对美“作战响应空间”的再思考

刘震鑫，吉雯龙（1.装备学院航天指挥系，北京101416；2.6921部队；.61541部队）

对美“作战响应空间”的再思考

刘震鑫1，2，吉雯龙3
（1.装备学院航天指挥系，北京101416；2.63921部队；3.61541部队）

随着空间力量运用领域的不断拓展，如何利用空间力量为战役战术行动提供信息支援越来越引起各航天大国的重视。针对美军提出的“作战响应空间”计划，认真梳理分析了其历史沿革和发展现状，从概念定义、后续支撑发展计划、计划内战术星作战能力以及作战响应运载器发展现状等4个方面，全面分析了美军作战响应空间计划与其预期目标之间存在的主要不足，针对这些问题从3个方面提出了对该计划的再思考。

作战响应空间；战术卫星；空间力量

近几场局部战争中，美军利用其强大的空间力量，实现了战场态势的单向透明，并最终赢得了战争的胜利。以导航、通信、预警、ISR（Intelligence，Surveillance，and Reconnaissance）为主体的空间力量已经成为美军作战体系中重要的组成力量。空间力量在发挥重要作用的同时，依然在满足战术军事行动要求方面存在不足。在美军的近几场实战中，空间力量存在不能及时响应战场变化、不能由战场指挥人员控制以及不能满足作战时效性要求等问题［1-2］。为了与战略转型目标相一致，完善并加强空间力量在各个层次作战中的整合，美军近几年来积极探索空间力量战术应用问题，提出了作战响应空间（Operationally Responsive Space，ORS）计划。

1　ORS的发展现状

美军早在20世纪60年代末便开始进行空间力量战术应用方面的尝试，先后提出了“国家力量战术拓展计划”（Tactical Exploitation of National Capabilities，TENCAP）等相关计划。但随着国际形势变化，支撑美国发展相关作战快速响应卫星的需求不复存在，相关研究计划随之取消。海湾战争后，空间力量如何及时响应作战需求重新成为关注点。2001年，美国国防部力量转型办公室（Office of Force Transformation，OFT）首次提出了ORS概念，用于满足美军战略转型要求。2005年10月，美提出了ORS的发展战略。2007年4月，美国防部发布了《作战响应空间计划：给国会国防委员会的报告》［3］，正式提出了包括运载器、TacSat、临近空间系统和相应靶场等4个领域的ORS倡议，并于同年5月成立了联合ORS办公室（Joint ORS Office）负责ORS计划的全面工作。

OFT在2003年提出了成本低廉、可实现战场快速响应的TacSat计划。该计划主要由Tac-Sat-1～TacSat-6组成，分别用来演示验证侦察和通信等战术应用，目前TacSat-4和TacSat-6在轨运行。除了TacSat计划外，ORS办公室还主持开展了作战响应空间卫星计划（ORS卫星），计划包括ORS-1～ORS-4，目前在轨3颗，其中ORS-1在轨提供服务，ORS-3和ORS-4为技术验证卫星。具体情况如表1所示［4-11］。

表1　TacSat计划执行情况

在作战响应空间运载器方面，目前具有代表性的是FALCON计划［12-13］。该计划于2002年提出，主要以发展小型运载火箭计划（Small Launch Vehicle，SLV）为主。SLV的设计目标是以每千克有效载荷发射费用低于1.65万美元的成本，发射100～1 000kg的有效载荷。这些小型运载器要能够在48h内、以低于500万美元的成本，将450kg的小卫星或有效载荷送入近地轨道或亚轨道。目前主要的SLV研究计划有“猎鹰”（FALCON）和Quickreach火箭。

美国防部在2011年颁布的《国家空间安全战略》中提出要继续开发ORS能力并使之更加成熟。但在2012年，美国国防部2013财年军事航天预算申请中提出将关闭2007年成立的联合ORS办公室。美空军也计划在2013财年关闭ORS办公室后，将ORS的管理机构调整为空军航天司令部空间与导弹中心的空间发展与试验管理局［14］。

2　ORS发展面临的主要问题

目前，美ORS计划各个组成部分均在不断发展，多颗卫星在轨运行。理论研究方面，先后举办了八届“快速响应空间年会”，对相关概念、军事需求、关键技术进行了理论分析研究。但是美军ORS计划仍面临诸多问题亟须解决或进一步明确，值得我们进一步分析思考。

2.1没有形成统一明确的ORS定义

ORS面临的第一个问题就是没有提出统一明确的定义，只是将ORS笼统地定义为“有保障的空间力量，重点放在及时满足联合部队指挥官的需求”。但到目前为止，仍没有形成明确的定义，ORS计划中的不同参与者对ORS进行了不同的理解：美国国会认为ORS可以消减空间系统的成本并能够满足作战行动的需求；作战人员则认为该计划可以完全满足作战需求；科研部门认为ORS为发展新型航天器、有效载荷以及运载器技术提供了试验平台，并通过该平台演示验证了为作战部队提供空间支援的能力；采办部门则认为ORS是为战术作战部队提供支援的一种补充的空间系统；工业部门则认为ORS是一个新的市场机会。具体如表2所示［15］。

表2　ORS的不同定义

目前，ORS缺乏一个统一明确的界定已经限制了该计划的进一步发展。GAO在2008年7月发布的报告中便指出国防部应对ORS的概念和计划进一步阐述［16］12：ORS究竟是一个发射系统，还是一系列航天器，或是现有基础设施的改进，或是一种新型装备采办模式的改革或是以上所有的一切？这些都是ORS计划中没有明确提及的问题，同时也是ORS计划进一步发展所必须回答的问题。从目前的情况来看，ORS可以认为是一系列定义松散和方向模糊的卫星以及火箭硬件购置活动。

2.2缺乏后续相关发展执行计划

ORS计划面临的第二个问题是缺乏后续相关发展执行计划。美军虽然在2007年提出了包括快速响应运载器、TacSat、近空间系统和相应发射场等4个领域的ORS整体计划，但是对这些计划的后续发展执行并没有提出一个清晰明确的计划［16］15。集中表现为以下几个方面：

1）缺乏将ORS计划与现有国家空间系统构架整合的执行计划。ORS作为美军为解决战术行动空间信息支援而提出的空间计划，必须考虑如何与现有的空间系统应用构架相整合，从而避免在目前空间应用体系内建立起独立的ORS应用体系。但是实际情况看，美军并没有提出具体的执行计划，仅是提出应将其进行整合。目前，美军现有的空间系统应用体制已经较好地与作战的相关层次进行了融合，作战人员已经熟悉相关空间信息支援的申请程序，但是对于如何申请Tac-Sat所提供的空间信息支援，美国防部并没有明确。美国空军航天司令部与国家侦察办公室仍然对该问题存在一定的争议。联合ORS办公室也并没有对ORS概念融入现有空间力量体制提出具体的时间表和相应的执行计划。

2）没有明确后续相关卫星运行管理、维护，运载发射人员的培养管理。在ORS计划中，没有对从事相关卫星运控以及发射人员的培养管理问题进行明确说明。美军没有明确指出是在现有人员基础上开展相关工作，还是成立一套符合ORS要求的人员队伍专门负责ORS的发展。从目前情况看，美军ORS小卫星中队仅仅是在演示验证阶段暂时负责操控TacSat。此外，如何将这种新的空间信息支援形式与现有体制进行融合也将是TacSat必须要解决的问题。

2.3TacSat计划存在能力与战术作战需求之间的矛盾

TacSat计划作为ORS计划中作战响应小卫星的主要代表，承担着演示验证卫星战术应用的相关技术。从2006年第一颗TacSat升空以来，计划中的5颗卫星仅有2颗发射升空。从Tac-Sat计划的发展和作战需求之间的关系来看，TacSat在达到提供战术行动所需要的空间信息支援能力方面面临诸多矛盾。主要体现在以下几个方面：

1）战术行动要求的持久性与TacSat运行轨道之间的矛盾。一般而言，战术行动要求空间力量可以提供持久的通信和ISR保障，而这一点正是目前传统的大型空间系统所不能提供的。受到轨道动力学限制，TacSat在持久性上也不能达到这一要求。TacSat主要以小卫星为主，重量一般在450kg左右，运行轨道主要为LEO轨道。但是运行在LEO轨道的卫星并不能实现地球上某特定区域全天时覆盖。一天之中其过境次数一般为数次，最大覆盖时间也仅为10min左右。这样的覆盖数据表明，利用TacSat来对某特定区域的战术行动提供支援是不现实的。

2）TacSat的轨道高度与卫星能力的矛盾。在TacSat计划中，由于传统的LEO轨道并不能满足作战持久性的要求，所以提高TacSat卫星的轨道高度，可以某种程度上延长其对特定区域的覆盖时间，从而满足一定的持久性。但随着轨道高度的增加，TacSat不可避免地引起相关载荷能力的增加，使其不断地向传统大卫星系统方向发展。TacSat执行通信任务时，运行轨道越高其可提供通信服务的范围越大，但却对通信信号的强度造成负面影响。在不增加现有载荷能力的情况下，地面作战部队须增加天线的面积才能接收到通信信号，对于战术行动而言不是十分现实。但不增加地面接收天线尺寸，TacSat则要增加信号发射强度。而提供ISR服务时，将TacSat轨道高度从450km提高到12000km后，为达到同样的光学侦察效果，卫星光学孔径将从0.225m增大为5m，这对于平均重量只有320kg的小型Tac-Sat而言，在该轨道上执行可见光成像任务并不现实。由此可见，TacSat要达到战术行动要求时，其将向传统大卫星系统方向发展，背离发展TacSat计划的目的。

3）TacSat的战术效果与成本之间的矛盾。受以上2个因素的影响，TacSat要达到战术行动要求，只能以增加卫星数目形成星座的方式来实现对作战区域的持久性覆盖。但是根据美军目前的作战要求，这种持久性必然是全球性的，所需要的卫星数目也是十分庞大的。如美军铱星和军事星系统的卫星数量分别为66颗和40颗。根据2007年国防授权法案对TacSat的成本限制，即总成本不超过6000万美元计算，达到与军事星系统同样的规模，所需的费用一年也要高达24亿美元。这种高额的成本显然不是美国国会希望的“可负担”的成本。

2.4作战响应运载器发展面临诸多困难

作战响应运载器是ORS计划中重要的基础性计划，是形成空间作战响应能力的前提条件。在经历近10年的发展后，美国作战响应运载器发展仍面临诸多困难，主要表现为在研项目逐渐减少，发射成本不断增加。

从2001年OFT提出ORS计划，包括美国空军、NASA、DARPA、轨道科学公司等在内的诸多组织或机构提出了不少于14个作战响应空间运载器的研究计划。但到目前为止，仍在继续研究的项目仅有Falcon、Quickreach，以及美国在20世纪90年代开发的Pegasus、Minotaur和Taurus运载火箭，减少了近64％。这其中，真正意义上的作战响应空间运载器是SpaceX公司的Falcon以及空射公司负责研制的Quickreach，从这个角度考虑，作战响应空间运载器的研究计划减少了近81％。许多研制计划由于技术或成本问题而被迫取消，其中具有代表性的就是空军“快速响应替换运载器”（RESERVES）计划，在2007年国防授权法案中，国会终止了该计划。在Falcon计划中，SpaceX公司的Falcon被选中作为发射TacSat的主要运载火箭。但在2006年3月24日该火箭第一次发射时便出现故障，导致TacSat系列的第一颗TacSat-1至今未发射升空。使得美军在TacSat后续卫星的发射计划中，不得不使用其早期研制的小型Minotaur运载火箭担负发射任务。

从火箭的运载能力方面看，目前在研的作战响应空间运载器的运载能力均远远小于其早期研制的运载器。如Falcon火箭LEO的运载能力为760kg，而Taurus的运载能力为1450kg。

发射成本方面，目前每千克载荷发射成本为2万美元左右。最初Falcon计划中对运载器的成本要求是在500万美元以内。但是随着相关作战响应空间运载器的发展，2007年国防授权法案中不得不将运载器成本提高至2000万美元，已经是最早Falcon计划的4倍。

3　结　论

美军为了实现空间力量的战术应用目标，提出并发展了作战响应空间计划。该计划经历了从早期的高度重视，积极发展相关TacSat以及ORS卫星，到目前准备削减相关计划的预算过程。通过认真梳理该计划近7年来的发展变化，以下几个方面的问题值得我们认真思考：

1）需要认真思考空间力量战术运用问题。实现空间力量的战术应用是自海湾战争以来空间力量的主要发展目标。美军为此提出了ORS计划，试图实现空间力量的战术应用目标。通过分析发现，空间力量的战术应用将不可避免地带来诸多问题。如能力与作战需求之间的矛盾。从TacSat计划的发展轨迹看，最初为提供战术应用的TacSat卫星为了提供作战需求的战术应用目标，将不得不采用全球组网，增加卫星数量的方式提供。从而将一个战术应用系统演变为战略存在。因此，如何化解空间力量的战略本质与其战术应用之间的固有矛盾，将是制约和影响空间力量战术应用的关键矛盾。

2）需要认真思考ORS计划所带来的新变化新趋势。虽然在实现空间力量的战术应用目标方面，ORS计划取得的进展甚微，但在相关快速响应空间技术方面进行了有益的探索。以小卫星技术、分离模块航天器技术以及重复使用轨道机动飞行器技术为代表的相关快速响应空间技术，正在改变着目前空间技术的发展趋势。美空军也明确表示要将ORS所凝练的新思想、新模式以及新经验集成运用到大型空间系统的发展和应用中去，从而提高大型空间系统的性能和作战应用能力。因此，需要注重分析研究ORS计划中所体现的快速响应空间技术，思考其可能带来的新变化和新趋势，更好地指导规划空间技术的发展。

3）需要认真思考满足作战需求的ISR实现途径。在“战争迷雾”下，如何快速掌握战场态势是指挥员一直关注的焦点。空间力量从诞生之日起，凭借其所拥有的“高地优势”“全球进出”优势以及“全球存在”优势，使其成为满足作战ISR需求的天然选择。在实现空间力量战略应用基础上，实现战役战术应用是空间力量近几年的发展趋势。通过美军ORS计划的实践，我们发现利用空间力量实现战术应用不可避免地带来成本、技术以及应用途径等多方面的问题。因此，需要认真思考如何提供满足作战需求的ISR实现途径，不能一味依赖空间力量来提供。美军目前的无人机X-47B计划，需要引起高度重视。从提供满足作战需求的ISR实现途径角度分析，不难看出美军正在调整其侧重空间力量的战术应用目标，转而通过将空间力量与X-47B有效结合，从而发挥整体优势，以实现涵盖战略、战役和战术不同层次的作战应用。

（References）

［1］潘清，廖育荣.快速响应空间概念与研究进展［M］.北京：国防工业出版社，2010：20-40.

［2］吴勤.美军“太空快速响应作战”能力建设驶入快车道［J］.现代军事，2008（8）：38-42.

［3］Department of Defense.Plan for operationally responsive space：a report to Congressional Defense Committees［EB/OL］.［2014-04-01］.http://www.responsivespace.com/ors/reference/ORS_plan.pdf.

［4］王景泉.美国加速“作战快速响应太空”计划：开拓战术卫星发展的新方向［J］.国际太空，2007（2）：8-14.

［5］The Global Security Organization.TacSat/joint warfighting space（JWS）［EB/OL］.［2014-04-01］.http://www.globalsecurity.org/space/systems/tacsat-jws.htm.

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［8］eoPortal.ORS Tech 1 and ORS Tech 2/MBD［EB/OL］.［2014-04-01］.https：//directory.eoportal.org/web/eoportal /satellite-missions/o/ors-tech-1-2.

［9］Aviatatio Week.ORS-1［EB/OL］.［2014-04-01］.http://www.aviationweek.com/aw/generic/story_channel.jsp？channel=space＆amp；id=news/asd/2011/06/27/09.xml.

［10］The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory.TacSat-4mission tests new spacecraft"bus"standards ［EB/OL］.［2014-04-01］.http://www.jhuapl.edu/newscenter/stories/st111122.asp.

［11］陈杰.在波折中前行：美军快速响应空间系统发展分析［J］.太空探索，2013（1）：45-49.

［12］Defense Advanced Research Projects Agency.Falcon technology demonstration program fact sheet［EB/OL］.［2014-04-01］.http://www.darpa.mil/body/news/2004/falcon_fs_jan06_final.pdf.

［13］Defense Industry Daily.USA's Falcon Program for fast，small space launches evolving.［EB/OL］.［2014-04-01］.http://www.defenseindustrydaily.com/2005/09/usas-falcon-program-for-fast-small-space-launches-evolving/index.php.

［14］CLARK S.White House budget would cut military space research［EB/OL］.［2014-04-01］.http://space_ightnow.com/news/n1202/13afbudget.

［15］LARRIMORE S C.Operationally responsive space：a new paradigm or another false start？［D］Alabama：Air University，2007：83-84.

［16］Government Accountability Office.DOD needs to further clarify the operationally responsive space concept and plan to integrate and support future satellites.［EB/OL］.［2014-04-01］.http://www.gao.gov/new.items/d08431r.pdf.

（编辑：李江涛）

Reconsideration on U.S.Forces'Operationally Responsive Space

LIU Zhenxin1，JI Wenlong2
（1.Department of Space Command，Equipment Academy，Beijing 101416，China；
2.63921 Troops，China；3.61541 Troops，China）

With the unceasingly application area expansion of the space force，how to use the space force to provide information support for battle and tactical operation is drawing more and more attentions of the space powers.In view of the operationally responsive space（ORS）brought by U.S.forces'，the paper introduces the historical evolution and development of the ORS in detail.In four aspects including definition of the ORS，subsequent development plan，anticipated capability of Tac-Sat and development of the operational response vehicle，the paper analyzes the main gaps between the ORS project and it's expected goal.Addressing these issues，the paper rethinks of this plan in three aspects.

operationally responsive space（ORS）；tactics satellite（TacSat）；space force

V474.2+92

2095-3828（2015）02-0074-05

ADOI 10.3783/j.issn.2095-3828.2015.02.017

2014-04-10

部委级资助项目

刘震鑫（1981-），男，助理研究员，博士，主要研究方向为航天应用。lzxying1129@163.com