曹淵哲 王家豐

自美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的“星鏈”問世以來，世界各國開始著手打造屬于自己的低軌道星座衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。在烏克蘭危機中，星鏈技術(shù)與軍事的結(jié)合再成為各國研究討論的熱門話題。本文通過分析星鏈技術(shù)的特點和優(yōu)勢，結(jié)合現(xiàn)階段無人機作戰(zhàn)的局限，總結(jié)提出現(xiàn)有或是未來星鏈技術(shù)和無人機的作戰(zhàn)深入結(jié)合的優(yōu)勢，設(shè)想論證典型運用場景，進而對低軌衛(wèi)星星座和無人機裝備發(fā)展提出建議。

星鏈計劃是SpaceX的一個項目，計劃于2019至2024年在太空搭建由約4.2萬顆衛(wèi)星組成的星鏈網(wǎng)，并在2020年開始提供相關(guān)服務(wù)。但星鏈的意義不是簡單的提供網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)或為偏遠、不發(fā)達地區(qū)解決網(wǎng)絡(luò)問題，其背后有著更深層次的軍事意義。美軍曾利用星鏈系統(tǒng)進行無人機指揮測試，測試結(jié)果表明，星鏈系統(tǒng)有利于突破無人機通信瓶頸，可將完整殺傷鏈時間縮短至二十秒內(nèi)，并使操作員同時指揮大量無人機執(zhí)行集團化行動成為了可能。此外，自烏克蘭危機以來，星鏈系統(tǒng)已與無人機進行了一定程度的融合。事實再次證明，星鏈系統(tǒng)憑借其突破傳統(tǒng)通信衛(wèi)星通信限制的優(yōu)勢，已顛覆性地改變了無人機的作戰(zhàn)形式、作戰(zhàn)理念、作戰(zhàn)范圍等。為更好地提升無人機作戰(zhàn)能力，研究智能化戰(zhàn)爭背景下星鏈系統(tǒng)在無人機作戰(zhàn)中的運用問題已迫在眉睫。

星鏈的特點和優(yōu)勢

星鏈技術(shù)實際上是利用大型低軌衛(wèi)星星座從太空提供互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，旨在利用非地球靜止衛(wèi)星軌道（NGSO）部署大型星座，搭載更為先進的數(shù)字通信有效載荷、多波束天線，采用更高級調(diào)制方案和更復雜的頻率復用方案，以解決地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋盲區(qū)問題。與傳統(tǒng)通信衛(wèi)星相比，星鏈技術(shù)具有以下特點。

基數(shù)大、容量大、魯棒性好。近年來，世界各國都在發(fā)展反衛(wèi)星武器，由此可見，未來戰(zhàn)爭中，雙方都會在第一時間內(nèi)摧毀敵方現(xiàn)有衛(wèi)星通信導航系統(tǒng)，以期癱瘓敵作戰(zhàn)體系。對于目前各國使用的通信導航系統(tǒng)，只需擊毀幾顆關(guān)鍵衛(wèi)星即可破壞其整個作戰(zhàn)體系。但星鏈系統(tǒng)有著龐大的衛(wèi)星數(shù)量，即使部分衛(wèi)星被摧毀，剩余的衛(wèi)星也依舊足以支撐整個作戰(zhàn)體系。同時，星鏈系統(tǒng)通過數(shù)量的優(yōu)勢提高了自身整體的彈性，消除了個別小系統(tǒng)故障癱瘓導致的影響，加強了整個系統(tǒng)的魯棒性，極大地提高了戰(zhàn)場生存能力。

星鏈衛(wèi)星的平板式設(shè)計

低成本。星鏈衛(wèi)星的研發(fā)和制造過程都十分強調(diào)成本控制。研發(fā)方面，SpaceX公司提出的一系列科研工程方法，確保了在保證質(zhì)量的情況下降低研發(fā)成本。用平板式設(shè)計大幅增加單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量，用霍爾推進器替代傳統(tǒng)推進器并采用稀有氣體氪為助推劑等方法，都在一定程度上降低了星鏈衛(wèi)星的發(fā)射成本。此外，星鏈衛(wèi)星在研發(fā)過程中充分考慮制造因素，通過設(shè)計與制造環(huán)節(jié)的交纏耦合，及時發(fā)現(xiàn)問題并調(diào)整，降低不合理設(shè)計可能產(chǎn)生的隱性成本。

速率高，延遲低。地球同步軌道衛(wèi)星服務(wù)的時延約為477ms（用戶到地面信關(guān)站），實際使用中一般為600ms或更多，由于星鏈位于更低的軌道，用戶到衛(wèi)星的實際時延降低到了25～35ms，幾乎與現(xiàn)有光纖通信網(wǎng)絡(luò)同等數(shù)量級。

用戶終端采用陣列式盤狀天線追蹤捕獲衛(wèi)星，終端可布設(shè)于任何可對準衛(wèi)星的地方，其自帶的電動馬達可用于自我跟蹤并調(diào)整方位角以最佳狀態(tài)對準衛(wèi)星，目前一個用戶終端售價為499美元，提供50～150Mbit/s的接入速度和20～40ms的時延服務(wù)。SpaceX公司表示高性能的民用、海事、商用等版本服務(wù)在陸續(xù)推出中。無疑，其軍用版終端將具備更高的速率和更低的延遲。

星鏈衛(wèi)星的全球覆蓋

全球覆蓋，范圍廣。雖然目前移動通信已經(jīng)發(fā)展到5G，但是無論3G、4G或者5G，都是基于一定密度的地面基站提供服務(wù)的，地面基站極為有限的覆蓋范圍注定其無法運用于航空通信?，F(xiàn)役軍用通信衛(wèi)星覆蓋范圍遠遠無法滿足日益拓展的戰(zhàn)場范圍，在復雜戰(zhàn)場環(huán)境下的信號強度也難以保證，制約了包括無人作戰(zhàn)在內(nèi)的諸多新作戰(zhàn)樣式的效能發(fā)揮。而星鏈系統(tǒng)憑借其環(huán)繞全球的衛(wèi)星分布可以較好的解決此類問題，同時星鏈系統(tǒng)可以在全域范圍內(nèi)保證相當可觀的通信速率，在需要時可以隨時調(diào)配衛(wèi)星大幅提高重點地區(qū)的通信質(zhì)量。

星鏈在無人機作戰(zhàn)中的應(yīng)用需求分析

星鏈技術(shù)可以較好的解決現(xiàn)有的無人機遠距離鏈路通信路徑損耗大的問題。無人機數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)所面臨的最嚴峻的挑戰(zhàn)是信息長距離的傳輸，長距離的傳輸會給數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)的性能帶來極大的挑戰(zhàn)，最大的挑戰(zhàn)就是功率衰減和頻率效率降低。Wimax標準下的無線城域網(wǎng)（WMAN）接入技術(shù)，其信號傳輸半徑也只能達到50千米，而一般的航空數(shù)據(jù)鏈路要求覆蓋360千米的范圍，所以使用傳統(tǒng)的無線通信鏈路來實施長距離的測控和傳輸會造成嚴重的功率衰減和極低的頻譜效率。WiMAX網(wǎng)絡(luò)在0.9千米的范圍里僅能實現(xiàn)3bps～5bps/Hz的頻譜效率，而對于無人機超視距而言，頻譜效率將會更低，難以滿足視頻、圖像、戰(zhàn)場態(tài)勢實時回傳的需要。除此之外，信息的長距離傳輸會增加系統(tǒng)誤碼率、減少接收機信噪比、增加數(shù)據(jù)包的丟失概率。而星鏈衛(wèi)星低軌部分使用V波段，以其低軌道、高密度優(yōu)勢，可以最大限度在保證無人機作戰(zhàn)半徑情況下，實現(xiàn)低衰減、大容量、低延遲通信。

星鏈技術(shù)可以改變目前無人機單機作戰(zhàn)多、聯(lián)合作戰(zhàn)少的作戰(zhàn)模式。如烏克蘭危機中，烏軍使用TB-2無人機摧毀俄坦克、俄軍使用柳葉刀巡飛彈打擊烏軍裝甲車等報道已屢見不鮮，而出動海雕等無人機執(zhí)行戰(zhàn)場偵察任務(wù)更是司空見慣，但這些使用都是相對簡單的單機作戰(zhàn)行動，無人機協(xié)同作戰(zhàn)的案例則相對較少，無人機作戰(zhàn)使用仍高度依賴單個兵器的技戰(zhàn)能力，多平臺、體系化、綜合性的協(xié)同使用尚未成型。

在現(xiàn)行作戰(zhàn)場景下，無人機與地面炮兵或航空兵部隊協(xié)同作戰(zhàn)已成為常態(tài)，無人機主要用于目標指示、火力校正等任務(wù)，此類任務(wù)以戰(zhàn)術(shù)打擊為目的，距離諸兵種聯(lián)合空地協(xié)同、信火一體的作戰(zhàn)運用仍有較大差距。制約無人機協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵因素就是缺乏強有力的通信鏈路支撐。無人機現(xiàn)有通信鏈路僅限于簡單無人機狀態(tài)回傳、控制指令發(fā)送以及預置程序執(zhí)行支撐，遠遠達不到多機協(xié)同、戰(zhàn)場態(tài)勢實時回傳與智能決策，而星鏈恰好可以滿足這些需求。

星鏈技術(shù)可以一定程度上使現(xiàn)有衛(wèi)星通信系統(tǒng)易被癱瘓，短時間內(nèi)發(fā)射備份衛(wèi)星難度大的問題有所改觀?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭中，癱瘓對方通信網(wǎng)絡(luò)是破壞敵作戰(zhàn)體系最直接有效的辦法?，F(xiàn)有衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗打擊能力低，只需要摧毀某一顆或幾顆衛(wèi)星，就可使其衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)癱瘓。所以現(xiàn)有衛(wèi)星通信系統(tǒng)在未來無人機作戰(zhàn)中發(fā)揮的作用相對有限，無人機作戰(zhàn)效能將被極大削弱。反觀星鏈系統(tǒng)，其高密度、低成本、高彈性的優(yōu)勢，極大地提高了戰(zhàn)場生存能力，最大程度避免了衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)被敵癱瘓的可能。

星鏈技術(shù)典型運用場景

作為無人作戰(zhàn)全球全域指揮控制的“天基大腦”。全域作戰(zhàn)強調(diào)的是基于領(lǐng)域的不對等作戰(zhàn)，即用壓制性的方式破壞對方的作戰(zhàn)體系。星鏈未來的發(fā)展就可以讓指揮官做到使用聯(lián)合全域的無人裝備的指揮控制系統(tǒng)，與其他力量跨域協(xié)同，根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)和作戰(zhàn)環(huán)境分配作戰(zhàn)資源，綜合運用各領(lǐng)域的力量，使敵作戰(zhàn)體系崩潰癱瘓。星鏈系統(tǒng)與無人裝備的結(jié)合使在陸、海、空、太空甚至網(wǎng)絡(luò)、電磁域的作戰(zhàn)更加多維化，立體化。星鏈也成為建立完善全球視野，進一步實現(xiàn)全域作戰(zhàn)指揮控制的第一步。

星鏈體系可作為無人作戰(zhàn)的“天基大腦”

作為無人機蜂群作戰(zhàn)的“云端控制中樞”。蜂群作戰(zhàn)是智能控制下的新型戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)法，無人機蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)是由大量的無人機組成。但目前無人機作戰(zhàn)在數(shù)量上仍沒有達到不對等作戰(zhàn)的需求。為了真正的實現(xiàn)蜂群作戰(zhàn)，無人機群想要通過人工的控制是幾乎無法實現(xiàn)的，只能通過優(yōu)化軟件算法，通過星鏈系統(tǒng)進行龐大數(shù)據(jù)量的信息交互，從而在態(tài)勢感知、集群編隊、火力打擊、毀傷評估等方面形成屬于蜂群的絕對優(yōu)勢。無人機蜂群的各個功能分區(qū)通過單機的軟硬件和星鏈系統(tǒng)的結(jié)合，使無人機蜂群作戰(zhàn)智能化。星鏈構(gòu)建的智能化網(wǎng)絡(luò)用于無人機蜂群的智能作戰(zhàn)決策也將大大縮短無人機作戰(zhàn)的閉環(huán)時間，從而提升無人蜂群的作戰(zhàn)能力。

作為戰(zhàn)術(shù)無人中繼平臺和有人機之間的“數(shù)據(jù)神經(jīng)元”。2014年DARPA發(fā)布的體系集成技術(shù)和試驗項目計劃研究了一種靈活快捷的方式，將單個武器系統(tǒng)的能力分散加裝到多個有人和無人平臺上去，并使其快速成為戰(zhàn)斗體系。這為有人機和無人機的協(xié)同提供了新思路，即一架有人機與多個無人平臺協(xié)同，在無人平臺上裝載可以為有人機提供服務(wù)的載荷，如電子對抗、通信設(shè)備等。

作為自殺式無人機的“千里眼”和“指路人”。自殺式無人機或?qū)⒊蔀榈孛娣株牭谋匾b備，不僅能夠提供支援也能作為獨立進攻的工具。通過星鏈的衛(wèi)星導航和自身的慣導等，既可以使自殺式無人機在無法進行攻擊時安全返航，也能在發(fā)射以后通過衛(wèi)星進行控制，在星鏈大基數(shù)優(yōu)勢下進行計算將圖像反饋給操作員，充分發(fā)揮其彈藥性能，提高毀傷效果，進行精確打擊，使殺傷鏈路閉合更加快捷。

烏克蘭危機中俄軍使用的shahed136自殺式無人機

裝備發(fā)展建議

自主研發(fā)建設(shè)星鏈系統(tǒng)。目前，擁有一定基數(shù)的獨立自主的近地軌道衛(wèi)星系統(tǒng)，是國家安全建設(shè)和社會發(fā)展的前提和保障。未來戰(zhàn)爭一定是全域的戰(zhàn)爭，是信息鏈主導下的陸、海、空、天、網(wǎng)絡(luò)、電磁多維一體化的戰(zhàn)爭。太空的資源有限且又支配著戰(zhàn)爭的走向，所以需要思考探究星鏈系統(tǒng)的研發(fā)和發(fā)展，從本質(zhì)上確保其戰(zhàn)時的安全性、可靠性。其次，推進我國航天事業(yè)的建設(shè)，積極推進新時代航空航天體制改革，鼓勵創(chuàng)新理念，加快航天領(lǐng)域的尤其是近地軌道衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。最后，在確保獨立自主的同時，統(tǒng)籌規(guī)劃好國家航天發(fā)展格局，充分發(fā)揮制度優(yōu)勢，利用先進技術(shù)，筑造太空能力。

推進無人機機載系統(tǒng)、地面指揮控制系統(tǒng)標準化。無人機機載系統(tǒng)以及地面控制站的標準化、兼容化是現(xiàn)階段無人機發(fā)展的主旋律。不論是長航時的戰(zhàn)略無人機還是微型的戰(zhàn)術(shù)無人機，一個靈活的、兼容的無人機指揮控制系統(tǒng)不僅能提高無人平臺的感知能力，還能高效地協(xié)同無人機編隊或蜂群之間的指令執(zhí)行，進一步提升無人機作戰(zhàn)效能。機載系統(tǒng)和地面指揮控制系統(tǒng)的標準化和兼容化，使不同機型組成的編隊或蜂群中每個或數(shù)個單機有不同的飛行任務(wù)，提高了整個無人作戰(zhàn)系統(tǒng)的靈活作戰(zhàn)能力，也提高了抗毀傷能力。

研發(fā)新型鏈路安全技術(shù)，提高抗干擾、防誘騙能力。復雜戰(zhàn)場環(huán)境下，無人機數(shù)據(jù)鏈面臨著極為嚴峻的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的擴頻跳頻通信無法滿足可靠性要求，其避開并避免非惡意干擾的能力、抵抗惡意干擾的能力亟待有大的突破。需要加快在低功耗MIMO系統(tǒng)集成、無人機數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)與衛(wèi)通系統(tǒng)及其他無線通信系統(tǒng)整合，以及發(fā)展新的協(xié)作通信方式等方面的研究與攻關(guān)，以尋求更加靈活、適應(yīng)性更強的方法來提高無人機的抗干擾能力，保證鏈路通信質(zhì)量。

結(jié)語

星鏈技術(shù)在未來的聯(lián)合全域戰(zhàn)場上能夠發(fā)揮的作用是毋庸置疑的。星鏈技術(shù)將戰(zhàn)場空間立體化、高維度化，使己方能夠站在更高的維度取得壓倒性的優(yōu)勢。如果能夠保證一定數(shù)量的終端存在，就可以實現(xiàn)戰(zhàn)場的指揮控制一體化，突破無人機通信瓶頸，大大縮短無人機作戰(zhàn)決策閉環(huán)時間，允許無人機大規(guī)模集團化出動，真正實現(xiàn)無人作戰(zhàn)、智能化作戰(zhàn)，將無人裝備深入融合到作戰(zhàn)體系中去，極大釋放無人機戰(zhàn)爭潛力。應(yīng)把握時機，緊前布局低軌衛(wèi)星星座計劃，集中力量加緊關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，搶占更多太空戰(zhàn)略資源，進一步加強天基通信組網(wǎng)能力，加速軍隊的信息化智能化建設(shè)，構(gòu)建軍隊智能化的新發(fā)展格局，備戰(zhàn)未來，打贏未來。