張保慶
空間對抗是指為爭奪空間控制權、保證空間優(yōu)勢而采取的作戰(zhàn)行動??臻g對抗系統(tǒng)由空間態(tài)勢感知系統(tǒng)、進攻性空間對抗系統(tǒng)、防御性空間系統(tǒng)三部分組成。當前,美國和俄羅斯已部署了部分空間對抗系統(tǒng),形成了較強的空間態(tài)勢感知能力、一定的空間進攻能力和有限的空間防御能力。
美國“空間籬笆”地基雷達
天地一體空間態(tài)勢感知能力正在形成
在美軍參聯(lián)會2013年發(fā)布的第四版《太空作戰(zhàn)》條令中,將空間態(tài)勢感知定義為“對運行在地面環(huán)境和太空疆域中的太空能力進行表征”??臻g態(tài)勢感知能力是洞察和掌控潛在對手空間活動意圖與動向、確認空間系統(tǒng)故障原因的關鍵,是保持“空間透明”的能力基礎。近年來,美國、俄羅斯等航天強國,都給予了空間態(tài)勢感知高度關注。
美俄積極推進地基空間態(tài)勢感知系統(tǒng)研制與部署。美空軍著力打造下一代“空間籬笆”系統(tǒng)?!翱臻g籬笆”指的是由多個地基相控陣雷達站構成的大型太空探測系統(tǒng),旨在探測低地球軌道的小衛(wèi)星和碎片,是美國提高太空態(tài)勢感知能力的一個關鍵項目。由于系統(tǒng)老化、功能不足且耗資巨大,美國空軍航天司令部已于2013年9月1日關閉了第一代“空間籬笆”,改由其他監(jiān)視系統(tǒng)暫時接替“空間籬笆”系統(tǒng)的部分功能。當前,美空軍正在著力打造新一代“空間籬笆”。新一代“空間籬笆”項目是美空軍增強空間態(tài)勢感知(SSA)能力的核心,旨在探測、跟蹤并測量軌道高度超過1931千米、尺寸為壘球大小的空間物體。2014年6月2日,美空軍授予洛克希德·馬丁公司新“空間籬笆”系統(tǒng)合同。該系統(tǒng)將建立在西太平洋夸賈林環(huán)礁,采用的新型雷達每天可進行數(shù)千次觀測,覆蓋幾乎所有軌道傾角。2015年3月,美國空軍聯(lián)合洛克希德·馬丁公司正式啟動了位于太平洋馬紹爾群島夸賈林環(huán)礁的“空間籬笆”系統(tǒng)地面基站建設。新系統(tǒng)包括一個大孔徑、S波段、有源電子掃描陣列雷達,增加了探測更多、更小物體的能力,能跟蹤空間中的意外事件,例如威脅性的衛(wèi)星機動、火箭解體及產(chǎn)生的軌道碎片。目前,“空間籬笆”項目已通過美空軍的關鍵設計評審,S波段雷達設計與相關基礎設施建設方案均滿足美空軍的需求,標志著該項目設計階段結(jié)束,進入生產(chǎn)制造階段,系統(tǒng)將于2018年底前具備初始作戰(zhàn)能力,可跟蹤的空間碎片數(shù)量將由2萬個增加至20萬個。
窗口系統(tǒng)組元
美空軍推進地基監(jiān)視裝備向澳大利亞遷移。為縮小美國空間監(jiān)視網(wǎng)在南半球和東半球的覆蓋盲區(qū),2014年美國啟動在澳大利亞西部建設光學跟蹤站的工作。美空軍已將一臺經(jīng)過改進的航天發(fā)射跟蹤雷達運往澳大利亞西部,為美國提供南半球的低地球軌道空間態(tài)勢感知服務。該雷達為C波段地基跟蹤雷達,每天可精確跟蹤多達200個空間目標,并能輔助識別衛(wèi)星、衛(wèi)星軌道和潛在衛(wèi)星異?,F(xiàn)象。該雷達部署后,將成為南半球首個低地球軌道空間監(jiān)視網(wǎng)絡傳感器,提供覆蓋南半球和東半球的空間監(jiān)視,實現(xiàn)更高精度的目標定位和預測。此外,美空軍還計劃在澳大利亞部署一臺先進的空間監(jiān)視望遠鏡(SST),執(zhí)行大量深空監(jiān)視任務。該空間監(jiān)視望遠鏡由DARPA負責研制,口徑為3.5米,經(jīng)過長達七年的測試,該空間監(jiān)視望遠鏡現(xiàn)已交付給美空軍,預計2020年前具備初始運行能力。
俄羅斯首套“窗口”-M空間監(jiān)視系統(tǒng)具備完全運行能力。俄羅斯“窗口”空間監(jiān)視系統(tǒng)已經(jīng)完成國家測試。目前,“窗口”系統(tǒng)正在為參加戰(zhàn)斗值班進行準備工作。“窗口”系統(tǒng)位于塔吉克斯坦海拔2200米的桑格洛克山上,主要用于獲取有關空間狀況的信息,編制人造空間目標的目錄,確定其等級、用途和狀態(tài)。該系統(tǒng)可發(fā)現(xiàn)2000千米到40000千米之間的任何空間目標,目前已登記了9000個已知目標。2015年7月底,俄羅斯國防部透漏,首套“窗口-M”空間態(tài)勢感知系統(tǒng)具備完全運行能力?!按翱?M”是俄羅斯目前性能最先進的地基光電空間態(tài)勢感知系統(tǒng),將為空天軍遂行空間攻防作戰(zhàn)任務提供強有力支撐,顯著提升俄在空間領域的輿論引導能力。俄羅斯計劃在未來4年內(nèi),再建設超過10套“窗口”系統(tǒng),部署在阿爾泰及濱海邊疆地區(qū)。
各國加快發(fā)展天基空間態(tài)勢感知系統(tǒng)。美國天基空間態(tài)勢感知能力邁向高軌道。地球同步軌道是空間中的戰(zhàn)略要地,其上運行著各國的導彈預警衛(wèi)星、軍事通信衛(wèi)星等核心空間系統(tǒng),美國尤為重視地球同步軌道目標的態(tài)勢感知能力。2014年7月28日,美國將2顆“地球同步軌道空間態(tài)勢感知計劃”(GSSAP)衛(wèi)星和1顆“局部空間自主導航與制導試驗”(ANGELS)衛(wèi)星發(fā)射入軌,表明美國天基空間態(tài)勢感知能力已從低軌道拓展至高軌道。2016年8月,美空軍發(fā)射第3顆和第4顆GSSAP衛(wèi)星,使在軌GSSAP衛(wèi)星數(shù)量達到4顆。同時,2014年發(fā)射的2顆GSSAP衛(wèi)星已獲得初始作戰(zhàn)能力,美空軍在2016年8月對其中一顆GSSAP衛(wèi)星進行機動變軌,抵近詳查美海軍“移動用戶目標系統(tǒng)”-5(MUOS-5)衛(wèi)星以確定其故障原因。GSSAP衛(wèi)星具備較強的機動變軌能力,能夠在地球同步軌道帶內(nèi)機動飛行,按需抵近地球同步軌道目標實施抵近偵察,能以最佳視角獲取目標圖像,大大提升美軍對高軌目標的態(tài)勢感知能力。
美空軍加快“天基空間監(jiān)視系統(tǒng)”(SBSS)后繼系統(tǒng)部署。相對于地基系統(tǒng)來說,天基系統(tǒng)能提供不受天氣影響的、適應性較強的太空監(jiān)視能力。美國于2002年正式啟動“天基空間監(jiān)視系統(tǒng)”(SBSS),主要目的是建立一個低地球軌道光學遙感衛(wèi)星星座。SBSS擁有較強的軌道觀測能力,重復觀測周期短,并可全天候觀測,可大幅度提高美國深空物體的探測能力。首顆“探路者”衛(wèi)星Block10于2010年9月發(fā)射,2013年4月正式運行,可密切監(jiān)視地球靜止軌道。SBSS Block 10“探路者”衛(wèi)星將在2017年左右達到其壽命期限,如果后續(xù)衛(wèi)星不能通過預算申請,意味著空軍將可能面臨很長一段時間的能力缺口。美國空軍計劃以3顆小衛(wèi)星組成的星座替換目前在軌運行的Block 10“探路者”空間監(jiān)視衛(wèi)星,執(zhí)行地球同步軌道空間目標監(jiān)視任務,而部署時間早于原計劃的2021年。這3顆小衛(wèi)星組成的低地球軌道衛(wèi)星星座除可以替代大衛(wèi)星提供全天候?qū)崟r的觀測數(shù)據(jù)外,還可以有效降低系統(tǒng)成本。
“藍寶石”衛(wèi)星后繼系統(tǒng)將有效補充美“天基空間監(jiān)視系統(tǒng)”。加拿大軍方計劃發(fā)展一種新型光電空間目標監(jiān)視衛(wèi)星,作為現(xiàn)役“藍寶石”衛(wèi)星的后繼系統(tǒng),以便在2021年后仍能為美國“空間監(jiān)視網(wǎng)”提供空間態(tài)勢感知信息。新型光電空間目標監(jiān)視衛(wèi)星將攜帶光電傳感器,用于跟蹤監(jiān)視6000千米以上的高軌空間目標。該新型衛(wèi)星與“藍寶石”相比,體積更小,性能更強,可在昏暗條件下探測更多空間目標?!八{寶石”及其后繼系統(tǒng)將成為美國“天基空間監(jiān)視系統(tǒng)”的有效補充,推動加拿大和美國的防務合作關系。
“藍寶石”衛(wèi)星
美國加強空間態(tài)勢感知國際合作,積極構建空間利益聯(lián)盟。為進一步促進空間態(tài)勢感知方面的信息共享,進而依靠其盟友最大限度地掌握空間的各類信息,美國加強了其與盟友在空間態(tài)勢感知領域的合作。截止目前,美國已與法國、日本、加拿大、澳大利亞、意大利、英國、韓國、德國、歐洲航天局以及一些私營部門簽署了50余份數(shù)據(jù)共享協(xié)議,簡化合作方向美軍申請空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)的流程。作為交換,美國也獲得相應的信息共享權利,例如韓國將向美國戰(zhàn)略司令部提供衛(wèi)星位置和無線電頻率信息。尤其需要關注的是,美國與日本以空間態(tài)勢感知為突破口,將合作上升到空間安全層面。日本現(xiàn)已開始組建專業(yè)部隊執(zhí)行衛(wèi)星監(jiān)視等相關任務,所獲數(shù)據(jù)將向美軍提供。
加強與盟國的空間態(tài)勢感知數(shù)據(jù)共享與能力共建,一方面使盟國能更迅速地開展空間資源調(diào)度和作戰(zhàn)相應;另一方面也使美國空間態(tài)勢感知能力借助盟國空間系統(tǒng)邁上新的臺階。
地基對抗系統(tǒng)已實戰(zhàn)化,
天基對抗系統(tǒng)仍在驗證
美國通過發(fā)展在軍民領域均具有廣闊應用前景的在軌操作技術,隱蔽性和策略性地發(fā)展空間進攻技術;俄羅斯在以往地基進攻能力的基礎上,頻繁進行衛(wèi)星在軌機動試驗,加速發(fā)展天基進攻性技術。
地基進攻性對抗系統(tǒng)具備實戰(zhàn)化。當前,對衛(wèi)星及通信鏈路進行光學致盲、電子干擾的地基軟殺傷武器已經(jīng)進入實戰(zhàn)部署階段,地基及機載動能進攻性武器也具備了實戰(zhàn)能力。
美國雖沒有部署專門的空間進攻性導彈,但它裝備的陸基反導攔截彈大部分具備空間進攻能力。例如,美國目前部署的GBI攔截彈射高至少1800千米,能夠攔截低軌道衛(wèi)星;美國正在研制的改進型THAAD末段高層導彈防御系統(tǒng)的攔截彈射高接近300千米,也能夠攻擊一些低軌道衛(wèi)星。在?;臻g進攻武器方面,美國曾于2008年用“標準”-3導彈摧毀了一顆失控的在軌間諜衛(wèi)星,以實戰(zhàn)的形式驗證了動能反低軌衛(wèi)星的能力。
蘇聯(lián)曾在冷戰(zhàn)時期運用地基戰(zhàn)略激光武器致盲美國導彈預警衛(wèi)星和光學偵察衛(wèi)星。1968~1982年蘇聯(lián)對低軌衛(wèi)星進行了20次地基共軌式攔截試驗,攔截成功率達到45%。2015年11月18日,俄羅斯再次成功進行了空間進攻性試驗,以機動發(fā)射方式試射了一枚代號為Nudol的導彈。
天基空間攻防對抗系統(tǒng)處于在軌驗證階段。鑒于發(fā)展空間攻防對抗手段的復雜性和敏感性,美國、俄羅斯等航天大國通過掩軍于民、隱蔽推進的方法,以在軌操作、空間碎片清除等為重點,加緊演示驗證和儲備空間攻防對抗技術。
美國以在軌操作為重點,加緊驗證和儲備空間攻防對抗技術。美國先后開展“試驗衛(wèi)星系列”(XSS)、“自主交會技術驗證”(DART)、“軌道快車”和“微衛(wèi)星技術試驗”(MixTEx)、“鳳凰”計劃等演示驗證項目,囊括了空間操作諸多關鍵技術,如有效載荷寄宿發(fā)射、在軌機動、自主逼近、交會對接、在軌修復等技術,這些技術都可用于發(fā)展進攻性空間對抗武器。
“鳳凰”計劃旨在通過開發(fā)與演示驗證從退役地球靜止軌道衛(wèi)星上獲取天線等有價值組件以組裝新衛(wèi)星的技術,來驗證多個先進的、具有挑戰(zhàn)性的航天概念。“鳳凰”計劃已完成了第一階段任務,驗證了利用機械臂及其攜帶工具實施在軌裝配的技術可行性,以及利用“細胞衛(wèi)星”以物理連接的方式在軌構建新衛(wèi)星的可行性。目前,DARPA正在實施第二階段合同,重點發(fā)展通用對接器、“細胞衛(wèi)星”抓取工具、“服務衛(wèi)星”機械臂、有效載荷在軌釋放(POD)系統(tǒng)等?!傍P凰”計劃一旦成功,不僅會催生高軌空間系統(tǒng)維護的新模式,還將使美軍具備高軌空間進攻能力。
DARPA提出的“蜻蜓”項目“同步軌道衛(wèi)星機器人服務”(RSGS)項目是對“鳳凰”計劃的進一步延伸和拓展。與“鳳凰”計劃利用衛(wèi)星交會對接實施在軌操作不同,“蜻蜓”項目將研究如何利用星載機械臂,將分塊的天線部件在軌組裝成大型衛(wèi)星天線,使通信衛(wèi)星的天線突破整流罩的束縛,大幅提升衛(wèi)星通信的能力。RSGS項目的在軌服務任務類型包括:處理機械故障;提供輔助推進,增強業(yè)務衛(wèi)星編隊的靈活性;利用攝像機系統(tǒng)實施詳細檢測,查找衛(wèi)星問題并提高對GEO運行情況感知。DARPA希望通過“同步軌道衛(wèi)星機器人服務”與衛(wèi)星運營商或所有者合作,利用在軌操作技術驗證多種潛在的GEO在軌服務任務,實現(xiàn)高軌在軌操作能力。
“鳳凰”計劃、“蜻蜓”和“同步軌道衛(wèi)星機器人服務”等項目開發(fā)的技術,如服務星的遠程機動技術、與非合作目標的交會與逼近技術、衛(wèi)星識別技術、機械手捕獲衛(wèi)星技術、在軌切割衛(wèi)星天線和擰取部件的操作技術等,均可用于偵察、監(jiān)視和攻擊在軌衛(wèi)星,為美軍空間攻防儲備堅實的技術基礎。綜合運用這些技術可精準毀傷地球同步軌道上的目標,對在其運行的高價值衛(wèi)星構成威脅。
俄羅斯頻繁進行衛(wèi)星軌道機動試驗,發(fā)展天基操控空間進攻武器。俄羅斯在以往地基進攻能力的基礎上,加速發(fā)展天基進攻技術。俄羅斯不僅于2013年底重啟集地基偵察監(jiān)視與機載打擊為一體的“樹冠”項目,還開展了多次空間操控試驗,演示驗證空間攻防技術。