美军航天装备作战试验鉴定策略研究及案例分析

何 洋，林屹立，周思卓

（北京空间科技信息研究所，北京 100094）

0 引言

在全球新军事变革下，逐步形成了信息化战争、联合作战的新理念、新需求，航天装备深度融入作战体系的趋势愈发显现。装备试验鉴定改革新形势下，航天装备作战试验作为战斗力形成过程中的关键环节，近年来备受关注。相比于常规武器装备，航天装备作战试验在试验条件、试验手段等方面所受的限制更为严重——航天装备，特别是天基部分在轨开展作战试验的成本极高，全面考核作战能力的难度极大。

美军作战试验鉴定局在2019年递交给国会的年度报告中明确指出，当前美军缺乏真正意义上的、充分的评估手段来表征航天装备在典型作战环境中的作战效能、作战适用性和生存性，主要表现为模拟作战环境与航天装备实际作战环境存在差距因而无法真实全面地反映航天装备实际作战能力。即便如此，美军经过多年的理论研究和试验实践，几经周折，在航天装备作战试验鉴定策略和方法上均已形成了一系列的特色做法，其相关经验对我军航天装备作战试验鉴定的开展有很强的借鉴意义。

本文旨在通过对近年来美军航天装备作战试验活动实例的分析，为我军航天装备更高效、更有效地开展作战试验进而快速列装提供经验与参考。

1 美军航天装备作战试验鉴定模式概述

美军航天装备作战试验鉴定是对作战体系及单装作战效能、作战适用性和生存性的关键考核手段。作战试验鉴定的结论对于航天装备的体系级运用、战术技术规程开发、采办决策支撑等起指导性作用。美军航天装备作战试验鉴定工作主要由空军作战试验鉴定中心与航天司令部统筹计划和实施。美军通过近20余年的实践，不断优化改进形成了一套适用性较强的作战试验鉴定运行机制[1-2]。特别是针对航天装备的天基部分，在完成传统在轨测试后，根据不同的目的，由不同的机构分别开展2类试验（如图1所示）：由作战试验机构（一般为空军作战试验鉴定中心）针对作战指标的系统性验证开展专项作战试验，并完成作战使用评估；同时由空军航天司令部针对天基部分的测控运控操作开展试用期试验，并完成作战验收[3]。通过上述2类试验并由最终用户认定系统具备初始作战能力后，航天装备正式服役。包括先进极高频通信卫星系统、宽带通信系统等在内的美军多个航天装备在前一阶段已完成了作战试验鉴定工作并正式服役；天基红外系统、“太空篱笆”等航天装备采办项目的作战试验鉴定工作近年正在按此流程陆续开展。

图1 美军航天装备作战试验鉴定流程示意Fig. 1 Process of operational test and evaluation for USAF space equipment

2 美军航天装备作战试验鉴定策略及案例分析

美军航天装备作战试验鉴定工作既注重单装更注重体系的作战能力，瞄准整体作战能力快速提升的目标，形成了按系统层级螺旋式递进开展作战试验、按系统复杂性分类开展作战试验等多种针对性策略，同时通过早期对系统进行作战评估、作战效能仿真等多种手段大大提升了作战试验鉴定对采办决策点的刚性支撑作用。

2.1 以提升整体作战能力为目标，螺旋式递进开展作战试验

大多数航天装备被美军定义为作战体系的组成部分，不直接执行进攻与防御任务，侦察、预警、毁伤评估等任务也并非独立完成。因此，航天装备作战效能与适用性的评估，一方面必须通过相对独立的作战试验进行验证，另一方面更要将航天装备纳入整个作战体系中开展更高层级的作战试验，才能更真实地掌握航天装备支撑作战的能力，同时改进装备薄弱环节。开展航天装备系统级以及体系级作战试验鉴定有助于提升系统整体作战能力，成为航天装备试验鉴定未来的发展趋势。

美军天基红外系统作为美军弹道导弹防御系统的天基传感器部分，近年随着大椭圆轨道载荷和地球静止轨道卫星的发射，由空军作战试验鉴定中心独立开展了一系列作战试验。当天基红外系统通过独立作战试验评估具备初始作战能力后，由弹道导弹防御系统作战试验机构牵头在2013年9月首次开展了弹道导弹防御系统体系级作战试验，即01号飞行作战试验任务[4]。该任务针对连续发射的中程弹道导弹威胁对当前多层次弹道导弹防御体系作战能力进行演示与评估，并对天基红外系统支持反导体系的能力给出了后续系统改进实施意见。2015年至2019年，天基红外系统参与了02号飞行作战试验任务、03号综合性飞行试验任务、23号“萨德”武器系统飞行试验任务等多次体系级作战试验任务，通过获取实际弹道导弹数据不断修正预警模型，同时以作战试验评估结果驱动不断优化升级天基红外系统地面段软件系统[5]。综上，美军通过天基红外系统单星级、系统级、弹道导弹防御系统体系级等3个层级螺旋式递进作战试验，瞄准弹道导弹防御体系作战能力，使多套系统不断磨合，针对每个系统独立反馈改进意见，体现了航天系统天基部分作战试验鉴定的螺旋式递进策略。

2.2 以快速实现作战能力为导向，区分复杂装备与简单装备的策略

美军装备采办经历多次重大变革，于20世纪初期开始推行渐进式采办策略。航天装备采办策略可按照装备的复杂程度进行区分，对全球定位系统、联合太空作战中心任务系统、天基红外系统等多型复杂航天装备采用渐进式采办策略，而对于极轨卫星系统、“太空篱笆”等功能单一、复杂性低的装备则采用传统一站式采办策略。作战试验鉴定作为采办后期的主要决策支撑，其策略受采办策略限制严重。美军针对航天装备试验鉴定特点，创新形成了“分类施策、分期实现，天地一体、多期并行”的作战试验鉴定策略，加快了高成本、长周期的航天装备形成作战能力的步伐。

美军极轨卫星系统和“太空篱笆”等简单航天装备建设完成后，空军作战试验鉴定中心联合军兵种用户在3个月内完成了其作战试验，为其作战能力的快速实现奠定了基础。对于采用渐进式采办策略的复杂航天装备，在工程研制前统筹制定体系级试验鉴定主计划，并根据天基、地基各部分的研制进度与状态对体系级试验鉴定主计划不断更新，以实现系统各部分作战试验的高效配合和优化统筹。例如，天基红外系统二期天基部分与第一代、第二代地面控制系统并行开展作战试验，天基部分每增加1颗卫星都与地面系统配合摸清系统当前的作战效能，实现作战效能的逐级、迭代提升。同样，联合太空作战中心任务系统二期工程SP-7、SP-9和SP-11等3个功能包的开发和作战试验鉴定工作呈同步并行的趋势，旨在连续性地提升作战态势感知的准确性和响应速度。

2.3 以摸清实际作战能力为目的，多手段并举加强作战试验鉴定刚性

航天装备建造成本高且一般为单件研制，特别是对于天基系统，在轨开展作战试验面临很大限制，在保证试验充分性的同时，也要考虑由试验带来的装备性能降级和实际寿命缩短等因素。2004年至2010年，空军作战试验鉴定中心专项改进了航天作战试验鉴定流程，通过前期介入、施行一体化试验等手段，加强了作战试验对航天装备列装服役决策点支撑的刚性[6-7]。全球定位系统、联合太空作战中心任务系统由于作战试验未达标、作战试验进度拖延等问题导致均未能按预期的时间节点交付列装[8]，体现了作战试验鉴定在航天装备采办决策过程中极强的刚性支撑作用。

全球定位系统建设已进入第三阶段，其第三阶段01星于2018年12月发射，但由于地面第二代控制系统的延迟交付导致01星在轨作战试验不充分，使01星虽然已在轨却不能纳入星座正式服役，直至2020年1月才正式交付使用。

联合太空作战中心任务系统是美军航天司令部用于处理、集成、存储和显示空间态势感知传感器数据的软硬件及网络系统，其数据和分析将用于对航天部队的指挥控制与任务决策。联合太空作战中心任务系统二期工程SP-7功能包虽然在2014年由航天司令部完成作战验收，但由于其在前一阶段的作战评估中未能实现预期的作战效能，一直无法开展作战试验，并导致未能交付列装。2017年至2018年，在研制试验和作战试验期间发现的问题导致SP-9功能包作战使用评估2次中止，空军作战试验鉴定中心认为SP-9功能包存在多项薄弱环节，作战效能和适用性均未达到空间态势感知任务的要求，不能正式列装。联合太空作战中心任务系统的延迟交付造成其不能支撑“太空篱笆”开展作战试验，从而直接导致“太空篱笆”系统作战试验的延期。

2.4 以满足最终用户需求为前提，联合开展作战试验实现装备快速部署

美军航天装备通常先由空军独立完成作战试验，再由各军兵种最终用户对系统进行认证，多军种作战试验鉴定并非试验鉴定工作的必选项。但美军对于某些航天装备，将多军种作战试验前移与作战试验同步开展，由空军作战试验鉴定中心联合其他相关军种试验鉴定机构和相关用户同时开展航天装备作战试验。由于最终用户的参与度更强，有利于在试验过程中充分表征实际作战环境与潜在威胁，并且同步了最终用户试用与作战试验鉴定，从而加快了装备交付进度。

2019年3月至6月间，空军作战试验鉴定中心牵头与海军作战试验鉴定机构联合开展了极轨卫星系统多军种作战试验鉴定工作，构设了对抗环境和非对抗环境，试验验证了极轨卫星系统为海军海上舰艇和潜艇在北极圈内的作战活动提供极高频高速卫星通信的能力，同时证明了该系统能够满足海军作战适用性和可靠性要求。另外，极轨卫星系统多兵种作战试验与前期一体化试验的数据可较为全面地评估系统的作战能力指标，也满足系统采办过程作战试验鉴定的要求。极轨卫星系统作战试验的联合、同步开展，加速了系统列装交付进程。2016年5月至6月，由空军作战试验鉴定中心牵头，联合陆军、海军陆战队和海军的作战试验鉴定主管部门对全球广播服务系统开展了多军种后续作战试验鉴定，针对多地点、多类终端、多军兵种操作的场景进行了验证，加速了后续终端的部署进度。

3 美军航天装备作战试验鉴定相关举措

3.1 专项开展面向太空威胁表征的试验鉴定资源建设

航天装备长期以来一直面临着太空作战环境未知因素多、模拟困难、试验手段欠缺的问题。随着近年来攻击性太空控制能力的引入，美军越来越重视针对太空威胁开展航天装备作战试验。近几年的国防部作战试验鉴定年度报告中多次指出，当前航天装备在作战试验中对真实作战威胁环境下的作战效能考核不足，给航天装备在实际环境中的作战运用增加了风险。地球同步空间态势感知项目在初始作战试验鉴定中未充分考虑实际作战威胁，未评估和不确定的因素较多，因此美军认为在地球同步空间态势感知项目投入作战前，需要在后续作战试验鉴定中充分考虑实际作战威胁以降低系统风险。自2016年以来，美军一直致力于加强航天作战威胁表征的能力和资源建设，并独立申请了长期的资源建设经费，力求通过加强对航天器在轨威胁模拟能力的建设，解决航天装备对于太空中真实对抗态势和环境预计不足、试验不充分等问题。截至2019年年底，美军某些实验室已经建立了如激光武器试验系统、高能试验罐等用于作战试验的太空威胁表征系统，并且拨付了专项经费用于对现有航天装备开展此类作战试验。

3.2 加强建模仿真与实装试验相结合的作战指标综合性评估

建模仿真是小子样航天装备试验鉴定的主要手段之一，贯穿于美军航天装备采办全周期的各阶段。美军通过真实系统与环境数据持续进行验证、确认与鉴定，不断提升模型置信度，并提倡航天装备所有研制相关方充分参与建模仿真过程并开展广泛合作，以利更加有效地完成“模型—试验—模型”的迭代过程。在联合太空作战中心任务系统、超视距终端等项目中，美军针对作战指标体系建立了作战试验项目，并根据项目成本、装配级别、试验可行性等约束，识别出难以实装开展作战试验验证的指标；针对这些指标，通过建模仿真分析与相关实装试验相结合评估给出鉴定结论，力求更加全面、客观地反映系统作战能力。例如，天基红外系统二期工程采办过程中，结合仿真分析、美军自主开展的实弹发射数据以及外国弹道导弹试验实测数据，对导弹预警探测能力、导弹发射点识别定位能力等多项作战效能指标进行了综合性评估。通过实装与仿真相结合的模式弥补了导弹预警实装试验的高敏感、高成本问题，通过多种手段增加了样本数据，进而能够比单一仿真分析更加真实地反映天基红外系统的作战能力，同时利用实测数据不断优化修正模型。

3.3 全面推进系统网络安全评估，增强系统网络生存性

随着航天装备中越来越多结构复杂、功能多样的软件平台的列装部署，航天装备网络安全面临着巨大挑战。软件密集型航天装备的网络脆弱性不断增加，系统网络生存性受到很大威胁。同时，软件密集型航天装备相互连接、相互依存，使得其受网络攻击的范围大幅扩大。美军为了保证航天装备抵御外部网络攻击的能力，对联合太空作战中心任务系统、全球广播服务系统、极轨卫星系统、“太空篱笆”等航天装备均独立开展了专项网络安全评估工作。网络安全评估由研制试验人员和作战试验人员共同参与完成，主要包括网络协同脆弱性与入侵行为评估和网络对抗性评估。其中，网络协同脆弱性与入侵行为评估在作战使用评估和网络对抗性评估之前开展，确保留有足够的时间和机会纠正或改善网络协同脆弱性与入侵行为评估中发现的网络缺陷。

3.4 创新多种试验理念方法，为作战试验鉴定“减压”

美军针对航天装备作战试验鉴定长期存在的作战能力考核不充分、在轨试验周期过长等现实问题，由空军作战试验鉴定中心牵头创新实践了专项作战试验与试用期试验同步，研制试验与作战试验一体化，传统功能性能试验与基于任务剖面的试验统筹等多种作战试验新理念，在一定程度上缓解了天基系统在轨作战试验担负的“在极短周期内充分考核系统作战指标”的巨大责任压力。

2010年前后，美军航天司令部联合美军航天主要军工企业和美国航空航天局，开发了基于任务剖面的地面试验策略，通过识别天基系统的作战任务流程与剖面，扩展了天基系统地面试验的范畴与项目，将原本应在在轨作战试验阶段开展的试验项目前移至工程研制阶段，有效降低了在轨作战试验的任务难度[9]。空军作战试验鉴定中心提供的相关数据表明，通过采用试用期试验与专项作战试验同步的手段，天基红外系统大椭圆轨道卫星的载荷交付进度提前约60天。美军2019年作战试验鉴定年度报告指出，天基红外系统二期二阶段在工程研制阶段通过开展一体化试验，其试验数据为74%的专项作战试验提供了有效支撑，直接节省了37天的在轨作战试验时间。

4 结束语

航天装备作战试验的难度和问题是客观存在的，也是美军和我军同样面临的。美军航天装备作战试验鉴定工作已开展多年；2019年12月美国太空军正式成立以来，依然延续了当前的作战试验鉴定模式和优势做法，其创新实践的多种策略和多维度举措，保证了其作战试验鉴定对采办决策支撑的刚性，促进了航天装备能够更好更快地融入作战体系。这些策略和做法均可为我军航天装备更高效、更有效地开展作战试验进而快速列装提供经验与借鉴。