+王曉海（空間電子信息技術(shù)研究院 空間微波技術(shù)重點實驗室） 周宇昌（空間電子信息技術(shù)研究院 空間微波技術(shù)重點實驗室）

1.美國太空態(tài)勢感知發(fā)展現(xiàn)狀[1]-[3]

太空態(tài)勢感知是太空攻防對抗活動的基礎(chǔ),也是太空信息化戰(zhàn)爭的主要支撐力量?？臻g能力已成為未來太空戰(zhàn)場的“戰(zhàn)略新高地”，各軍事大國都將大量資源投入到太空態(tài)勢感知研究和開發(fā)中。

從廣義上講，太空態(tài)勢感知是對所有發(fā)生在空間的事件、威脅、活動和狀態(tài)進行感知，是對影響太空活動的所有因素的認知和分析，能使指揮決策和操作人員獲取并維持空間優(yōu)勢。

美國認為，太空態(tài)勢感知能力既是美國太空安全政策的基石，又是美國實現(xiàn)太空軍事化的前提，已將太空態(tài)勢感知能力視為“所有太空活動的基礎(chǔ)、太空控制的關(guān)鍵前提和不可或缺的作戰(zhàn)力量”。一直以來，美國高度重視太空態(tài)勢感知的軍事攻防和全球霸權(quán)作用，不斷加強相關(guān)領(lǐng)域布局，謀求先機。

2018年3月，美國白宮發(fā)布了新版《美國國家太空戰(zhàn)略》，提出要建立“四大支柱”，其中有三個與太空中的國家安全活動有關(guān)，包括強化威懾力和太空作戰(zhàn)選項、完善涉及太空態(tài)勢感知、情報和采購問題的“基礎(chǔ)性能力、結(jié)構(gòu)和程序”等。同年，美參聯(lián)會發(fā)布的最新版《太空作戰(zhàn)條令》中首次確立“太空聯(lián)合作戰(zhàn)區(qū)域”概念，將原太空作戰(zhàn)任務(wù)包含的五大領(lǐng)域調(diào)整變?yōu)椤皯B(tài)勢感知，太空控制，定位、導航與授時，情報、監(jiān)視與偵察，衛(wèi)星通信，環(huán)境監(jiān)測，導彈預(yù)警，核爆探測，太空運輸及衛(wèi)星操作”等十大能力領(lǐng)域，將太空態(tài)勢感知作為十大能力領(lǐng)域之首。

2019年4月10日，在第35屆太空研討會上美國和波蘭航天局代表簽署了太空態(tài)勢感知服務(wù)和數(shù)據(jù)共享協(xié)議，以支持美國和波蘭在太空疆域的態(tài)勢感知合作。同年11月，美國空軍航天司令部表示將采用天域感知（SDA）術(shù)語取代現(xiàn)有的太空態(tài)勢感知（SSA），突出空間作為一個獨立作戰(zhàn)域，并計劃將 SDA寫入相關(guān)作戰(zhàn)條令。

美國太空態(tài)勢感知體系由地基監(jiān)視雷達、地基跟蹤成像雷達、地基光學深空監(jiān)視系統(tǒng)、船載測量雷達、空間環(huán)境監(jiān)視系統(tǒng)、衛(wèi)星信號偵察系統(tǒng)、天基空間監(jiān)視系統(tǒng)，以及其他裝備組成。由此可見，美國的太空態(tài)勢感知體系由地基和天基系統(tǒng)兩大部分組成，相互補充與配合共同完成太空態(tài)勢感知任務(wù)。

空間監(jiān)視網(wǎng)（SSN：Space Surveillance Network）的探測裝備可分為專用型、兼用型和可用型三類。其中，專用型裝備由國防部所屬，專門用于太空態(tài)勢感知任務(wù)的雷達、光電、無線電裝備。兼用型裝備由國防部所屬，主要用于導彈預(yù)警、情報采集等任務(wù)，可兼用于太空態(tài)勢感知任務(wù)的大型相控陣雷達。可用型裝備由美國國內(nèi)科研機構(gòu)所屬或國外機構(gòu)所屬，但通過合作協(xié)議接入美國空間監(jiān)視網(wǎng)并提供共享數(shù)據(jù)的靶場試驗雷達、科學研究用的光電探測系統(tǒng)等。

截至2019年11月，美國太空態(tài)勢感知體系構(gòu)成如圖1所示。

圖1 美國太空態(tài)勢感知體系構(gòu)成(截至2019年11月)

2019年7月，美國新成立的統(tǒng)籌未來國防太空體系發(fā)展部署的航天發(fā)展局提出新一代國防太空體系發(fā)展架構(gòu)，以“威懾層”描述了未來SSA體系架構(gòu)的初步設(shè)想。(見圖2）

新一代構(gòu)想體系包括：①2個大偏心率高傾角（HE/HI）軌道面；②140個大規(guī)模星座太空態(tài)勢感知節(jié)點；③地月L1/L4點；④地月L2點+月球星座（待定）。此外還包括3架先進地月空間機動飛行器。

新一代SSA體系的主要目標是針對航天國家在地月空間的探索和利用活動越來越頻繁，探索范圍不斷拓展的情況，構(gòu)建覆蓋地月空間的態(tài)勢感知能力，同時通過大規(guī)模、無中心節(jié)點的分散部署形式，提升SSA體系彈性，增強對敵方攻擊的威懾能力。（見圖3）

美軍當前識別的構(gòu)建未來SSA體系的關(guān)鍵挑戰(zhàn)包括：目標/背景特性、先進機動飛行器的軌道基地和軌道動力學、星上處理、與傳輸層通信、與作戰(zhàn)部隊集成。

2..美國太空態(tài)勢感知存在問題[4]

盡管美國已具備無人能比的太空態(tài)勢感知能力，但因太空目標監(jiān)視網(wǎng)探測器數(shù)量、探測能力、地理分布等因素限制，他們自己仍然認為其太空態(tài)勢感知能力建設(shè)主要存在以下幾個方面問題：

（1）太空監(jiān)視系統(tǒng)的覆蓋范圍不足；

（2）太空監(jiān)視間隔時間過長，對衛(wèi)星機動、碎片分解等事件反映緩慢；

（3）探測器的探測靈敏度不足，微小目標探測監(jiān)視能力弱；

（4）目標特性獲取能力不足，造成對目標識別分析能力弱；

（5）太空環(huán)境監(jiān)測預(yù)報能力不足；

（6）太空態(tài)勢信息解譯能力不足；

（7）太空態(tài)勢感知任務(wù)分配流程的靈活性不足；

（8）太空態(tài)勢感知力量的指揮控制能力不足。

上述問題使得其太空態(tài)勢感知能力作戰(zhàn)運用面臨以下問題：

（1）不能對所有太空目標進行實時準確定位和跟蹤，只能面向任務(wù)需求，利用目標位置計算預(yù)測與定點監(jiān)測相結(jié)合、優(yōu)先監(jiān)視美國重點關(guān)注目標和軌道機動變軌目標等方式，在一段時間內(nèi)對特定目標進行觀測；

圖2 美國防部航天發(fā)展局構(gòu)想的下一代國防太空體系架構(gòu)示意圖

（2）對太空目標的識別跟蹤能力弱，不能判斷衛(wèi)星背后的操縱力量和操縱目的，不能實時監(jiān)視高價值目標，觀測數(shù)據(jù)更新周期長達幾個小時。據(jù)此，美國認為其太空態(tài)勢感知能力不能充分滿足未來太空對抗的軍事需求。

3.美國太空態(tài)勢感知能力提升[4]、[5]

鑒于上述存在問題，美國主要通過以下四個方面實現(xiàn)太空態(tài)勢感知能力提升：

①加強太空態(tài)勢感知系統(tǒng)建設(shè)；

太空態(tài)勢感知系統(tǒng)建設(shè)主要是對已有設(shè)備升級及研制新型探測器、提升信息獲取能力，以及針對未來任務(wù)需要制定發(fā)展規(guī)劃和進行技術(shù)需求預(yù)測。

②提升太空態(tài)勢感知保障能力；

太空態(tài)勢感知保障能力主要是指對太空態(tài)勢感知網(wǎng)絡(luò)中的探測器和信息進行集成、升級和運行維護。

③強化太空態(tài)勢感知指揮控制；

太空態(tài)勢感知指揮控制核心任務(wù)和建設(shè)重點是構(gòu)建以網(wǎng)絡(luò)為中心的、面向服務(wù)的一體化指揮與控制體系架構(gòu)，推進聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心任務(wù)系統(tǒng)升級改造。

④擴展太空態(tài)勢感知應(yīng)用領(lǐng)域。

太空態(tài)勢感知應(yīng)用領(lǐng)域延伸與拓展，通過對具備威懾能力核心內(nèi)容的解密，適時公布對別國衛(wèi)星的監(jiān)視情況，以此昭告天下，無論低軌還是地球同步軌道目標，從開始機動到完成在軌交會，整個過程都在其嚴密監(jiān)控之下，迫使對手懾于被發(fā)現(xiàn)并遭受報復(fù)而不敢貿(mào)然發(fā)動惡意攻擊，進一步提升其太空資產(chǎn)的安全性。

實現(xiàn)上述能力提升的目標的重要關(guān)鍵基礎(chǔ)以及有利支撐在于以下四個方面的應(yīng)用發(fā)展：

①可重復(fù)使用運載器技術(shù)快速發(fā)展；

②光學成像技術(shù)創(chuàng)新研究應(yīng)用；

③導航衛(wèi)星體系構(gòu)成逐步完善；

④軍事通信衛(wèi)星技術(shù)逐漸發(fā)展完善。

4.美國太空態(tài)勢感知發(fā)展趨勢[1]、[2]

近年來，美國空軍提出“全球警戒、全球到達、全球作戰(zhàn)”的戰(zhàn)略思想，確定了要構(gòu)建“全球到達、全球存在、全球感知”的太空空間偵察監(jiān)視體系，滿足空間威脅實時響應(yīng)需求，未來太空態(tài)勢感知發(fā)展在總體層面上呈現(xiàn)以下幾大趨勢：

①積極構(gòu)建全方位、多層次的空間偵察監(jiān)視體系；

②人工智能和云計算等技術(shù)成為SSA系統(tǒng)建設(shè)新熱點；

③SSA商業(yè)化服務(wù)和空間交通規(guī)范化管理成為新動向；

④塑造軍民融合和國際商業(yè)合作發(fā)展新格局。

針對太空態(tài)勢感知能力水平，其未來的發(fā)展趨勢如下：

①空間偵察監(jiān)視覆蓋范圍更大；

②能夠識別和編目的空間目標種類數(shù)量更多；

③空間目標數(shù)據(jù)測量精度更高；

④空間目標數(shù)據(jù)更新周期更短。

針對太空態(tài)勢感知系統(tǒng)設(shè)備，其未來的發(fā)展趨勢如下：

①工作頻段從低頻段向高頻段發(fā)展；

②組織架構(gòu)從固定單一向靈活多樣發(fā)展；

③質(zhì)量體積從笨重龐大向輕便小巧發(fā)展；

④工作體制由單脈沖機械掃描、模擬相控陣向分布式、全數(shù)字陣列體制發(fā)展。

5.美國太空態(tài)勢感知啟示建議[1][6]

5.1 總體戰(zhàn)略啟示建議

①制定太空態(tài)勢感知體系相關(guān)政策文件，為全面具體深入開展研究發(fā)展提供支撐和指導；

②加強頂層設(shè)計和戰(zhàn)略布局，加強體系結(jié)構(gòu)規(guī)劃，提升態(tài)勢感知和太空軍事作戰(zhàn)能力；

③加快推進天地一體化、分布式態(tài)勢感知網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，發(fā)展全維空間態(tài)勢感知能力；

④制定太空大數(shù)據(jù)及人工智能發(fā)展戰(zhàn)略，推動新一代信息技術(shù)應(yīng)用于太空態(tài)勢感知領(lǐng)域；

⑤加強太空領(lǐng)域的軍民融合，不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域和范圍；

⑥加強空間態(tài)勢感知領(lǐng)域國際與商業(yè)合作。

5.2 具體技術(shù)啟示建議

①研制新一代空間目標監(jiān)視雷達，進一步增強原始監(jiān)視探測數(shù)據(jù)的獲取能力，重點提升對空間目標，尤其是小尺寸空間目標的探測容量、精度、時效性和成像識別能力，有效推動太空態(tài)勢感知技術(shù)的前進發(fā)展；

②采用地?？栈吞旎O(jiān)視探測設(shè)備，不斷推出多維數(shù)據(jù)融合提取方法，將有力推進太空目標特性數(shù)據(jù)獲取處理分析識別等技術(shù)的發(fā)展。

③隨著智能數(shù)據(jù)處理、云數(shù)據(jù)挖掘和分布式處理計算平臺等的進步，目標特性數(shù)據(jù)庫將越來越完善，可以快速提升太空目標感知的水平和質(zhì)量。

④研究弱小信號檢測和多源圖像融合處理等算法，不斷提高太空目標監(jiān)視識別能力，實現(xiàn)在軌有效載荷的規(guī)避防護、太空目標監(jiān)視識別和環(huán)境監(jiān)視等，確保有效進出、控制、開發(fā)和應(yīng)用太空。

⑤研發(fā)星載平臺自感知系統(tǒng)，加強空間資產(chǎn)的自保護能力

⑥研究采用信息支援和網(wǎng)絡(luò)防護等抗干擾手段，抵消因采用電子戰(zhàn)和計算機網(wǎng)絡(luò)攻擊手段造成的信息欺騙、干擾和拒止等行為，確保態(tài)勢感知系統(tǒng)的信息安全。

6.結(jié)語[2][7][8]

太空態(tài)勢感知作為掌握太空態(tài)勢，確保太空環(huán)境安全和航天器運行安全的基礎(chǔ)，已成為各航天國家發(fā)展的重點領(lǐng)域。目前主要航天國家加速推進空間態(tài)勢感知能力體系建設(shè)，積極構(gòu)建天地一體、覆蓋全軌道的空間態(tài)勢感知系統(tǒng)，實現(xiàn)探測目標更小、監(jiān)視時效更強、軌道精度更高、目標識別更細、作戰(zhàn)響應(yīng)更快的空間態(tài)勢感知能力。

太空態(tài)勢感知是實施空間威懾的重要手段，也是實施空間攻防對抗的前提和基礎(chǔ)。擁有高水平、顛覆性太空態(tài)勢感知能力對于奪取制天權(quán)和制信息權(quán)具有非常重要的戰(zhàn)略意義，是航天強國的重要標志之一。

太空態(tài)勢感知是確?？臻g資產(chǎn)安全的有力保障，既能有效維護本國軍事航天裝備安全運行，夯實國防能力發(fā)展，又能保障關(guān)系國計民生的空間基礎(chǔ)設(shè)施和提供商業(yè)服務(wù)的商用衛(wèi)星系統(tǒng)安全運行。國外政府和軍方均高度重視發(fā)展空間態(tài)勢感知能力，并注重軍民融合發(fā)展，從國家頂層統(tǒng)籌體系方案設(shè)計和系統(tǒng)能力建設(shè)。

圖3 威懾層示意圖

圖4 美國太空態(tài)勢感知空間監(jiān)視全球覆蓋

我國應(yīng)該不斷的加強太空態(tài)勢感知技術(shù)的研究與建設(shè)，密切關(guān)注大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能、多源數(shù)據(jù)融合處理等未來空間態(tài)勢感知系統(tǒng)發(fā)展的熱點技術(shù)，加強空間態(tài)勢感知國際與商業(yè)合作。此外，開展軍民融合，通過整合來自政府、軍事部門、商業(yè)團體組織和科研單位的空間目標監(jiān)視數(shù)據(jù)，實現(xiàn)空間監(jiān)視數(shù)據(jù)的全面、高效利用也是值得重點關(guān)注的方向。

注釋

[1]李慧麗、續(xù)煥超 美國太空態(tài)勢感知能力解析與展望[J]. 網(wǎng)信軍民融合，2019（7）：

[2]趙志斌 美國太空態(tài)勢感知裝備體系研究[J]. 飛航導彈，2020（7）：77-80

[3]宋博 國外天基太空態(tài)勢感知系統(tǒng)發(fā)展研究[R]. 2019年中國空間技術(shù)研究院情報研究報告

[4]杜小平、李智、王陽 美國太空態(tài)勢感知能力建設(shè)研究[J]. 裝備學院學報，2017，28（3）：67-74

[5]唐勻龍、許厚棣、鈕俊清、任清安 空間態(tài)勢感知能力發(fā)展啟示[J].艦船電子對抗，2018，41（2）：56-60

[6]洪興勇、李文瑾 太空態(tài)勢感知體系結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢研究[J].電子世界，2017（11）：23-24

[7]牟進超、孫兆陽、劉昊 面向空天應(yīng)用的太赫茲波實時態(tài)勢感知與監(jiān)視探測技術(shù)[J]. 戰(zhàn)略研究，2017（4）：54-58

[8]仲小清、王興龍、李強、劉杰、王典軍、蔣文婷 國外天基空間態(tài)勢感知規(guī)劃與現(xiàn)狀研究[R]. 2018年中國空間技術(shù)研究院情報研究報告