何 洋，林屹立，周思卓

（北京空間科技信息研究所，北京 100094）

0 引言

在全球新軍事變革下，逐步形成了信息化戰(zhàn)爭、聯(lián)合作戰(zhàn)的新理念、新需求，航天裝備深度融入作戰(zhàn)體系的趨勢愈發(fā)顯現(xiàn)。裝備試驗鑒定改革新形勢下，航天裝備作戰(zhàn)試驗作為戰(zhàn)斗力形成過程中的關鍵環(huán)節(jié)，近年來備受關注。相比于常規(guī)武器裝備，航天裝備作戰(zhàn)試驗在試驗條件、試驗手段等方面所受的限制更為嚴重——航天裝備，特別是天基部分在軌開展作戰(zhàn)試驗的成本極高，全面考核作戰(zhàn)能力的難度極大。

美軍作戰(zhàn)試驗鑒定局在2019年遞交給國會的年度報告中明確指出，當前美軍缺乏真正意義上的、充分的評估手段來表征航天裝備在典型作戰(zhàn)環(huán)境中的作戰(zhàn)效能、作戰(zhàn)適用性和生存性，主要表現(xiàn)為模擬作戰(zhàn)環(huán)境與航天裝備實際作戰(zhàn)環(huán)境存在差距因而無法真實全面地反映航天裝備實際作戰(zhàn)能力。即便如此，美軍經(jīng)過多年的理論研究和試驗實踐，幾經(jīng)周折，在航天裝備作戰(zhàn)試驗鑒定策略和方法上均已形成了一系列的特色做法，其相關經(jīng)驗對我軍航天裝備作戰(zhàn)試驗鑒定的開展有很強的借鑒意義。

本文旨在通過對近年來美軍航天裝備作戰(zhàn)試驗活動實例的分析，為我軍航天裝備更高效、更有效地開展作戰(zhàn)試驗進而快速列裝提供經(jīng)驗與參考。

1 美軍航天裝備作戰(zhàn)試驗鑒定模式概述

美軍航天裝備作戰(zhàn)試驗鑒定是對作戰(zhàn)體系及單裝作戰(zhàn)效能、作戰(zhàn)適用性和生存性的關鍵考核手段。作戰(zhàn)試驗鑒定的結論對于航天裝備的體系級運用、戰(zhàn)術技術規(guī)程開發(fā)、采辦決策支撐等起指導性作用。美軍航天裝備作戰(zhàn)試驗鑒定工作主要由空軍作戰(zhàn)試驗鑒定中心與航天司令部統(tǒng)籌計劃和實施。美軍通過近20余年的實踐，不斷優(yōu)化改進形成了一套適用性較強的作戰(zhàn)試驗鑒定運行機制[1-2]。特別是針對航天裝備的天基部分，在完成傳統(tǒng)在軌測試后，根據(jù)不同的目的，由不同的機構分別開展2類試驗（如圖1所示）：由作戰(zhàn)試驗機構（一般為空軍作戰(zhàn)試驗鑒定中心）針對作戰(zhàn)指標的系統(tǒng)性驗證開展專項作戰(zhàn)試驗，并完成作戰(zhàn)使用評估；同時由空軍航天司令部針對天基部分的測控運控操作開展試用期試驗，并完成作戰(zhàn)驗收[3]。通過上述2類試驗并由最終用戶認定系統(tǒng)具備初始作戰(zhàn)能力后，航天裝備正式服役。包括先進極高頻通信衛(wèi)星系統(tǒng)、寬帶通信系統(tǒng)等在內(nèi)的美軍多個航天裝備在前一階段已完成了作戰(zhàn)試驗鑒定工作并正式服役；天基紅外系統(tǒng)、“太空籬笆”等航天裝備采辦項目的作戰(zhàn)試驗鑒定工作近年正在按此流程陸續(xù)開展。

圖1 美軍航天裝備作戰(zhàn)試驗鑒定流程示意Fig. 1 Process of operational test and evaluation for USAF space equipment

2 美軍航天裝備作戰(zhàn)試驗鑒定策略及案例分析

美軍航天裝備作戰(zhàn)試驗鑒定工作既注重單裝更注重體系的作戰(zhàn)能力，瞄準整體作戰(zhàn)能力快速提升的目標，形成了按系統(tǒng)層級螺旋式遞進開展作戰(zhàn)試驗、按系統(tǒng)復雜性分類開展作戰(zhàn)試驗等多種針對性策略，同時通過早期對系統(tǒng)進行作戰(zhàn)評估、作戰(zhàn)效能仿真等多種手段大大提升了作戰(zhàn)試驗鑒定對采辦決策點的剛性支撐作用。

2.1 以提升整體作戰(zhàn)能力為目標，螺旋式遞進開展作戰(zhàn)試驗

大多數(shù)航天裝備被美軍定義為作戰(zhàn)體系的組成部分，不直接執(zhí)行進攻與防御任務，偵察、預警、毀傷評估等任務也并非獨立完成。因此，航天裝備作戰(zhàn)效能與適用性的評估，一方面必須通過相對獨立的作戰(zhàn)試驗進行驗證，另一方面更要將航天裝備納入整個作戰(zhàn)體系中開展更高層級的作戰(zhàn)試驗，才能更真實地掌握航天裝備支撐作戰(zhàn)的能力，同時改進裝備薄弱環(huán)節(jié)。開展航天裝備系統(tǒng)級以及體系級作戰(zhàn)試驗鑒定有助于提升系統(tǒng)整體作戰(zhàn)能力，成為航天裝備試驗鑒定未來的發(fā)展趨勢。

美軍天基紅外系統(tǒng)作為美軍彈道導彈防御系統(tǒng)的天基傳感器部分，近年隨著大橢圓軌道載荷和地球靜止軌道衛(wèi)星的發(fā)射，由空軍作戰(zhàn)試驗鑒定中心獨立開展了一系列作戰(zhàn)試驗。當天基紅外系統(tǒng)通過獨立作戰(zhàn)試驗評估具備初始作戰(zhàn)能力后，由彈道導彈防御系統(tǒng)作戰(zhàn)試驗機構牽頭在2013年9月首次開展了彈道導彈防御系統(tǒng)體系級作戰(zhàn)試驗，即01號飛行作戰(zhàn)試驗任務[4]。該任務針對連續(xù)發(fā)射的中程彈道導彈威脅對當前多層次彈道導彈防御體系作戰(zhàn)能力進行演示與評估，并對天基紅外系統(tǒng)支持反導體系的能力給出了后續(xù)系統(tǒng)改進實施意見。2015年至2019年，天基紅外系統(tǒng)參與了02號飛行作戰(zhàn)試驗任務、03號綜合性飛行試驗任務、23號“薩德”武器系統(tǒng)飛行試驗任務等多次體系級作戰(zhàn)試驗任務，通過獲取實際彈道導彈數(shù)據(jù)不斷修正預警模型，同時以作戰(zhàn)試驗評估結果驅(qū)動不斷優(yōu)化升級天基紅外系統(tǒng)地面段軟件系統(tǒng)[5]。綜上，美軍通過天基紅外系統(tǒng)單星級、系統(tǒng)級、彈道導彈防御系統(tǒng)體系級等3個層級螺旋式遞進作戰(zhàn)試驗，瞄準彈道導彈防御體系作戰(zhàn)能力，使多套系統(tǒng)不斷磨合，針對每個系統(tǒng)獨立反饋改進意見，體現(xiàn)了航天系統(tǒng)天基部分作戰(zhàn)試驗鑒定的螺旋式遞進策略。

2.2 以快速實現(xiàn)作戰(zhàn)能力為導向，區(qū)分復雜裝備與簡單裝備的策略

美軍裝備采辦經(jīng)歷多次重大變革，于20世紀初期開始推行漸進式采辦策略。航天裝備采辦策略可按照裝備的復雜程度進行區(qū)分，對全球定位系統(tǒng)、聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心任務系統(tǒng)、天基紅外系統(tǒng)等多型復雜航天裝備采用漸進式采辦策略，而對于極軌衛(wèi)星系統(tǒng)、“太空籬笆”等功能單一、復雜性低的裝備則采用傳統(tǒng)一站式采辦策略。作戰(zhàn)試驗鑒定作為采辦后期的主要決策支撐，其策略受采辦策略限制嚴重。美軍針對航天裝備試驗鑒定特點，創(chuàng)新形成了“分類施策、分期實現(xiàn)，天地一體、多期并行”的作戰(zhàn)試驗鑒定策略，加快了高成本、長周期的航天裝備形成作戰(zhàn)能力的步伐。

美軍極軌衛(wèi)星系統(tǒng)和“太空籬笆”等簡單航天裝備建設完成后，空軍作戰(zhàn)試驗鑒定中心聯(lián)合軍兵種用戶在3個月內(nèi)完成了其作戰(zhàn)試驗，為其作戰(zhàn)能力的快速實現(xiàn)奠定了基礎。對于采用漸進式采辦策略的復雜航天裝備，在工程研制前統(tǒng)籌制定體系級試驗鑒定主計劃，并根據(jù)天基、地基各部分的研制進度與狀態(tài)對體系級試驗鑒定主計劃不斷更新，以實現(xiàn)系統(tǒng)各部分作戰(zhàn)試驗的高效配合和優(yōu)化統(tǒng)籌。例如，天基紅外系統(tǒng)二期天基部分與第一代、第二代地面控制系統(tǒng)并行開展作戰(zhàn)試驗，天基部分每增加1顆衛(wèi)星都與地面系統(tǒng)配合摸清系統(tǒng)當前的作戰(zhàn)效能，實現(xiàn)作戰(zhàn)效能的逐級、迭代提升。同樣，聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心任務系統(tǒng)二期工程SP-7、SP-9和SP-11等3個功能包的開發(fā)和作戰(zhàn)試驗鑒定工作呈同步并行的趨勢，旨在連續(xù)性地提升作戰(zhàn)態(tài)勢感知的準確性和響應速度。

2.3 以摸清實際作戰(zhàn)能力為目的，多手段并舉加強作戰(zhàn)試驗鑒定剛性

航天裝備建造成本高且一般為單件研制，特別是對于天基系統(tǒng)，在軌開展作戰(zhàn)試驗面臨很大限制，在保證試驗充分性的同時，也要考慮由試驗帶來的裝備性能降級和實際壽命縮短等因素。2004年至2010年，空軍作戰(zhàn)試驗鑒定中心專項改進了航天作戰(zhàn)試驗鑒定流程，通過前期介入、施行一體化試驗等手段，加強了作戰(zhàn)試驗對航天裝備列裝服役決策點支撐的剛性[6-7]。全球定位系統(tǒng)、聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心任務系統(tǒng)由于作戰(zhàn)試驗未達標、作戰(zhàn)試驗進度拖延等問題導致均未能按預期的時間節(jié)點交付列裝[8]，體現(xiàn)了作戰(zhàn)試驗鑒定在航天裝備采辦決策過程中極強的剛性支撐作用。

全球定位系統(tǒng)建設已進入第三階段，其第三階段01星于2018年12月發(fā)射，但由于地面第二代控制系統(tǒng)的延遲交付導致01星在軌作戰(zhàn)試驗不充分，使01星雖然已在軌卻不能納入星座正式服役，直至2020年1月才正式交付使用。

聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心任務系統(tǒng)是美軍航天司令部用于處理、集成、存儲和顯示空間態(tài)勢感知傳感器數(shù)據(jù)的軟硬件及網(wǎng)絡系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)和分析將用于對航天部隊的指揮控制與任務決策。聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心任務系統(tǒng)二期工程SP-7功能包雖然在2014年由航天司令部完成作戰(zhàn)驗收，但由于其在前一階段的作戰(zhàn)評估中未能實現(xiàn)預期的作戰(zhàn)效能，一直無法開展作戰(zhàn)試驗，并導致未能交付列裝。2017年至2018年，在研制試驗和作戰(zhàn)試驗期間發(fā)現(xiàn)的問題導致SP-9功能包作戰(zhàn)使用評估2次中止，空軍作戰(zhàn)試驗鑒定中心認為SP-9功能包存在多項薄弱環(huán)節(jié)，作戰(zhàn)效能和適用性均未達到空間態(tài)勢感知任務的要求，不能正式列裝。聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心任務系統(tǒng)的延遲交付造成其不能支撐“太空籬笆”開展作戰(zhàn)試驗，從而直接導致“太空籬笆”系統(tǒng)作戰(zhàn)試驗的延期。

2.4 以滿足最終用戶需求為前提，聯(lián)合開展作戰(zhàn)試驗實現(xiàn)裝備快速部署

美軍航天裝備通常先由空軍獨立完成作戰(zhàn)試驗，再由各軍兵種最終用戶對系統(tǒng)進行認證，多軍種作戰(zhàn)試驗鑒定并非試驗鑒定工作的必選項。但美軍對于某些航天裝備，將多軍種作戰(zhàn)試驗前移與作戰(zhàn)試驗同步開展，由空軍作戰(zhàn)試驗鑒定中心聯(lián)合其他相關軍種試驗鑒定機構和相關用戶同時開展航天裝備作戰(zhàn)試驗。由于最終用戶的參與度更強，有利于在試驗過程中充分表征實際作戰(zhàn)環(huán)境與潛在威脅，并且同步了最終用戶試用與作戰(zhàn)試驗鑒定，從而加快了裝備交付進度。

2019年3月至6月間，空軍作戰(zhàn)試驗鑒定中心牽頭與海軍作戰(zhàn)試驗鑒定機構聯(lián)合開展了極軌衛(wèi)星系統(tǒng)多軍種作戰(zhàn)試驗鑒定工作，構設了對抗環(huán)境和非對抗環(huán)境，試驗驗證了極軌衛(wèi)星系統(tǒng)為海軍海上艦艇和潛艇在北極圈內(nèi)的作戰(zhàn)活動提供極高頻高速衛(wèi)星通信的能力，同時證明了該系統(tǒng)能夠滿足海軍作戰(zhàn)適用性和可靠性要求。另外，極軌衛(wèi)星系統(tǒng)多兵種作戰(zhàn)試驗與前期一體化試驗的數(shù)據(jù)可較為全面地評估系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力指標，也滿足系統(tǒng)采辦過程作戰(zhàn)試驗鑒定的要求。極軌衛(wèi)星系統(tǒng)作戰(zhàn)試驗的聯(lián)合、同步開展，加速了系統(tǒng)列裝交付進程。2016年5月至6月，由空軍作戰(zhàn)試驗鑒定中心牽頭，聯(lián)合陸軍、海軍陸戰(zhàn)隊和海軍的作戰(zhàn)試驗鑒定主管部門對全球廣播服務系統(tǒng)開展了多軍種后續(xù)作戰(zhàn)試驗鑒定，針對多地點、多類終端、多軍兵種操作的場景進行了驗證，加速了后續(xù)終端的部署進度。

3 美軍航天裝備作戰(zhàn)試驗鑒定相關舉措

3.1 專項開展面向太空威脅表征的試驗鑒定資源建設

航天裝備長期以來一直面臨著太空作戰(zhàn)環(huán)境未知因素多、模擬困難、試驗手段欠缺的問題。隨著近年來攻擊性太空控制能力的引入，美軍越來越重視針對太空威脅開展航天裝備作戰(zhàn)試驗。近幾年的國防部作戰(zhàn)試驗鑒定年度報告中多次指出，當前航天裝備在作戰(zhàn)試驗中對真實作戰(zhàn)威脅環(huán)境下的作戰(zhàn)效能考核不足，給航天裝備在實際環(huán)境中的作戰(zhàn)運用增加了風險。地球同步空間態(tài)勢感知項目在初始作戰(zhàn)試驗鑒定中未充分考慮實際作戰(zhàn)威脅，未評估和不確定的因素較多，因此美軍認為在地球同步空間態(tài)勢感知項目投入作戰(zhàn)前，需要在后續(xù)作戰(zhàn)試驗鑒定中充分考慮實際作戰(zhàn)威脅以降低系統(tǒng)風險。自2016年以來，美軍一直致力于加強航天作戰(zhàn)威脅表征的能力和資源建設，并獨立申請了長期的資源建設經(jīng)費，力求通過加強對航天器在軌威脅模擬能力的建設，解決航天裝備對于太空中真實對抗態(tài)勢和環(huán)境預計不足、試驗不充分等問題。截至2019年年底，美軍某些實驗室已經(jīng)建立了如激光武器試驗系統(tǒng)、高能試驗罐等用于作戰(zhàn)試驗的太空威脅表征系統(tǒng)，并且撥付了專項經(jīng)費用于對現(xiàn)有航天裝備開展此類作戰(zhàn)試驗。

3.2 加強建模仿真與實裝試驗相結合的作戰(zhàn)指標綜合性評估

建模仿真是小子樣航天裝備試驗鑒定的主要手段之一，貫穿于美軍航天裝備采辦全周期的各階段。美軍通過真實系統(tǒng)與環(huán)境數(shù)據(jù)持續(xù)進行驗證、確認與鑒定，不斷提升模型置信度，并提倡航天裝備所有研制相關方充分參與建模仿真過程并開展廣泛合作，以利更加有效地完成“模型—試驗—模型”的迭代過程。在聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心任務系統(tǒng)、超視距終端等項目中，美軍針對作戰(zhàn)指標體系建立了作戰(zhàn)試驗項目，并根據(jù)項目成本、裝配級別、試驗可行性等約束，識別出難以實裝開展作戰(zhàn)試驗驗證的指標；針對這些指標，通過建模仿真分析與相關實裝試驗相結合評估給出鑒定結論，力求更加全面、客觀地反映系統(tǒng)作戰(zhàn)能力。例如，天基紅外系統(tǒng)二期工程采辦過程中，結合仿真分析、美軍自主開展的實彈發(fā)射數(shù)據(jù)以及外國彈道導彈試驗實測數(shù)據(jù)，對導彈預警探測能力、導彈發(fā)射點識別定位能力等多項作戰(zhàn)效能指標進行了綜合性評估。通過實裝與仿真相結合的模式彌補了導彈預警實裝試驗的高敏感、高成本問題，通過多種手段增加了樣本數(shù)據(jù)，進而能夠比單一仿真分析更加真實地反映天基紅外系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力，同時利用實測數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化修正模型。

3.3 全面推進系統(tǒng)網(wǎng)絡安全評估，增強系統(tǒng)網(wǎng)絡生存性

隨著航天裝備中越來越多結構復雜、功能多樣的軟件平臺的列裝部署，航天裝備網(wǎng)絡安全面臨著巨大挑戰(zhàn)。軟件密集型航天裝備的網(wǎng)絡脆弱性不斷增加，系統(tǒng)網(wǎng)絡生存性受到很大威脅。同時，軟件密集型航天裝備相互連接、相互依存，使得其受網(wǎng)絡攻擊的范圍大幅擴大。美軍為了保證航天裝備抵御外部網(wǎng)絡攻擊的能力，對聯(lián)合太空作戰(zhàn)中心任務系統(tǒng)、全球廣播服務系統(tǒng)、極軌衛(wèi)星系統(tǒng)、“太空籬笆”等航天裝備均獨立開展了專項網(wǎng)絡安全評估工作。網(wǎng)絡安全評估由研制試驗人員和作戰(zhàn)試驗人員共同參與完成，主要包括網(wǎng)絡協(xié)同脆弱性與入侵行為評估和網(wǎng)絡對抗性評估。其中，網(wǎng)絡協(xié)同脆弱性與入侵行為評估在作戰(zhàn)使用評估和網(wǎng)絡對抗性評估之前開展，確保留有足夠的時間和機會糾正或改善網(wǎng)絡協(xié)同脆弱性與入侵行為評估中發(fā)現(xiàn)的網(wǎng)絡缺陷。

3.4 創(chuàng)新多種試驗理念方法，為作戰(zhàn)試驗鑒定“減壓”

美軍針對航天裝備作戰(zhàn)試驗鑒定長期存在的作戰(zhàn)能力考核不充分、在軌試驗周期過長等現(xiàn)實問題，由空軍作戰(zhàn)試驗鑒定中心牽頭創(chuàng)新實踐了專項作戰(zhàn)試驗與試用期試驗同步，研制試驗與作戰(zhàn)試驗一體化，傳統(tǒng)功能性能試驗與基于任務剖面的試驗統(tǒng)籌等多種作戰(zhàn)試驗新理念，在一定程度上緩解了天基系統(tǒng)在軌作戰(zhàn)試驗擔負的“在極短周期內(nèi)充分考核系統(tǒng)作戰(zhàn)指標”的巨大責任壓力。

2010年前后，美軍航天司令部聯(lián)合美軍航天主要軍工企業(yè)和美國航空航天局，開發(fā)了基于任務剖面的地面試驗策略，通過識別天基系統(tǒng)的作戰(zhàn)任務流程與剖面，擴展了天基系統(tǒng)地面試驗的范疇與項目，將原本應在在軌作戰(zhàn)試驗階段開展的試驗項目前移至工程研制階段，有效降低了在軌作戰(zhàn)試驗的任務難度[9]。空軍作戰(zhàn)試驗鑒定中心提供的相關數(shù)據(jù)表明，通過采用試用期試驗與專項作戰(zhàn)試驗同步的手段，天基紅外系統(tǒng)大橢圓軌道衛(wèi)星的載荷交付進度提前約60天。美軍2019年作戰(zhàn)試驗鑒定年度報告指出，天基紅外系統(tǒng)二期二階段在工程研制階段通過開展一體化試驗，其試驗數(shù)據(jù)為74%的專項作戰(zhàn)試驗提供了有效支撐，直接節(jié)省了37天的在軌作戰(zhàn)試驗時間。

4 結束語

航天裝備作戰(zhàn)試驗的難度和問題是客觀存在的，也是美軍和我軍同樣面臨的。美軍航天裝備作戰(zhàn)試驗鑒定工作已開展多年；2019年12月美國太空軍正式成立以來，依然延續(xù)了當前的作戰(zhàn)試驗鑒定模式和優(yōu)勢做法，其創(chuàng)新實踐的多種策略和多維度舉措，保證了其作戰(zhàn)試驗鑒定對采辦決策支撐的剛性，促進了航天裝備能夠更好更快地融入作戰(zhàn)體系。這些策略和做法均可為我軍航天裝備更高效、更有效地開展作戰(zhàn)試驗進而快速列裝提供經(jīng)驗與借鑒。