美国陆军航天战术应用能力建设的变革和启示

郭卉 吕景舜 夏莽 （北京空间科技信息研究所）

美国陆军航天战术应用能力建设的变革和启示

Innovation and Revelation of Space Capability Developing by U.S. Army for Tactical Application

郭卉 吕景舜 夏莽 （北京空间科技信息研究所）

美国是当今世界部署军用卫星最多的国家。在历次现代战争中，军用卫星系统对其取得战争胜利发挥了重要作用。美国大多数航天系统的建设和运行主要由空军负责，陆军是这些系统的用户。而陆军近年来转变发展思路，开始重视面向战术应用的航天能力建设，并表示陆军将为国防部航天能力作贡献，不只是利用国防部提供的航天能力。

美国2009年的《陆军航天政策》提出了陆军未来航天能力的建设目标，包括利用现有航天能力以提升地面战斗力、影响未来航天系统的设计研发及应用、提升快速响应的联合航天能力、使航天能力融入陆军作战能力等等。为实现上述目标，陆军先后开展了一系列航天项目，进行以低成本、短周期、模块化等为特点的小卫星研制与试验，探索如何借助航天能力提升陆军地面作战能力的转型道路。

我国航天能力的快速提升为进一步增强军队及国防实力打下了坚实基础，但如何将航天系统强大的信息支援能力应用到陆军地面作战力量中，提高陆军的作战能力，仍是一个新课题。研究美国陆军加强面向战术应用航天能力建设的发展路径对推进我国军队和国防改革具有重要的借鉴作用。

1 美国陆军面向战术应用能力建设的不断探索

发展微小卫星技术，增强军事航天系统能力

大型空间系统一直以来是美国军事航天系统的发展重点。近十余年以来，受小卫星技术提升及美国航天及军事战略政策改变等多方面因素的影响，美国开始推动军事航天系统从只注重大卫星转向大小卫星并行发展。小卫星适用于对战场执行短期任务，在降低成本、增强抗毁能力、应急补充增强和快速组网等方面具有突出优势，同时又具有机动灵活、便于管理和运营等特点，因此格外受到美军青睐。近年来美国陆军开发了“航天和导弹防御司令部-作战纳卫星效果”（SMDC-ONE）、“航天和导弹防御司令部纳卫星计划”（SNaP）等项目，不断探索小卫星军事应用模式，推动作战部队军事用天能力发展。

“航天和导弹防御司令部-作战纳卫星效果”项目是美国陆军开发的一个试验型通信小卫星星座，系统由8颗纳卫星构成，单颗卫星质量约4kg，首颗纳卫星于2010年发射，项目验证了战场短报文通信、话音通信和无人地面站数据采集能力。卫星地面站硬件由便携式电脑、无线电收发装置、旋转天线等轻量设备组成，具有机动灵活和便于操作等特点。卫星地面站具有指令控制和无人地面站两种工作模式。“航天和导弹防御司令部-作战纳卫星效果”项目包括两个阶段目标：第一阶段主要验证从无人地面站接收打包数据，由卫星的地面追踪装置将数据转发给其他地面站；第二阶段主要验证将实时语音及文字信息在战术无线电设备间进行传输。

美国陆军在“航天和导弹防御司令部-作战纳卫星效果”卫星基础上，研发了“航天和导弹防御司令部纳卫星计划”卫星，3颗立方星均质量为5.3kg，于2015年发射，具有三轴姿态稳定和推进系统，可向处于遥远不利条件的用户提供超视距通信服务，数传速率是“航天和导弹防御司令部-作战纳卫星效果”卫星的5倍。

此外，安德鲁斯航天公司承担了陆军航天和导弹防御司令部的“小型敏捷战术航天器”（SATS）项目，开发分辨率小于2m的纳卫星，为美国陆军提供实时的战术图像情报服务。项目旨在证明低成本纳卫星的基础能力与运行理念，以及能够为相关战区提供少于10min重访速率等性能。“小型敏捷战术航天器”合同分为3个阶段，总价值达980万美元。安德鲁斯航天公司通过开发一个演示验证卫星，验证系统具备接收任务组织指挥能力、实时向战区作战人员传送战术图像及低帧率视频的能力。

尝试小型低轨快速响应火箭研制，提高快速部署能力

美国陆军从2006年开始研发专门用于发射低轨小卫星的低成本快速响应火箭。陆军的“剑”（SWORDS，士兵作战响应空间部署器）项目是一种低成本运载火箭，可以使用C-130运输机运输，设计采用液态甲烷燃料，能够在24h响应时间内发射质量为25kg卫星，发射成本约100万美元。项目于2012年5月正式启动，合同由量子公司承担，并计划在2014年进行试验飞行。但由于缺乏详细计划、预算限制、部门协调等问题，仅试验了火箭第一级发动机，项目进度严重滞后，有关飞行试验也并未开展，合同也在2014年10月终止。

由于政府预算有限，美国陆军不得不在节省资金的前提下谋求军事航天能力最大化发展。陆军一直以来寻求低价、可快速响应的发射能力，并将继续与其他政府及商业机构开展合作。而在政府鼓励下，许多商业航天公司都在研发小型火箭，希望能在近几年炙手可热的小卫星商业发射市场中开拓有利局面。

以作战应用为核心，不断进行技术创新

自国防部启动“作战响应空间”（ORS）计划以来，美军以ORS计划为先导，将技术研发和业务能力开发相结合，带动一批面向战术应用的小卫星项目，推动小卫星的战术应用能力不断发展。国防高级研究计划局（DARPA）2012年提出的“军事作战空间使能效果”（SeeMe）项目，旨在填补美国长久以来利用高成本、长寿命、大型侦察卫星获取图像数据的能力空缺，采用24颗低成本小型成像卫星组成的星座，通过机载发射方式快速部署，向基层作战人员提供快速、近实时的战场图像数据。卫星制造采用非宇航级商业现货部件，按照作战要求的时间和数量进行研制，能够满足低成本和快速研制的要求。

美国陆军在大力发展小卫星技术的同时，也积极发展反制手段，以应对战时卫星失效的情况。GPS能显著提升战场上陆军的地面导航能力，但是同时也容易受到干扰。美国陆军研究人员最新提出了一种导航方式，通过能够捕捉微小运动的微型相机，使用户可以追踪到某一物体的相对位置或移动，以此作为GPS信号削弱时增强定位、导航和授时（PNT）信息的一种手段。同时美国陆军研究人员计划研发一种“伪卫星”，能够在几百米的低高度运行，能够增强信号且不易受到干扰。陆军研制的“芯片级原子钟”，能够为GPS接收端提供精确授时，且具有反欺骗功能。这些创新都有效解决不同作战环境下可能面临的卫星失效等挑战。

2 美国陆军面向战术应用能力建设的启示

总体来看，美国陆军已经在军事侦察、监视、通信等领域开展了小卫星技术试验验证，但实现大规模业务化应用还有差距。小卫星研制周期短，采用商业化批量生产可节约研制成本；以一箭多星、空中发射等方式能够实现批量、快速部署，也大大降低了发射环节成本；在战术应用中，小卫星还能够通过快速发射补充受损空间能力，或采用星座、编队等方式应对空间安全威胁，是提高航天装备系统生存能力和抗毁能力的重要手段。在美国陆军经费不足的现实下，小卫星以上这些优势，弥补了传统大卫星系统发射周期长、成本高、难以快速响应战术需求等弊端。在进行小卫星技术创新的同时，陆军也在改革的探索中不断完善相关制度，相继发布了一系列指导文件，重新制定了2020年前陆军装备现代化发展战略；2015年公布的新版《国家军事战略》，对陆军在未来一体化联合作战中的作用提出了新的要求；2016年6月，陆军对2009年《陆军航天政策》做出首次修改，提出陆军将在国防部航天行动中发挥更大作用，为陆军的转型和未来建设指明了方向。

在深化国防和军队改革的进程中，我们应借鉴美国陆军面向战术应用航天能力建设的发展经验，重视建立大小卫星系统有机结合的高效能军事航天装备体系，发挥小卫星在情报搜集、战场态势感知等方面的优势；转变卫星设计思维，以用户需求为目标，创新研制模式，开发低成本、短周期的小卫星研制能力，鼓励技术创新；加大支持力度，充分发挥工业界作用，引导和鼓励社会优势资源参与航天市场竞争，深入推进军民融合发展，构建军民一体化的国家战略体系和能力。