美军太空安全与应急响应发展研究

贺　婷,梁　波

(中国电子科技集团公司第28研究所，江苏 南京　210007)

美军太空安全与应急响应发展研究

贺婷,梁波

(中国电子科技集团公司第28研究所，江苏 南京210007)

摘要:鉴于美军的太空作战走在世界前列,从顶层设计、信息网络、态势感知、作战应用等方面分析了美军太空安全体系的建设现状,重点指出了其在太空安全应急响应方面的发展趋势和启示,对我国太空安全研究具有参考作用。

关键词:太空安全;航天指挥;作战响应空间

随着空间技术的飞速发展,世界军事强国早期主要建设各自的天基信息系统用于提升预警探测和时敏目标快速打击能力[1-2]。随着反卫武器的出现,各国把军备竞赛延伸到太空领域,有计划、有重点地发展太空作战体系[3],这使得各国部署在太空的航天器面临巨大安全威胁,太空已成为国际竞争新领域、国家安全高边疆和军事斗争新战场,太空安全问题日益凸显。太空安全是国家安全在太空领域的表现,其概念也必然是国家安全概念在太空安全领域的延伸和扩展。据此,可以将太空安全定义为:国家生存和发展不受来自敌方的太空威胁、己方太空资源没有危险且能够安全高效运行的状态,以及为实现这种状态所采取的一系列控制行动和措施。

太空安全的核心是制天权,其范畴主要包括地面防天体系安全、航天轨道及航天器安全、天基平台地面系统安全、太空信息网络安全等,面临的威胁主要包括来自敌方对卫星的干扰、对卫星测控通信网的攻击和破坏、地基(海基)和空中发射的反卫星武器(包括动能武器和激光武器)对卫星的攻击、敌方小卫星的攻击、太空核爆炸、太空碎片碰撞以及敌方对太空信息系统的网络攻击等。为应对可能发生的太空危机,必须以国家太空安全战略为指导建立灵活高效的太空应急响应机制,通过资源整合达到快速产生和维持太空优势的目的。太空应急响应是指为应对太空安全突发事件,通过组织运用各种太空应急响应力量和资源快速实施一系列应急响应活动,从而使国家不受来自太空的威胁,并且能够快速安全的进入太空、利用太空、控制太空和开发太空的过程。

为确保军事航天领域的绝对优势,美军在大力发展太空对抗武器装备的同时,正通过一体化、网络化、协同化的措施努力构建具备应急响应能力的太空安全体系,分析其发展过程可为我国开展太空安全相关研究提供借鉴。

1发展现状分析

美军的太空安全体系建设起源于冷战,壮大于军备竞赛。经过几十年的技术发展和成果积累,美国已成为当今世界太空系统基础设施最好、规模最大、功能最完备的国家,其发展历程如图1所示。

截止2015年,美国在轨卫星400多颗,其中各类军事卫星约100多颗,并在全球各军事基地建立了大量固定和移动卫星地面站,形成了满足各类需求的空间信息系统[4-5],如图2所示。

与此同时,美国还发展了各军种和国家航天指挥控制系统,使空间信息直接应用于战役和战术级作战,同时确保对所有空间资源进行统一的指挥控制和保障,如图3所示。

经过近代几次局部战争检验和实战要求,美军又适时提出和制定了作战快速响应空间计划, 并成立了

图1　美国太空系统基础设施发展历程

图2　美军空间信息系统组成

图3　美国航天指挥发展历程

相应的组织领导机构(如图4所示),主要目的是解决美军面临的空间系统快速响应和战术应用问题,力图通过建立快速作战响应空间系统向战场指挥官提供及时的作战信息并使空间系统的发展从孤立转向与各种武器装备有机结合,并进一步加强空间攻防对抗能力,极大提升了太空系统的安全和应用范围。

图4　美国作战快速响应指挥组织

美军的快速作战响应空间系统主要包括用作空间信息系统的快速作战响应战术小卫星、用于小卫星发射的快速作战响应航天运载器、快速作战响应发射场和临近空间飞行器4个组成部分,目前作战快速响应空间计划已取得了较大的进展。其中,航天器和运载工具采用模块化、标准化设计,具备快速集成与测试能力,正在积极发展的多种军事应用载荷系统已通过模块化和标准化设计,具备了以战争储备的形式实现快速响应的条件;发射工具向小型化、低成本和快速响应方向发展,制定了多项低成本、快速发射的小运载研究计划,从接到战场指挥官下达任务指令开始,七天内完成卫星组装、发射及在轨应用,要求运载器能够在两天内完成卫星发射任务;更新空间信息作战应用理念,提高空间信息快速处理与分发能力,提出了以作战人员为中心、采用Web服务标准、构建分布式、自动规划调度平台进行作战应用的指挥服务体系结构。近年来,在美国财政紧缩政策的影响下,空间快速响应计划越来越关注在保持航天任务可靠性和降低系统脆弱性条件下的成本控制问题,美国空军航天司令部提出了推进军事航天计划的分散式航天体系结构,通过创建卫星网络替代大规模的单一系统,显著增加失去一颗卫星的抗毁性。

总体来说,美军在太空安全方面的发展特点主要表现为以下几个方面。

1)顶层设计方面:由于美军太空系统早期自成体系,系统之间互不兼容,形成了“烟囱式”发展局面,远远不能满足未来信息化战场的基本需要,为改变这种状况,美军于20个世纪末开始重视系统顶层设计,最终使空间信息系统变成有章可循、有据可依、总体规范的系统,有效服务于近代几场高技术局部战争。

2)太空网络方面:受全球信息栅格(GIG)启发,在体系结构框架指导下,广泛开展了用于空间信息的全球信息交换系统(GLOBIXS)、战术信息交换系统(TADIXS)、立体战场信息交换系统(BCIXS) 和天基综合信息网等设施建设,提高天地信息融合和集成能力,并计划在2020年建成全球防御信息网,使空天地间信息互为一体。

3)空间态势感知方面:逐步研制和部署太空感知系统,并通过空间态势感知决策支持系统融合空间监视装备提供的空间目标特征信息、地/海基和天基环境监测装备提供的空间环境信息、情报信息以及空间军力的状态信息,为不同层级的决策者和用户提供准确、及时、直观的空间态势信息。

4)太空作战快速响应方面:已研制部署保护大型重要卫星的专用微卫星等,还计划将研制的快速攻击识别探测报告系统(RAIDRS) 集成到卫星上的软件模块,提高卫星的主动防御能力;采取变频、跳频和加密技术防范敌方对空间信息链路的干扰和利用,增强其生存能力;开发、生产、部署以及应用快速响应运载器、快速响应小卫星和快速响应发射场等资源对太空系统进行应急补充和增强,为美军持续控制和主导空间提供有效保障。

5)作战演习方面:通过多次施里弗演习,检验美国空军航天司令部作战指挥系统、航天系统的运行状况以及航天系统与地面系统的配合能力,以加强美军的太空战威慑能力。其中,施里弗Ⅵ演习检验了太空与赛博一体化条件下的作战问题,即通过模拟对抗演习,探讨太空战与赛博战一体问题,检验和修正美国航天力量信息化建设的军事需求。

6)临近空间方面:为进一步拓展作战空间,美军在2005年的“施里弗-3”演习中首次将“临近空间”纳入了作战视野,探讨外太空与临近空间互为补充增强的问题。在演习中,美军利用临近空间飞行器为作战指挥员弥补了卫星星座盲区,有效补充了通信能力。

与美军相比,我国的空间技术仍有明显差距,拥有的卫星数量和种类较少、功能不全,空间信息的获取和处理能力较弱,争夺信息优势和确保太空安全的能力有限。鉴于空间快速响应技术受到各军事强国的普遍重视,我国也开始探索空间快速响应体系的发展模式,“快舟”系列卫星的发射成功和突发事件应用,标志着我国亟需的空间快速响应能力已初步形成。

2启示与展望

美军认为,只有发展具备应急响应能力的太空体系,才能有效弥补现有太空体系的脆弱性,巩固和提升其太空安全能力,具体表现在以下几个方面。

1)以网络为基础,将太空体系融入作战系统

全球信息交换系统(GLOBIXS)、战术信息交换系统(TADIXS)和立体战场信息交换系统(BCIXS)三级信息交换体系是GIG系统的重要组成部分,将逐步取代目前的信息交换体系。通过它们与各级信息系统如美国防部的国防信息系统网(DISN)相连,基本上能保证美军在全球范围内的各种武器、指挥系统及信息系统之间的信息交换,也可以实现太空系统与GIG系统其它部分的联接。

2)以作战需求为牵引,改进太空地面设施与指控的交联度

美军通过对地面设施大大刀阔斧改进,极大提高成像侦察卫星和电子侦察卫星的战术应用能力以及对战术导弹的预警能力。最为显著的是与机动式加固指挥中心紧密交联在一起的SBIRS任务控制站、海外中继地面站、可移动式终端以及相应通信链路,可确保其空间信息准确高效地分发给用户,保障相关作战行动。

3)以空间资源快速指挥为目标,努力打造空间快速响应能力

美军认为,现有大型卫星系统不能及时响应战场变化,不能由战场指挥员控制,研制、发射和准备的周期长，费用高昂,一旦发射失败或在轨发生故障则损失惊人,因此需要探索和开发成本低廉、更加灵活的空间资源运行体系,提供更快的作战响应能力。

4)以航天司令部为龙头,统领陆海空三军航天司令部进行太空战

美军将空间信息付诸作战应用的最直接方式,是构建了功能强大且完备的指挥体系,实现空间信息系统、航天指挥、空军、海军、陆军的航天部队集成为一体,形成强大的空间作战能力。2009年,美国成立隶属于战略司令部的赛博司令部,一举实现了对赛博战力量、太空战力量和核力量的统一指挥与控制,赛博战力量已成为美国实现空间优势的重要手段。

在借鉴美军发展经验的同时,还必须开展相关的关键技术研究,以提升太空安全的应急响应能力。

1)实时的突发事件感知和判断

应急态势感知是开展应急响应决策工作的前提和基础,需要具备对太空设施被敌方干扰、降级、欺骗、控制等威胁信息的获取、整理、分析和预测能力。

2)智能化的应急响应和指挥决策

由于涉及错综复杂的应急任务、动态变化的应急态势、种类繁多的应急资源以及不完备的应急领域知识,必须进行统筹优化并考虑时限性条件,在行动执行过程中对执行情况进行跟踪评估,并根据应急态势变化适时调整或重新制定行动方案,克服动态性和不确定性。

3)多样化的太空应急响应和指挥处置

为应对太空安全突发事件,必须对太空资产防护与威胁反击等方式进行综合运用,包括对敌方太空资产的干扰、破坏、摧毁、控制、网络攻击和对我方太空资产的网络防御、综合保障等。

参考文献:

[1]顾帮余,颜如祥,徐军.时间敏感目标及打击决策[J].指挥信息系统与技术，2011,2(3):26-29.

[2]高源. 基于空间信息系统的时间敏感目标打击[J].指挥信息系统与技术,2014,5(4): 10-13.

[3]USA Air Force. Joint publication 3-14 joint doctrine for space operations[D]. 28 July 2011.

[4]桂启山,赵新国,郭伟民,等.美军空间信息系统建设初探[J].兵工自动化,2008,27(1):63-65.

[5]桂启山,赵新国,杨志强,等,空间信息系统体系结构研究[J].兵工自动化,2008,27(2):52-54.

Development of U.S. Military Space Security and Its Emergency Response

HE Ting, LIANG Bo

(The 28thResearch Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Nanjing 210007, China)

Abstract:As the U.S. military has taken the lead in the field of space operation, the development of U.S. military in structure design, information network, situation awareness and combat applications for space security are analyzed.Finally, the development trend and advices for space emergency response are proposed,thus providing references for space security of China.

Key words:space security; aerospace command; operationally responsive space

文章编号：1673-3819(2016)03-0140-05

收稿日期：2016-01-19

作者简介：贺婷(1983-),女,山西晋中人,硕士,工程师,研究方向为指控信息系统。

中图分类号:V11；E81

文献标志码:A

DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2016.03.028

修回日期： 2016-04-09

梁波(1983-),男,工程师。