● 文| 北京空間科技信息研究所 張召才

美國深挖小衛(wèi)星潛力，欲提升軍事用天能力

● 文| 北京空間科技信息研究所 張召才

近年來，隨著小衛(wèi)星（質(zhì)量低于500kg的衛(wèi)星）單星功能密度、敏捷機(jī)動能力、自主生存能力和在軌壽命不斷提升，逐漸成為全球航天發(fā)展熱點(diǎn)，發(fā)射數(shù)量急劇增長。尤其是在軍用領(lǐng)域，小衛(wèi)星在降低系統(tǒng)成本、增強(qiáng)抗毀能力、應(yīng)急補(bǔ)充增強(qiáng)和快速組網(wǎng)服役等方面優(yōu)勢突出，又兼具機(jī)動靈活、運(yùn)營管理便捷等特點(diǎn)，備受軍方青睞。在此背景下，美國近十余年相繼發(fā)展了“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”（ORS）、“軍事行動空間使能效果”(SeeMe)、“隼眼”（Kestrel Eye）、“航天與導(dǎo)彈防御司令部-作戰(zhàn)納衛(wèi)星效果”（SMDC-ONE）等項(xiàng)目，探索小衛(wèi)星軍事應(yīng)用和融入作戰(zhàn)模式，推動基層作戰(zhàn)部隊(duì)軍事用天能力發(fā)展。

一、美國小衛(wèi)星軍事應(yīng)用動因分析

美國大力發(fā)展小衛(wèi)星，將其融入軍事作戰(zhàn)是受內(nèi)、外因雙重驅(qū)動決定的，不能僅簡單歸結(jié)于小衛(wèi)星性能提升，也應(yīng)看到現(xiàn)有裝備能力不足的需求牽引作用和航天發(fā)展戰(zhàn)略政策變化的頂層推動作用。

1.性能提升，應(yīng)用創(chuàng)新，全面滿足軍事作戰(zhàn)應(yīng)用需求

根據(jù)美國空軍科學(xué)委員會2007年發(fā)布的《小衛(wèi)星作戰(zhàn)應(yīng)用》報(bào)告，1m分辨率的光學(xué)系統(tǒng)能夠較好地滿足作戰(zhàn)需求。以美國天空衛(wèi)星-1（SkySat-1）為例，該星質(zhì)量91kg，可獲取0.9m分辨率圖像和1.1m分辨率視頻數(shù)據(jù)?？梢?，美國商用遙感小衛(wèi)星已滿足軍事作戰(zhàn)需求，完全具備了在戰(zhàn)區(qū)成像偵察中全面應(yīng)用的技術(shù)可行性，見圖1。

圖1 小衛(wèi)星性能不斷提升，逐步獲得廣泛應(yīng)用

小衛(wèi)星變革傳統(tǒng)大衛(wèi)星設(shè)計(jì)和運(yùn)營理念，催生了諸多創(chuàng)新應(yīng)用模式，也成為提升其軍用能力的重要因素。小衛(wèi)星通過星座組網(wǎng)大幅縮短重訪周期，實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)連續(xù)觀測成像，將傳統(tǒng)航天裝備“偵察”能力提升至“監(jiān)視”能力。以美國“鴿群”（Flock）星座（見圖2）為例，F(xiàn)lock采用“永遠(yuǎn)在線”（Always On）工作模式，無需對衛(wèi)星下達(dá)成像指令即可自動獲取全球持續(xù)圖像，實(shí)現(xiàn)“熱點(diǎn)”與全局兼顧的變化監(jiān)測能力。這種全新工作模式具有重要軍事應(yīng)用前景，提升了小衛(wèi)星軍事應(yīng)用價(jià)值。

圖2 “鴿群”星座

2.成本低廉，發(fā)射靈活，高效費(fèi)比成小衛(wèi)星突出優(yōu)勢

在有限的國防預(yù)算下，小衛(wèi)星成為平衡美國航天成本和能力需求的重要砝碼。第一，小衛(wèi)星短周期、批量化制造使得單星成本低廉，能以較低成本滿足基本軍用需求；第二，小衛(wèi)星能以一箭多星、空中發(fā)射、在軌彈射等手段實(shí)現(xiàn)快速批量部署，大幅降低了進(jìn)入空間成本；第三，小衛(wèi)星通過星座組網(wǎng)和優(yōu)化軌道設(shè)計(jì)，能力足以與大衛(wèi)星相媲美。美國研究機(jī)構(gòu)研究結(jié)果表明，在任意軌道高度上，每提高2倍分辨率，則衛(wèi)星質(zhì)量和成本需分別提高8倍和4.5倍。而降低軌道高度則可將小衛(wèi)星分辨率提高至大衛(wèi)星的能力水平。

3.體系轉(zhuǎn)型，確保彈性，小衛(wèi)星組網(wǎng)可提高生存能力

進(jìn)入21世紀(jì)后，美國逐漸推動軍事航天體系從只注重大衛(wèi)星發(fā)展轉(zhuǎn)向大小衛(wèi)星并行發(fā)展。美國總統(tǒng)奧巴馬曾表示：“我們必須通過發(fā)展能夠躲避攻擊和快速恢復(fù)的新技術(shù)和能力來保護(hù)我們的空間資產(chǎn)?！毙⌒l(wèi)星能夠通過快速發(fā)射補(bǔ)充受損空間能力或采用星座、編隊(duì)等方式應(yīng)對空間安全威脅，是提高航天裝備體系生存能力和抗毀能力的重要手段。2013年8月，美國空軍航天司令部發(fā)布《彈性和分散空間體系》白皮書，明確指出，“更小的衛(wèi)星更容易生產(chǎn)，結(jié)合快速響應(yīng)發(fā)射能力，可提高快速重構(gòu)能力，降低敵人攻擊造成的損失。”

4.政府主導(dǎo)，業(yè)界參與，小衛(wèi)星軍事應(yīng)用引各方關(guān)注

美國政府高度重視小衛(wèi)星技術(shù)軍事應(yīng)用價(jià)值，由國防部、空軍和國家偵察局（NRO）等部門持續(xù)投入，開展相關(guān)項(xiàng)目研究。國防部“空間測試計(jì)劃”（STP）、空軍“大學(xué)納衛(wèi)星計(jì)劃”（UNP）以及NRO的“群落”（Colony）計(jì)劃，都是由政府部門主導(dǎo)，科研機(jī)構(gòu)、高校和新興公司積極參與的軍用小衛(wèi)星計(jì)劃。NASA啟動了“立方體衛(wèi)星發(fā)射倡議”（CSLI），利用火箭運(yùn)力余量提供小衛(wèi)星免費(fèi)搭載機(jī)會，為小衛(wèi)星技術(shù)在軌驗(yàn)證提供更多舞臺。NRO也于2012年起開放共享發(fā)射能力，提供小衛(wèi)星搭載發(fā)射機(jī)會。在政府激勵(lì)下，以大衛(wèi)星為主要業(yè)務(wù)的宇航高速開始積極參與軍用小衛(wèi)星研制工作。如波音公司在2013年初推出了“幻影鳳凰”（Phoenix Phantom）系列平臺，涵蓋10kg以下納衛(wèi)星平臺，并與NRO合作，為其Colony計(jì)劃提供立方體衛(wèi)星平臺。

二、“起步”階段的美國小衛(wèi)星軍事應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

總體來看，小衛(wèi)星尚未大規(guī)模實(shí)現(xiàn)裝備化、業(yè)務(wù)化軍事應(yīng)用。但是，美國已在成像偵察、環(huán)境監(jiān)視、數(shù)據(jù)中繼、預(yù)警監(jiān)視和空間對抗等領(lǐng)域開展了小衛(wèi)星技術(shù)驗(yàn)證和應(yīng)用探索，正在論證小衛(wèi)星融入GPS系統(tǒng)的可行性，計(jì)劃利用小衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航信號增強(qiáng)。成像偵察方面，美國成像偵察小衛(wèi)星最高分辨率已優(yōu)于1m；數(shù)據(jù)通信方面，美國陸軍已完成基于3U立方體衛(wèi)星的話音通信測試；空間對抗方面，美國已具備低軌道小衛(wèi)星空間攻防能力，正在采用微納衛(wèi)星星座進(jìn)行高低軌空間目標(biāo)監(jiān)視的可行性和有效性驗(yàn)證。

1.成像偵察系統(tǒng)均支持即指即拍，近實(shí)時(shí)連續(xù)偵察監(jiān)視成熱點(diǎn)

當(dāng)前，美國小衛(wèi)星偵察監(jiān)視能力全球領(lǐng)先，以O(shè)RS計(jì)劃為先導(dǎo)，將技術(shù)研發(fā)和業(yè)務(wù)能力開發(fā)相結(jié)合，牽引出一系列成像偵察和環(huán)境監(jiān)視小衛(wèi)星項(xiàng)目，積極探索小衛(wèi)星的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用和能力發(fā)展。美國支持軍事作戰(zhàn)的成像偵察小衛(wèi)星能力對比見圖3。

圖3 美國支持軍事作戰(zhàn)的成像偵察小衛(wèi)星能力對比

美國國防部ORS計(jì)劃自2003年啟動以來，相繼發(fā)射了3顆光學(xué)成像偵察衛(wèi)星，逐步建立了可直接融入作戰(zhàn)的天基成像偵察能力：戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星-2（TacSat-2）發(fā)展了優(yōu)于1m分辨率光學(xué)偵察和原始圖像數(shù)據(jù)星上實(shí)時(shí)處理能力，并初步驗(yàn)證了小衛(wèi)星“即指即拍”（point and shoot）作戰(zhàn)模式 ；戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星-3（TacSat-3）衛(wèi)星發(fā)展了高光譜成像、星上數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理和壓縮能力，驗(yàn)證了以“戰(zhàn)區(qū)指控-任務(wù)響應(yīng)-成像偵察-星上處理-信息下傳”為流程的小衛(wèi)星的軍事應(yīng)用模式，作戰(zhàn)用戶接收到的圖像產(chǎn)品是一幅標(biāo)記有戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)位置的全色圖像；ORS-1衛(wèi)星完全面向作戰(zhàn)用戶設(shè)計(jì)，為美國中央司令部（USCENTCOM）提供實(shí)戰(zhàn)型ISR能力支持，具備1～1.2m成像偵察和直接響應(yīng)戰(zhàn)區(qū)指令并下傳數(shù)據(jù)至作戰(zhàn)部隊(duì)的能力。2014年2月，ORS-2衛(wèi)星模塊化空間平臺（MSV）交付空軍，ORS辦公室后續(xù)將發(fā)展天基SAR成像能力，預(yù)計(jì)分辨率1.5m。

ORS計(jì)劃快響思想、應(yīng)用理念和關(guān)鍵技術(shù)也呈現(xiàn)出明顯的牽引、輻射和帶動效果。美國軍方圍繞戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用、低成本、模塊化等啟動了多個(gè)面向軍兵種的情報(bào)、監(jiān)視和偵察（ISR）應(yīng)用項(xiàng)目。美國陸軍于2008年啟動“納眼”（NanoEye）、“小型靈巧戰(zhàn)術(shù)航天器”（SATS）和“隼眼”（Kestrel Eye）（見圖4）項(xiàng)目，研究超低軌道亞米級高分辨率成像技術(shù)和指定目標(biāo)跟蹤的視頻成像技術(shù)，發(fā)展低軌道、低成本、近實(shí)時(shí)連續(xù)偵察監(jiān)視能力。DARPA 在2012年啟動SeeMe項(xiàng)目，發(fā)展利用低成本小衛(wèi)星星座向前線基層作戰(zhàn)人員快速、按需提供近實(shí)時(shí)的戰(zhàn)場圖像數(shù)據(jù)的能力。該項(xiàng)目雖已取消，但已完成作戰(zhàn)概念驗(yàn)證和平臺研制工作，為美軍發(fā)展可用于軍事作戰(zhàn)的小衛(wèi)星成像偵察能力完成了技術(shù)儲備。NRO也啟動Colony計(jì)劃，驗(yàn)證小衛(wèi)星ISR關(guān)鍵載荷技術(shù)，推動其軍事應(yīng)用能力發(fā)展。

圖4 “隼眼”衛(wèi)星外形圖

2.通信廣播系統(tǒng)可支持話音通信，靈巧通信能力納入發(fā)展規(guī)劃

美國國防部ORS計(jì)劃和陸軍SMDC都基于小衛(wèi)星發(fā)展了面向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的信息傳輸能力。TacSat-4衛(wèi)星瞄準(zhǔn)美軍高緯度地區(qū)通信能力不足，采用大橢圓軌道設(shè)計(jì)，可提供包括高緯度地區(qū)在內(nèi)的近似全球的、非連續(xù)的覆蓋。單次過頂可以保證對一個(gè)戰(zhàn)區(qū)（3.7km范圍內(nèi)）有2小時(shí)以上的連續(xù)覆蓋；同時(shí)每天可對多個(gè)戰(zhàn)場進(jìn)行覆蓋。TacSat-4衛(wèi)星可提供動中通 、“數(shù)據(jù)滲漏” （Data-X）和“藍(lán)軍跟蹤系統(tǒng)” （BFT）等服務(wù)。2013年，ORS辦公室又發(fā)射了TacSat-6衛(wèi)星，發(fā)展基于3U立方體的超視距通信能力。

美國陸軍為確保戰(zhàn)術(shù)通信能力延伸至偏遠(yuǎn)山區(qū)、雨林等多遮擋地區(qū)，發(fā)展了支持超視距通信和數(shù)據(jù)滲漏的低成本小衛(wèi)星系統(tǒng)。2008年啟動的SMDC-ONE星座直接服務(wù)于作戰(zhàn)部隊(duì)，驗(yàn)證了戰(zhàn)場短報(bào)文通信、話音通信和無人臺站（UGS）數(shù)據(jù)采集能力。2013年，美國陸軍南方司令部在SMDC-ONE衛(wèi)星基礎(chǔ)上，研制發(fā)射了“航天導(dǎo)彈防御司令部納衛(wèi)星計(jì)劃”（SNaP）衛(wèi)星，具有三軸姿態(tài)穩(wěn)定和在軌推進(jìn)能力，可提供超視距通信和數(shù)據(jù)滲漏服務(wù)，數(shù)傳速率是SMDC-ONE衛(wèi)星的5倍。為進(jìn)一步推動微納型通信衛(wèi)星融入作戰(zhàn)，SMDC于2013年底授出UHF頻段靈巧通信載荷研制合同，發(fā)展支持戰(zhàn)區(qū)單兵手持終端與立方體衛(wèi)星直接通信的技術(shù)，并具備在軌頻率調(diào)整能力。

3.空間對抗能力已向高軌道發(fā)展，微納衛(wèi)星實(shí)用水平不斷提高

小衛(wèi)星具有從地面難于探測、在軌道機(jī)動靈活優(yōu)勢，具備平時(shí)隱蔽監(jiān)視、戰(zhàn)時(shí)立即攻擊能力，是發(fā)展空間對抗系統(tǒng)的重要組成力量。2005年，美國發(fā)布的《軍用航天系統(tǒng)研究》認(rèn)為，小衛(wèi)星在空間攻防中具有重要價(jià)值。

目前，美國低軌道空間攻防技術(shù)較為成熟，已具備業(yè)務(wù)應(yīng)用能力。2000年以來，美國在低軌道空間攻防領(lǐng)域基于小衛(wèi)星開展了一系列技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)，如美國空軍2005年發(fā)射的試驗(yàn)衛(wèi)星系統(tǒng)-11（XSS-11）以及DARPA 于2007年發(fā)射的“軌道快車”（Orbital Express）計(jì)劃等，對在軌衛(wèi)星檢測、交會和對接、在軌維修與器件更新、近距離機(jī)動等進(jìn)行了技術(shù)驗(yàn)證，形成了基本應(yīng)用能力。

完成低軌道技術(shù)研究和能力驗(yàn)證后，美國將空間攻防能力推向高軌，當(dāng)前正重點(diǎn)推進(jìn)高軌道空間攻防能力驗(yàn)證。2006年，DARPA和美國空軍聯(lián)合實(shí)施“微衛(wèi)星技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星”（MiTEx）計(jì)劃，驗(yàn)證了將小衛(wèi)星送入GEO軌道的能力和小衛(wèi)星在GEO軌道執(zhí)行軍事任務(wù)的潛在效用。MiTEx衛(wèi)星兩次抵近失效衛(wèi)星，執(zhí)行拍照和故障診斷操作，其涉及的在軌抵近、繞飛、拍照和無線電截收技術(shù)，證明美國已具備靜止軌道的小衛(wèi)星攻防能力。隨后，美國空軍在XSS計(jì)劃取得成功的基礎(chǔ)上，提出研制“局部空間自主導(dǎo)航與守護(hù)試驗(yàn)”（ANGELS）衛(wèi)星，已于2014年7月送入地球靜止軌道，具備自主制導(dǎo)導(dǎo)航與控制能力和廣域監(jiān)視能力，用于為大衛(wèi)星提供預(yù)警和防護(hù)。2011年，DARPA啟動“鳳凰”（Phoenix）計(jì)劃，成為美國近期高軌道空間攻防的重點(diǎn)項(xiàng)目。Phoenix計(jì)劃旨在利用空間機(jī)器人從地球靜止軌道內(nèi)大量退役或失效的衛(wèi)星上抓取仍能工作的天線等載荷，并安裝在從地面發(fā)射的微小型“細(xì)胞”（satlet）衛(wèi)星上，組裝成新的全功能衛(wèi)星，其實(shí)質(zhì)是借助在軌服務(wù)技術(shù)來發(fā)展空間攻防能力。2014年4月，Phoenix計(jì)劃完成對空間機(jī)器人和細(xì)胞衛(wèi)星的概念可行性論證，開始進(jìn)入空間機(jī)器人、細(xì)胞衛(wèi)星和有效載荷軌道交付系統(tǒng)研究開發(fā)階段，并力爭2015年完成首次在軌演示驗(yàn)證。

圖5 洛馬公司基于立方體衛(wèi)星的GEO軌道目標(biāo)監(jiān)視星座方案

基于小衛(wèi)星發(fā)展空間目標(biāo)監(jiān)視能力具有降低觀測距離、提高觀測精度等優(yōu)勢。2012年和2013年，美國相繼發(fā)射2顆“可操作精化星歷表空間望遠(yuǎn)鏡”（STARE）衛(wèi)星，以3U立方體衛(wèi)星驗(yàn)證空間目標(biāo)監(jiān)視能力，將空間碎片預(yù)警距離降低至100m，碰撞虛警率減小99%，該衛(wèi)星視場3°×3°，能監(jiān)測到200～1000km、尺寸大于10cm、速度小于10km/s的目標(biāo)。美國國防部ORS計(jì)劃也將后續(xù)重點(diǎn)瞄準(zhǔn)空間目標(biāo)監(jiān)視能力，于2014年4月宣布啟動ORS-5衛(wèi)星項(xiàng)目，計(jì)劃2017年發(fā)射入軌，單星質(zhì)量約80～110kg，作為專用天基空間監(jiān)視系統(tǒng)-1（SBSS）衛(wèi)星的后續(xù)型號，填補(bǔ)能力空隙。洛馬公司也提出利用立方體衛(wèi)星星座發(fā)展靜止軌道目標(biāo)監(jiān)視能力的構(gòu)想（見圖5），設(shè)計(jì)了9星星座（目標(biāo)24小時(shí)平均重訪率30%）和18星星座（目標(biāo)24小時(shí)平均重訪率100%）兩種方案。

三、美國小衛(wèi)星未來實(shí)戰(zhàn)化軍事應(yīng)用分析

當(dāng)前，小衛(wèi)星軍事應(yīng)用還處于“起步”階段，沒有脫離“實(shí)戰(zhàn)化”應(yīng)用能力不足、應(yīng)用領(lǐng)域有限的局面，也沒有完全從支持軍事作戰(zhàn)過渡到融入軍事作戰(zhàn)階段。但從長遠(yuǎn)趨勢看，小衛(wèi)星獲得廣泛軍事應(yīng)用將是衛(wèi)星技術(shù)發(fā)展和能力需求增長的必然結(jié)果。

1.應(yīng)用能力進(jìn)一步實(shí)戰(zhàn)化，從支撐作戰(zhàn)向融入作戰(zhàn)發(fā)展勢頭逐漸加速

一方面，美國國防部致力于“恢復(fù)ORS計(jì)劃”，繼續(xù)創(chuàng)新快響衛(wèi)星軍事應(yīng)用模式，發(fā)展面向作戰(zhàn)部隊(duì)的小衛(wèi)星軍事應(yīng)用能力，同時(shí)兼顧發(fā)展安全自主的快速響應(yīng)發(fā)射技術(shù)。美國陸軍發(fā)展的1.5m分辨率成像偵察微納衛(wèi)星即將在軌飛行驗(yàn)證，高速率、超視距戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星能力不斷升級。另一方面，美國已研制出具備視頻成像能力的小衛(wèi)星平臺，小衛(wèi)星視頻數(shù)據(jù)獲取能力將廣獲發(fā)展并取得應(yīng)用。美國小衛(wèi)星具備0.9米分辨率視頻采集能力，薩瑞美國公司發(fā)布星下點(diǎn)分辨率優(yōu)于1m的全彩色視頻成像小衛(wèi)星平臺。光學(xué)成像偵察小衛(wèi)星視頻能力或?qū)⒊芍髁髋渲?，?qū)動未來天基ISR能力進(jìn)一步完善，實(shí)現(xiàn)持續(xù)覆蓋、動態(tài)跟蹤與監(jiān)視。

2．應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步全面化，從局部應(yīng)用向全體系擴(kuò)展已成為必然趨勢

未來小衛(wèi)星軍事應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)展，從當(dāng)前有限的局部應(yīng)用，向涵蓋各領(lǐng)域全體系應(yīng)用方向發(fā)展。美軍已通過ORS計(jì)劃驗(yàn)證發(fā)展了多光譜與可見光成像偵察能力，目前正推動研制ORS-2和ORS-5衛(wèi)星，將小衛(wèi)星軍事應(yīng)用能力擴(kuò)展至雷達(dá)成像偵察和空間目標(biāo)監(jiān)視應(yīng)用。同時(shí)，在分散空間體系和“彈性”戰(zhàn)略驅(qū)動下，美軍為增強(qiáng)航天裝備體系抗毀能力，開始重視發(fā)展小衛(wèi)星在導(dǎo)航、戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)測、空間環(huán)境測量、空間態(tài)勢感知等領(lǐng)域的業(yè)務(wù)化應(yīng)用能力，相繼啟動“空間環(huán)境納衛(wèi)星試驗(yàn)”（SENSE）、“作戰(zhàn)響應(yīng)空間技術(shù)”（ORS Tech）等技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星項(xiàng)目。未來，小衛(wèi)星將逐步在這些應(yīng)用領(lǐng)域完成裝備化部署。

3.應(yīng)用軌道進(jìn)一步立體化，立足低軌、邁向中高軌發(fā)展格局已露端倪

隨著應(yīng)用需求增長和衛(wèi)星能力提高，軍用小衛(wèi)星將向中地球軌道和高地球軌道發(fā)展，并逐步實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用。美國AFRL已與薩瑞公司簽訂合同，探索論證小衛(wèi)星在提高GPS系統(tǒng)彈性、信號增強(qiáng)服務(wù)方面的潛力，將小衛(wèi)星軍事應(yīng)用擴(kuò)展至MEO軌道；洛馬公司提出將立方體衛(wèi)星融入高軌道空間態(tài)勢感知體系方案，正開展可行性論證與分析；Phoenix計(jì)劃第二階段任務(wù)繼續(xù)推進(jìn)，預(yù)計(jì)將有大批微小型“細(xì)胞衛(wèi)星”（satlet）發(fā)射進(jìn)入高地球軌道。因此，未來小衛(wèi)星軍事應(yīng)用將遍布高、中、低不同軌道，應(yīng)用軌道更趨立體化。

4.業(yè)務(wù)衛(wèi)星進(jìn)一步微型化，微納衛(wèi)星將在軍事作戰(zhàn)中實(shí)現(xiàn)裝備化部署

一方面，50kg以下微納衛(wèi)將逐步具備業(yè)務(wù)應(yīng)用能力，尤其是10kg以下立方體衛(wèi)星能力提升顯著。在美國國防部主導(dǎo)下，美軍開展“ORS使能者”（ORS Enabler）項(xiàng)目，評估10kg以下立方體衛(wèi)星軍事作戰(zhàn)用途和實(shí)用效能。NRO也將納衛(wèi)星視作未來重點(diǎn)發(fā)展方向，發(fā)起Colony計(jì)劃，探索以立方體衛(wèi)星為代表的納衛(wèi)星在國家偵察體系中的作用，重點(diǎn)關(guān)注平臺和超光譜相機(jī)等技術(shù)，推動實(shí)現(xiàn)軍用立方體衛(wèi)星業(yè)務(wù)化應(yīng)用。美國陸軍、海軍推出的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用微納衛(wèi)星將邁入在軌驗(yàn)證階段，衛(wèi)星能力和作戰(zhàn)概念將得到實(shí)際驗(yàn)證，推動實(shí)現(xiàn)50kg以下小衛(wèi)星的業(yè)務(wù)化應(yīng)用。另一方面，美軍正探索論證利用小衛(wèi)星部分替代大型衛(wèi)星的可行性。2014年4月，千禧年空間系統(tǒng)公司完成美國空軍氣象衛(wèi)星后續(xù)計(jì)劃方案論證，提出以重約180kg的天鷹座-M2（AQUILA-M2）小衛(wèi)星平臺為基礎(chǔ)研制美軍下一代氣象衛(wèi)星系統(tǒng)，軍用氣象衛(wèi)星領(lǐng)域小衛(wèi)星數(shù)量和能力貢獻(xiàn)占比將進(jìn)一步加大。

四、結(jié)束語

美國小衛(wèi)星軍事應(yīng)用已取得諸多經(jīng)驗(yàn)，既有體系發(fā)展戰(zhàn)略思考和系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念革新，也有衛(wèi)星能力提升途徑和作戰(zhàn)應(yīng)用模式流程，值得各方開展深入研究與思考。

1.扭轉(zhuǎn)慣性思維是基礎(chǔ)，小衛(wèi)星軍事應(yīng)用自成一派

美國提出以20%成本投入獲得80%能力的全新設(shè)計(jì)思想，明確小衛(wèi)星軍事用的核心是瞄準(zhǔn)短周期、高時(shí)敏戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用需求，為基層作戰(zhàn)部隊(duì)和低優(yōu)先級用戶提供戰(zhàn)術(shù)支持能力。在這種設(shè)計(jì)思想驅(qū)動下，小衛(wèi)星能力發(fā)展不過度追求高性能（如超高分辨率、大帶寬容量）、長壽命（設(shè)計(jì)壽命一般低于2年，如SeeMe衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命僅45天）、高可靠（少做甚至不做單星冗余備份，一般以星座形式確保體系能力不降級）指標(biāo)，而是聚焦發(fā)展好使夠用的軍事航天裝備，即滿足基層用戶的基本需求即可。衛(wèi)星設(shè)計(jì)思維轉(zhuǎn)變是小衛(wèi)星能夠面向軍事應(yīng)用，發(fā)揮作戰(zhàn)支持能力的基礎(chǔ)。

2.創(chuàng)新技術(shù)體制是關(guān)鍵，全體系支撐實(shí)戰(zhàn)化應(yīng)用能力

小衛(wèi)星面向軍事應(yīng)用提供作戰(zhàn)支持是一種全新作戰(zhàn)概念和作戰(zhàn)模式，需要?jiǎng)?chuàng)新綜合技術(shù)體系，提供從發(fā)射、衛(wèi)星到地面應(yīng)用的全鏈路能力支撐。

發(fā)展低成本快速響應(yīng)發(fā)射系統(tǒng)，確保天基能力按需發(fā)射。小衛(wèi)星提供作戰(zhàn)支持，必須解決低成本進(jìn)入空間問題，提高衛(wèi)星發(fā)射自動化和安全性水平。美國國防部ORS計(jì)劃研制“超級斯屆比”（Super Strypi）固體火箭、美國陸軍發(fā)展“士兵作戰(zhàn)響應(yīng)空間部署器”（SWORDS）以及DARPA保留“空間進(jìn)入機(jī)載發(fā)射輔助”（ALASA）小型火箭項(xiàng)目，均可見美國對低成本進(jìn)入空間能力的重視。

小衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)以快速提升作戰(zhàn)信息支持能力為優(yōu)先。美國注重提高成像偵察小衛(wèi)星星上數(shù)據(jù)處理能力和信息分析能力，縮短原始圖像生成支持作戰(zhàn)的有價(jià)值信息的時(shí)間，避免大量無效信息下傳造成數(shù)傳能力浪費(fèi)，提升戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用支持效能。如TacSat-3星載處理器就具備光譜數(shù)據(jù)分析、目標(biāo)探測和標(biāo)注能力，并可將這些有效信息提取以文本形式下傳至作戰(zhàn)用戶便攜終端。

地面系統(tǒng)注重便捷易用，強(qiáng)調(diào)與現(xiàn)有裝備集成。地面系統(tǒng)是連接衛(wèi)星與作戰(zhàn)指揮官的樞紐。美國支持小衛(wèi)星的地面系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、開放式架構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)與現(xiàn)有地面處理分發(fā)系統(tǒng)和終端裝備集成，避免另起爐灶，降低體系能力建設(shè)成本。

3.小衛(wèi)星聚焦戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用，與大衛(wèi)星構(gòu)成完整航天體系

受平臺承載能力有限和有效載荷原理性瓶頸約束，小衛(wèi)星性能無法比肩大衛(wèi)星，發(fā)展小衛(wèi)星并不能完全替代大衛(wèi)星。小衛(wèi)星與大衛(wèi)星各有優(yōu)勢，任務(wù)設(shè)計(jì)各有分工，二者共同構(gòu)成完整的軍事航天裝備體系。大衛(wèi)星具有長壽命、大功率、高可靠優(yōu)勢，可以搭載數(shù)量眾多、機(jī)制多樣的有效載荷，能部署在高、中、低不同軌道提供綜合成像偵察、環(huán)境監(jiān)測或中繼通信服務(wù)，并且具有任務(wù)擴(kuò)展能力。小衛(wèi)星則面向?qū)I(yè)任務(wù)設(shè)計(jì)，具備任務(wù)定制和快速響應(yīng)服務(wù)能力，并可以過星座組網(wǎng)或編隊(duì)飛行的方式彌補(bǔ)單星能力不足，滿足大尺度、全球化需求，在解決用戶專業(yè)應(yīng)用、通信時(shí)延或分布式原位測量方面具有優(yōu)勢。

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