二戰(zhàn)以后，美國始終將軍事航天視為影響國家安全的核心基石，尤其在近10年，美國高度重視未來軍事斗爭形勢和樣式的研判，開始對軍事航天體系進行重大轉型調整。2013年起，美軍連續(xù)發(fā)布兩版白皮書，明確了美國新一代軍事航天體系要向“彈性”轉型發(fā)展，構建在未來強對抗環(huán)境下能夠持續(xù)完成軍事任務使命、有效應對太空威脅的軍事航天體系。目前，相關論證和研發(fā)工作已經在美國國防部所屬的各航天裝備領域全面展開，一旦未來系統(tǒng)研發(fā)成熟并投入運行使用，美國航天系統(tǒng)將向真正的武器裝備化方向發(fā)展，具備體系化、批量化和冗余化的特征。

1 “彈性”轉型的主要動因

“彈性”航天裝備體系的思想源于近10年美國對太空系統(tǒng)依賴性的快速增長和太空安全觀認識的逐步深入，由主導美國軍事航天力量發(fā)展和應用的空軍航天司令部首先提出，受到了美國國防部的高度重視。美國實施“彈性”空間體系的主要目的是形成太空威懾力、強化空間體系抗毀能力，并為太空這一新的作戰(zhàn)域構建強大的裝備體系。

1）航天系統(tǒng)是“太空威懾”的重要組成部分，未來在航天系統(tǒng)支持下的全球即時、精確作戰(zhàn)模式，可以快速消滅敵方戰(zhàn)略力量和斗爭潛力，摧毀敵方斗爭意志，實現戰(zhàn)略作戰(zhàn)意圖，達到與“核威懾”相當的作戰(zhàn)效果（同時不會產生核大戰(zhàn)造成的重大、持續(xù)性的破壞）。

2）現代軍事斗爭和軍事行動日益全球化、全域化，對航天系統(tǒng)的依賴不可避免地日益增強。美軍在作戰(zhàn)時對衛(wèi)星的依賴性和航天系統(tǒng)固有脆弱性之間的矛盾越發(fā)突出。

3）太空已經成為一個作戰(zhàn)區(qū)域，各國都已將其作為軍事行動和對抗的重要區(qū)域，太空系統(tǒng)已經成為對抗的重要目標，甚至可能是首選目標，太空系統(tǒng)的脆弱性日益明顯。美軍重新審視當前在沒有挑戰(zhàn)的情況下發(fā)展起來的面向友好環(huán)境的太空系統(tǒng)裝備，發(fā)現暴露出諸多根本性問題。

2 “彈性”的實現途徑

為構建成“彈性”的軍事航天體系，美國目前已經提出了6種實現途徑，意圖將天上功能分解、節(jié)點分散、多星冗余，地上統(tǒng)一運管、綜合運用、信息聚合，改變傳統(tǒng)單一大衛(wèi)星“將所有雞蛋放在一個籃子里”的模式，增加潛在對手選取空間攻擊目標的難度，降低實施攻擊的效果，提升空間攻擊的代價，增強空間系統(tǒng)的抗毀性。6種實現途徑的定義如下：

1）分散（disaggregation）。分散定義為將不同的功能分離到不同的平臺和有效載荷上。典型示例是將防護衛(wèi)星通信的戰(zhàn)術和戰(zhàn)略功能分散，有助于消除危機或沖突非受控升級的風險。此外，通過分散可以降低系統(tǒng)的復雜性，使彈性更容易實現。

2）分布（distribution）。分布定義為大量節(jié)點共同工作，作為一個節(jié)點執(zhí)行同一個任務或功能。例如，“全球定位系統(tǒng)”（GPS）就是一個分布式系統(tǒng)。

3）多樣化（diversification）。多樣化定義為利用不同平臺、不同軌道或不同系統(tǒng)，以及商業(yè)、民用或國際合作伙伴的能力，執(zhí)行同一個任務。此外，多樣化還包括具備靈活性和適應性的、能夠支持多種任務的系統(tǒng)或體系。

4）防護（protection）。防護定義為確保美國及其伙伴的空間系統(tǒng)在各種作戰(zhàn)環(huán)境和條件下按所需數量和質量提供任務支持而采取的主動和被動措施。已采取的傳統(tǒng)防護措施包括抗干擾、抗核加固等，還可以擴展到衛(wèi)星機動、攜帶誘餌和其他星上對抗措施。防護也包括在系統(tǒng)內部采取的更好地探測對手攻擊和確定攻擊源的措施（也稱為“自感知”）。

5）擴散（proliferation）。擴散定義為部署大量相同的平臺、有效載荷或相同類型的系統(tǒng)來執(zhí)行相同的任務。例如在“寬帶全球衛(wèi)星通信”（WGS）衛(wèi)星星座中部署多顆WGS衛(wèi)星，或者增加下行鏈路和數據處理站的數量等。

6）欺騙（deception）。欺騙是指揮官對敵隱藏自己力量和弱點的慣用方法。用欺騙來掩飾意圖，達成戰(zhàn)略和戰(zhàn)役的突然性。同樣，國家安全空間資產的指揮官也必須在制定空間作戰(zhàn)計劃中考慮欺騙，以保存自己，確保其遂行空間任務的彈性。鑒于空間防御和進攻的物理特性，欺騙可能是提升特定空間系統(tǒng)彈性的一個關鍵要素。

3 美國“彈性”航天裝備體系發(fā)展情況

導彈預警衛(wèi)星領域

美軍正采用彈性體系理念，綜合運用“分散”、“分布”等彈性措施途徑，構建高低軌結合的分層天基預警體系。新一代導彈預警衛(wèi)星系統(tǒng)的主要設計需求是提升衛(wèi)星系統(tǒng)的防御能力；提升導彈防御系統(tǒng)的可靠性，建立用戶信心；提升交戰(zhàn)能力和威脅應對數量；應對先進導彈威脅。目前，美軍新一代天基預警彈性體系已基本成形，高軌方面發(fā)展“下一代過頂持續(xù)紅外”（Next-Gen OPIR）系統(tǒng)，低軌方面發(fā)展“天基傳感器層”（SSL）。

（1）高軌“下一代過頂持續(xù)紅外”系統(tǒng)

高軌“下一代過頂持續(xù)紅外”是“天基紅外系統(tǒng)”（SBIRS）的后續(xù)系統(tǒng)，包含兩個系統(tǒng)，即戰(zhàn)略導彈預警系統(tǒng)和戰(zhàn)區(qū)導彈預警系統(tǒng)。前者采取多種抗毀措施，通過與核威懾捆綁確保系統(tǒng)安全；后者采用專用衛(wèi)星或有效載荷搭載的方式，分散能力，按戰(zhàn)區(qū)需求部署。“下一代過頂持續(xù)紅外”系統(tǒng)采用螺旋式發(fā)展路線，目前規(guī)劃了Block-0和Block-1兩個階段。

Block-0階段由3顆靜止軌道衛(wèi)星（NGG）和2顆極區(qū)覆蓋衛(wèi)星（NGP）組成。Block-0階段的衛(wèi)星是在SBIRS衛(wèi)星基礎上進行改進和簡化而成，具體包括增加近場感知載荷和軌道機動能力，預警載荷從SBIRS的掃描加凝視可能簡化為一種載荷，具體是掃描還是凝視目前還未對外公布。Block-0采取了快速采辦模式，計劃研制時間由通常的9年縮短為5年，NGG衛(wèi)星計劃2023年首發(fā)，NGP衛(wèi)星計劃2027年首發(fā)，整個Block-0衛(wèi)星計劃2029年部署完畢。

Block-1衛(wèi)星系統(tǒng)目前正在論證過程之中，系統(tǒng)體系還沒有確定。衛(wèi)星平臺是在洛馬公司A2100平臺基礎上開發(fā)的高防護抗核加固平臺，采用開放式模塊化設計，既可用于戰(zhàn)略預警又可用于戰(zhàn)略通信，具備多種軌道適應性，還將具備在軌服務和燃料補加能力。星上還采用濾光器、限幅器、防激光涂層等被動防護技術，以及威脅告警傳感器等附加載荷，采用激光通信鏈路進一步提升抗干擾和保密性能。美軍還在研發(fā)結構附著感知技術、可展開觸角技術、星上誘餌技術等所謂的彈性技術，對這種高價值目標予以重點保護。Block-1系統(tǒng)計劃2025-2027年進行原型試驗衛(wèi)星飛行試驗，業(yè)務星計劃2030年具備初始發(fā)射能力。

“下一代過頂持續(xù)紅外”系統(tǒng)示意圖

（2）低軌“天基傳感器層”

低軌“天基傳感器層”由導彈防御局（MDA）、空軍和國防高級研究計劃局（DARPA）聯合論證。其主要任務是對彈道導彈和高超武器進行從生到死的全程觀測，提供光學手段目標識別，為攔截武器提供目標指示和火控鏈路，從而支持遙發(fā)射/遙交戰(zhàn)概念，為導彈防御系統(tǒng)提供攔截效果評估，從而為進一步攔截決策提供支持。

目前“天基傳感器層”論證工作啟動不久，最終方案尚未確定。當前提出的“天基傳感器層”方案包括“導彈防御跟蹤系統(tǒng)”（MDTS）、“精確火控跟蹤”（PFCT）系統(tǒng)和“攔截效果評估”（SKA）系統(tǒng)3種有效載荷，采取功能分離的方式，每顆衛(wèi)星只攜帶有一種載荷。采取節(jié)點分散的方式部署在多個軌道面和多個軌道高度上。采取手段多樣的方式，有些載荷可以搭載在商業(yè)和盟國衛(wèi)星上，進一步分散系統(tǒng)布局。采用偽裝欺騙的方法，所有衛(wèi)星均采用DARPA在“黑杰克”（BlackJack）項目下發(fā)展的通用平臺，這類平臺將廣泛用于其他衛(wèi)星系統(tǒng)和民/商用星座，衛(wèi)星外觀特征相似，之間通信鏈路相連，令對手難以選擇目標。

測試中的GPS-3衛(wèi)星

通信衛(wèi)星領域

在通信衛(wèi)星領域，綜合利用“分散”、“分布”、“多樣化”、“防護”、“擴散”等彈性實施途徑，構建新一代的通信衛(wèi)星體系，將是由高軌戰(zhàn)略通信系統(tǒng)、高軌戰(zhàn)區(qū)通信系統(tǒng)、低軌網絡通信系統(tǒng)構成的“彈性”通信衛(wèi)星體系。高軌系統(tǒng)施行“核常分離”，達到更易判斷敵人意圖、更易實施戰(zhàn)爭升級控制、使戰(zhàn)略系統(tǒng)更安全等目的；低軌系統(tǒng)積極發(fā)展戰(zhàn)術專用通信小衛(wèi)星星座和星群，支持多域廣泛散布的有人和無人平臺，在反介入/反拒止（A2AD）環(huán)境和復雜地形條件下提供機對機（M2M）業(yè)務，以及短報文通信和數據滲透等業(yè)務。

總體來看，美軍將以“1+1+3”的模式來實施其體系轉型思路，即“1”是指下一代的戰(zhàn)略通信衛(wèi)星研發(fā)項目，“1+3”是指下一代戰(zhàn)術通信衛(wèi)星系統(tǒng)的1項波形技術與空間、地面、用戶3個段的研發(fā)、升級與改造項目，5個項目相互獨立但又互為支撐，以提高整個軍用通信衛(wèi)星體系的防護能力為目標，分批、按序實施，目前進展較為順利，部分項目已進入研制合同招標階段。

導航衛(wèi)星領域

新一代導航衛(wèi)星體系的發(fā)展思路是大力研發(fā)全數字抗干擾導航衛(wèi)星，軍碼防欺騙抗干擾終端，借助GPS星座固有的多軌分散特性，使GPS系統(tǒng)具備較高系統(tǒng)彈性。同時，美國積極與盟國開展合作，已就共用導航衛(wèi)星系統(tǒng)與歐盟和日本開展談判，結合多模接收終端，使美軍的衛(wèi)星導航能力有了非常高的保障，也使對手可能放棄對導航衛(wèi)星系統(tǒng)的攻擊。

從航天裝備體系轉型的6種實現途徑的角度看，GPS系統(tǒng)在某些方面已經實現了美軍新一代軍事航天裝備體系轉型發(fā)展的要求。

一是通過“節(jié)點分散、冗余備份”的方式提升彈性。分布在6個軌道面的30余顆衛(wèi)星已經使GPS系統(tǒng)實現了多軌分散；同時，30余顆衛(wèi)星在軌并提供導航服務，使GPS系統(tǒng)在全球任意地點的可見衛(wèi)星數量達到6～8顆，遠遠超過了4顆可見衛(wèi)星即可滿足定位、導航與授時（PNT）服務的要求，即摧毀數顆GPS衛(wèi)星（可多達5顆）不會對GPS系統(tǒng)服務產生重大影響。

二是通過“手段多樣”的方式提升彈性。為保證GPS系統(tǒng)服務性能的優(yōu)勢與服務可靠性、可用性和完好性，美軍積極推動先進技術在GPS衛(wèi)星上的應用。目前，首星發(fā)射的GPS-3衛(wèi)星導航有效載荷的數字化率已經達到70%，其后續(xù)型號GPS-3F將達到100%，加上在軌可編程技術、軟件無線電技術的支持，將實現GPS-3F衛(wèi)星的在軌功能升級與信號重構，有效地提供導航戰(zhàn)能力。目前，GPS系統(tǒng)已經裝備了星上信號功率可調功能（GPS-2F衛(wèi)星開始），可實現對敵方使用GPS民用信號的拒止和軍用信號功率增強7dB；美國正在研發(fā)可移動雙點波束增強技術，計劃裝備GPS-3F衛(wèi)星，點波束區(qū)域內的信號功率將增加20dB；未來美軍既可拒絕敵方使用GPS系統(tǒng)民用信號，又具備軍用信號增強27dB的能力，有效增強GPS系統(tǒng)的抗干擾能力。

三是通過星上與地面防護手段提升彈性。GPS衛(wèi)星全面采用抗核加固技術，具有一定的抗輻射與抗核爆能力；就地面運行控制系統(tǒng)而言，GPS新一代運行控制系統(tǒng)正在發(fā)展賽博安全和信息保障技術與能力，其中賽博安全技術與功能于2018年2次通過了空軍組織的賽博對抗測試與驗證，計劃于2021年左右裝備，使其運行控制系統(tǒng)對抗賽博攻擊、保證GPS系統(tǒng)運行安全與運行控制權的能力大為提升。

“氣象衛(wèi)星后續(xù)-微波”衛(wèi)星飛行示意圖

“世界觀測”飛行示意圖

氣象監(jiān)測衛(wèi)星領域

美國將采用軍民融合方式構建下一代氣象監(jiān)測衛(wèi)星體系。新體系將原有集成了8種氣象觀測有效載荷的“國防氣象衛(wèi)星”（DMSP）的功能分解到2種新型小衛(wèi)星上，包括“氣象衛(wèi)星后續(xù)-微波”（WSF-M）衛(wèi)星和“氣象衛(wèi)星后續(xù)-光電紅外”（WSF-E）衛(wèi)星，并計劃由軍方接管部分民用靜止軌道氣象衛(wèi)星，以有效降低遭受攻擊后體系能力大幅降低的風險。

偵察衛(wèi)星領域

美國在持續(xù)改進低軌詳查系統(tǒng)的同時，積極發(fā)展戰(zhàn)術小衛(wèi)星星座，研發(fā)高軌監(jiān)視系統(tǒng)，構建高低軌搭配、多國合作、軍民融合的天基情報偵察監(jiān)視體系?？傮w來說，采用“多樣化”和“擴散”的途徑實現彈性。

美國國家偵察局持續(xù)發(fā)展“鎖眼”（KH）、“未來成像體系-雷達”（FIA-Radar）大型綜合型國家偵察衛(wèi)星系統(tǒng)，分辨率領先其他國家一代。國家偵察局還負責采購商業(yè)衛(wèi)星數據，扶植美國商業(yè)遙感衛(wèi)星的發(fā)展。目前，美國數字地球公司（Digital Globe）的“世界觀測”（WorldView）衛(wèi)星達到甚至超過其他國家軍用偵察衛(wèi)星水平。同時，國家地理空間情報局（NGA）積極探索利用新興遙感衛(wèi)星公司的大規(guī)模微納衛(wèi)星星座為國家情報機構和軍方服務。美國還與英國、加拿大、新西蘭和澳大利亞共享情報數據。這些實施情況已充分說明美國正在利用“多樣化”提升彈性。

同時，美國國防部致力于發(fā)展用于軍事作戰(zhàn)的軍用成像偵察小衛(wèi)星。美國軍兵種已經接納吸收了該發(fā)展理念，以陸軍為代表，開始大力進行成像偵察衛(wèi)星的研發(fā)和在軌能力驗證，已完成鷹眼-2M（KE-2M）光學成像偵察小衛(wèi)星的發(fā)射和在軌能力驗證。此外，美國陸軍也還在發(fā)展雷達成像偵察小衛(wèi)星。

為完善體系，美國致力于研制高軌高分辨率成像偵察衛(wèi)星，并行發(fā)展大口徑薄膜衍射成像技術、空間分塊可展開成像技術、單鏡面大口徑反射鏡技術等大口徑光學成像技術，以實現高軌持續(xù)觀測能力，最終實現較為完善的高低軌搭配體系。

鷹眼-2M光學成像偵察小衛(wèi)星飛行示意圖

4 結束語

美軍通過推進構建多國共建、共用的“彈性”航天體系，且推行太空集體防御，共同執(zhí)行太空作戰(zhàn)任務，實質上形成了新的軍事太空聯盟。在行動決策方面，將使對手面臨“一對多”的不利局面；在國際合作方面，美國作為太空同盟主導者必將進一步圍堵制約對手發(fā)展。

同時，美軍“彈性”航天體系部署布局更加合理，且具備冗余。一方面將推動未來航天系統(tǒng)的批量化建設和發(fā)展；另一方面，美軍面向未來對抗環(huán)境的新系統(tǒng)體系一旦建成，將對對手產生不利影響。