年10月，美國太空發(fā)展局授予2家公司8顆“0期”跟蹤層衛(wèi)星的采購合同，太空探索技術(shù)公司負責提供其中4顆衛(wèi)星，為后續(xù)“星盾”概念提出和發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)?！靶嵌堋笨煽客ㄐ啪嚯x可達2000千米，能夠擺脫對地面信關(guān)站的依賴，實現(xiàn)全球覆蓋，與PWSA傳輸層要求5000千米范圍內(nèi)激光通信速率至少250兆比特/秒，且每個星間激光鏈路在同軌道平面內(nèi)首尾連接，支持跨軌道面連接以減少對地面站依賴的系統(tǒng)技術(shù)原理相同，不排除PWSA后期繼續(xù)采購太空探索技術(shù)公司衛(wèi)星的可能。

“星盾”可為PWSA提供演示驗證平臺和未來作戰(zhàn)支援。PWSA目前仍處于起步階段，軌道上只有約27顆衛(wèi)星。未來幾年內(nèi)將發(fā)射更多的衛(wèi)星開展通信、導彈防御、戰(zhàn)斗管理和導航等關(guān)鍵能力測試。目前“星盾”已發(fā)射多顆衛(wèi)星，并在美軍開展作戰(zhàn)試驗任務(wù)，可為太空發(fā)展局發(fā)展PWSA積累豐富的實踐經(jīng)驗。“星盾”與PWSA二者本質(zhì)均為多路徑、彈性的信息通聯(lián)手段，“星盾”可作為其有效補充甚至備份，確保對抗條件下的信息通信不間斷。這種基于高效商業(yè)采辦模式、新興太空技術(shù)和新穎系統(tǒng)架構(gòu)的方式，已成為一種重要手段，能夠在未來快速彌補軍事通信衛(wèi)星在帶寬、敏捷、彈性等方面的不足，擴展、分散、多樣化其衛(wèi)星通信路徑選擇，提升衛(wèi)星通信系統(tǒng)彈性抗毀能力。

結(jié)語

隨著“星盾”系統(tǒng)的穩(wěn)步實施，其軍事應(yīng)用模式趨于多元，軍事能力日趨完善，其部署與運用必將進一步增強美軍事通信設(shè)施的安全性、抗毀性和體系互補能力，或?qū)ξ覈野踩a(chǎn)生威脅。應(yīng)詳盡、全面地跟蹤掌握“星盾”系統(tǒng)發(fā)展態(tài)勢，并盡快從硬摧毀、軟對抗等多個角度謀劃、部署相關(guān)反制策略與措施，從而實現(xiàn)對以“星盾”為代表的低軌衛(wèi)星系統(tǒng)的有效制衡。

責任編輯：侯 琳