胡旖旎 鐘江山 魏晨曦 王瑩 韋荻山

(北京跟蹤與通信技術(shù)研究所，北京 100094)

美國自2016年開始重視太空建設(shè)，從重建太空司令部、建立天軍到新建國防部太空發(fā)展局(SDA)，美太空政令、軍令體制和太空裝備研發(fā)體系正在進行重大調(diào)整變革。在此背景下，美國正在加快謀劃設(shè)計“下一代太空體系架構(gòu)”，即“國防太空架構(gòu)”，旨在構(gòu)建一種“擴散型低地球軌道”(PLEO)太空架構(gòu)，統(tǒng)一整合美國國防部未來的太空能力，實現(xiàn)韌性太空感知和數(shù)據(jù)傳輸[1]。在美國目前的太空架構(gòu)中，每個星座都由少量大型精密衛(wèi)星組成，現(xiàn)役衛(wèi)星雖然功能強大，但生存能力不足，任意一顆衛(wèi)星被摧毀或失效都可能對戰(zhàn)場產(chǎn)生重大影響，需要探索新的平臺。因此，美國太空發(fā)展局(SDA)致力于創(chuàng)建一個“擴大數(shù)量、增加彈性”的架構(gòu)，由數(shù)百顆承載多種有效載荷的小型衛(wèi)星組成。在目前的軍事系統(tǒng)中，一兩顆衛(wèi)星的損失可能是毀滅性的，但由數(shù)百顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星星座可以忽略一兩顆衛(wèi)星的損失。美國曾多次強調(diào)保持太空優(yōu)勢以贏得長期戰(zhàn)略競爭的重要性，為此SDA希望開發(fā)“下一代太空體系架構(gòu)”以更好地支持美國國家安全太空戰(zhàn)略和國防戰(zhàn)略。盡管SDA未來的太空架構(gòu)由小型衛(wèi)星構(gòu)成，但不影響美國繼續(xù)使用和建造大型精密衛(wèi)星。以目前小衛(wèi)星的發(fā)展狀況來看，未來小衛(wèi)星將會為美國軍用衛(wèi)星架構(gòu)帶來如下好處：一是顯著提高效費比。相比于大衛(wèi)星，小衛(wèi)星發(fā)射成本在全壽命周期成本中占比高。未來衛(wèi)星發(fā)射成本大幅下降后，小衛(wèi)星、大星座的軍用衛(wèi)星架構(gòu)具有更好的成本效益；二是戰(zhàn)時具有更好的生存力。許多國家已經(jīng)擁有并且正在發(fā)展反衛(wèi)星能力，對美國衛(wèi)星能力構(gòu)成嚴重威脅，而利用小衛(wèi)星構(gòu)成大星座，增加反衛(wèi)星方必須應(yīng)對的衛(wèi)星數(shù)量，使得攻擊衛(wèi)星的任務(wù)更加復(fù)雜，有助于應(yīng)對反衛(wèi)星威脅，提高衛(wèi)星系統(tǒng)的生存力；三是具有最為經(jīng)濟有效的戰(zhàn)時補充能力。大衛(wèi)星成本高昂，難以大量采購作為戰(zhàn)時儲備，其發(fā)射設(shè)施戰(zhàn)時生存能力較弱。采購小衛(wèi)星作為戰(zhàn)時儲備，具有成本和發(fā)射等方面的優(yōu)勢，也具有更好的星座重構(gòu)能力[2]。

隨著當今世界太空競爭加劇，長期以來美國獨霸太空的格局正在發(fā)生變化，與此相適應(yīng)，美國太空發(fā)展理念與思路也在調(diào)整轉(zhuǎn)型。美國改變以往以大型復(fù)雜單星為主的模式，建立以組網(wǎng)分布式小衛(wèi)星為主的太空系統(tǒng)，由多顆小衛(wèi)星及相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成一個閉環(huán)系統(tǒng)，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取、信息處理、應(yīng)用分析，并向不同用戶分發(fā)，完成特定功能。美國國防部先進研究計劃局(DARPA)一直在思考完成太空任務(wù)更好的方法與途徑，當今日益發(fā)展的商業(yè)航天吸引了DARPA的視線，DARPA陸續(xù)立項支持了包括“黑杰克”(Blackjack)等在內(nèi)的多個航天創(chuàng)新項目。通過“黑杰克”項目，DARPA將建立一個可擴展的低地球軌道(LEO)衛(wèi)星星座，把傳感器連在一起，為全世界選定的用戶提供持續(xù)的全球覆蓋能力。

本文分析了基于小衛(wèi)星技術(shù)、快速發(fā)射技術(shù)和人工智能等技術(shù)發(fā)展的美國下一代太空體系架構(gòu)的設(shè)計、建設(shè)情況，借鑒DARPA“黑杰克”項目的演示驗證，構(gòu)建更加靈活、彈性、敏捷的美國“下一代太空體系架構(gòu)”，并針對我國探索利用日益發(fā)展的商業(yè)衛(wèi)星星座服務(wù)于國家太空能力建設(shè)，提出了啟示與建議。

1 美國“下一代太空體系架構(gòu)”的設(shè)計

為保持美國在太空領(lǐng)域的絕對優(yōu)勢，贏得未來太空競爭，發(fā)展靈活、彈性、敏捷的軍用衛(wèi)星星座已成為其必然的戰(zhàn)略選擇。2019年3月，美國正式成立SDA，主要職責(zé)是加速發(fā)展和部署新的軍事航天能力，確保美軍在太空的技術(shù)和軍事優(yōu)勢。2019年7月1日，SDA發(fā)布了第一份信息征詢書，將下一代太空體系建設(shè)的軍事需求明確指向了導(dǎo)彈防御和太空對抗。美國的戰(zhàn)略重心正轉(zhuǎn)向大國競爭，現(xiàn)有的太空架構(gòu)和裝備無法保持其在太空絕對的優(yōu)勢，尤其是在一些國家反衛(wèi)星武器、網(wǎng)絡(luò)攻擊和共軌航天器不斷發(fā)展的情況下，以大型航天器為主的太空體系一旦被摧毀，難以短時間內(nèi)補充，也就是彈性上存在不足。另外美軍現(xiàn)有的太空架構(gòu)和裝備無法應(yīng)對新興威脅，尤其是高超聲速武器，現(xiàn)役的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星無法有效提供及時預(yù)警和跟蹤[3]。美國下一代太空體系將更多地利用基于小衛(wèi)星的星座，代替現(xiàn)有的少量的、大型高價值衛(wèi)星，以提高天基系統(tǒng)的靈活性、抗毀傷能力。SDA當前的任務(wù)是迅速開發(fā)和部署基于威脅驅(qū)動的“下一代太空體系架構(gòu)”，以對抗對手的太空系統(tǒng)能力。為實現(xiàn)這一目標，SDA采用了一種靈活的方法來快速開發(fā)一個多功能的小衛(wèi)星星座，以應(yīng)對當前和新出現(xiàn)的威脅，并加速推進商用低軌衛(wèi)星資源在軍事領(lǐng)域的融合和應(yīng)用。盡管SDA的“下一代太空體系架構(gòu)”由小衛(wèi)星構(gòu)成，但不影響美軍繼續(xù)使用和建造大型精密衛(wèi)星。短期內(nèi)，SDA的目標是擴大美軍現(xiàn)有的項目，或為在這些衛(wèi)星系統(tǒng)無法使用時提供備用系統(tǒng)。太空威脅變化的速度極快，因此開發(fā)時間超過10～15年的太空系統(tǒng)屆時將失去意義。SDA希望新系統(tǒng)能夠更快地進入太空，然后通過軟件更新或發(fā)射新的小衛(wèi)星進行定期升級。SDA發(fā)布的第一份信息征詢書中闡述了到2024年運行上百顆衛(wèi)星的“下一代太空體系架構(gòu)”具有以下8項能力[3]。

(1)對先進導(dǎo)彈目標的持續(xù)全球監(jiān)視。

(2)針對先進導(dǎo)彈威脅的預(yù)警、跟蹤、指示。

(3)GPS拒止環(huán)境下的定位、導(dǎo)航和授時(PNT)能力。

(4)全球近實時空間態(tài)勢感知。

(5)發(fā)展太空威懾能力。

(6)快速響應(yīng)、彈性的通用地面基礎(chǔ)設(shè)施。

(7)跨域、網(wǎng)絡(luò)化、與節(jié)點無關(guān)的指揮控制與通信能力，包括核指揮、控制與通信。

(8)基于人工智能的大規(guī)模、低延遲、持續(xù)性全球監(jiān)控能力。

建議的太空體系架構(gòu)由7層組成[4]。

(1)跟蹤層，提供防御先進導(dǎo)彈(包括高超聲速武器)威脅的天基目標探測、預(yù)警、跟蹤與指示。

(2)導(dǎo)航層，提供GPS拒止環(huán)境下的定位、導(dǎo)航與授時(PNT)能力，增強太空對抗條件下的聯(lián)合作戰(zhàn)保障能力。

(3)威懾層，提供地月空間范圍的目標態(tài)勢感知與快速進出與機動，以應(yīng)對太空攻防提出的挑戰(zhàn)。

(4)作戰(zhàn)管理層，提供基于分布式人工智能的戰(zhàn)場管理、指揮、控制與通信，包括星上智能自主任務(wù)規(guī)劃、數(shù)據(jù)處理、加密分發(fā)等，為戰(zhàn)術(shù)用戶直接提供太空信息支援。作戰(zhàn)管理層向太空智能化發(fā)展，進一步增強天基信息支援聯(lián)合作戰(zhàn)的時效性和便捷性。

(5)傳輸層，提供全球范圍全天候、全天時不間斷、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸與通信，提供天地之間、不同功能層衛(wèi)星之間、同一功能層不同衛(wèi)星之間的互聯(lián)互通，構(gòu)成下一代太空體系的技術(shù)基礎(chǔ)與共性支撐。

(6)監(jiān)管層，全天候、全天時監(jiān)控時敏目標，為射前攻擊敵導(dǎo)彈發(fā)射架、雷達站、指揮節(jié)點提供關(guān)鍵保障。

(7)支持層，提供大規(guī)模小衛(wèi)星星座快速機動發(fā)射測控的運載系統(tǒng)與地面設(shè)施，部署便攜式、系列化、智能化衛(wèi)星應(yīng)用終端，為靈活、彈性、敏捷的在軌系統(tǒng)提供配套的地面系統(tǒng)支持，確保對抗條件下小衛(wèi)星星座的快速補充與更新，提高衛(wèi)星大規(guī)模地面應(yīng)用效能。

“下一代太空體系架構(gòu)”將整合國防部及航天工業(yè)的下一代太空能力。由數(shù)百顆小衛(wèi)星組成的星座由于部署分散、成本低、補充快捷，具有很強的抗毀和抗打擊能力，可以顯著提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行能力，以應(yīng)對當前及新出現(xiàn)的威脅，對抗對手的挑戰(zhàn)或?qū)崿F(xiàn)太空系統(tǒng)拒止。表1為美國“下一代太空體系架構(gòu)”分層與可提供的能力對應(yīng)表[4]。

1)跟蹤層

威脅：跟蹤跨域?qū)κ值南冗M導(dǎo)彈及其他攻擊載體(包括高超聲速滑翔飛行器)。

能力需求：擁有高靈敏度以探測并跟蹤重要目標；良好的時空分辨率及視線；星載處理，能夠向作戰(zhàn)人員發(fā)送低延遲信息；全球覆蓋；立體跟蹤；擁有多種軌道和平面，實現(xiàn)星座級彈性；與高空持久紅外系統(tǒng)和導(dǎo)彈防御火控系統(tǒng)互操作；衛(wèi)星可搭載多種有效載荷。

架構(gòu)：基于DARPA“黑杰克”項目開展，是一種可以隨時擴展或補充的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，可以提供7×24 h的全球數(shù)據(jù)和通信服務(wù)。實現(xiàn)對先進導(dǎo)彈威脅及其他攻擊載體(包括高超聲速滑翔飛行器)的探測、預(yù)警、跟蹤、瞄準和指示。將采用類似美國導(dǎo)彈防御局(MDA)“高超聲速與彈道跟蹤天基傳感器”(HBTSS)系統(tǒng)的設(shè)計，以檢測并跟蹤高超聲速威脅，同時還將增加跟蹤彈道導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部的能力，增強美國空軍下一代“過頂持續(xù)紅外”導(dǎo)彈預(yù)警星座的能力。

關(guān)鍵挑戰(zhàn)：光學(xué)元件、焦平面陣列、高性能處理器及制冷器的大批量生產(chǎn)，在近地實現(xiàn)先進任務(wù)數(shù)據(jù)處理等。

表1 美國“下一代太空體系架構(gòu)”分層與可提供的能力對應(yīng)表Table 1 Layered structure and afforded capability of US next generation space architecture

2)導(dǎo)航層

任務(wù)：綜合衛(wèi)星PNT算法，尋求替代性GPS解決方案，彌補現(xiàn)有GPS的能力。

能力需求：利用星間光學(xué)鏈路(OISL)在星座所有衛(wèi)星之間交換高速數(shù)據(jù)并進行測距和授時。SDA還計劃使用射頻交鏈作為備用。這兩種交鏈技術(shù)都有望產(chǎn)生高質(zhì)量的單向/雙向星間距離/時間測量。

重點領(lǐng)域：導(dǎo)航層的“軌道和時鐘確定應(yīng)用程序”(OCDA)可處理來自各種PNT源的輸入，如GPS、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、星跟蹤器、時鐘，以及最關(guān)鍵的衛(wèi)星交鏈測距和授時測量。在GPS測量不可用或不可信時，OCDA也能夠運行。根據(jù)有效載荷的需要，每個平臺有效載荷系統(tǒng)可以使用不同預(yù)測間隔(從分鐘到天)的OCDA數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)還將提供給地面衛(wèi)星星座管理，并支持特殊分析。

3)威懾層

任務(wù)：提供太空態(tài)勢感知，探測和跟蹤太空物體，威懾對手從而保護自己的衛(wèi)星不受攻擊。作戰(zhàn)范圍從低軌道、地球靜止軌道擴大延伸到更高更遠的地月空間。

能力需求： 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，提升太空態(tài)勢感知體系的彈性，增強對敵方攻擊的威懾能力。

架構(gòu)：2條大偏心率、高傾角(HE/HI)軌道面(部署2～4顆衛(wèi)星)；140條作為節(jié)點的擴散近地軌道；地月系統(tǒng)拉格朗日點L1/L4(部署太空指揮控制系統(tǒng))；地月拉格朗日點L2及月球星座(待定)， 此外還包括3個先進地月空間機動飛行器[5]。

關(guān)鍵挑戰(zhàn)：目標/背景特征；先進地月空間機動飛行器的軌道基地和軌道動力學(xué)；星上處理；大數(shù)據(jù)技術(shù)；人工智能和云計算；與傳輸層通信；與作戰(zhàn)部隊集成。

后續(xù)計劃：2022財年，部署2～4顆大偏心率、高傾角軌道；2023財年，部署L1節(jié)點系統(tǒng)；2025財年，部署多顆近地軌道衛(wèi)星；2026財年，部署L4節(jié)點系統(tǒng)；2027財年，部署月球星座。

4)作戰(zhàn)管理層

任務(wù)：提供硬件和軟件框架，以支持各種跨層的任務(wù)處理、算法和應(yīng)用，支持包括天基指揮控制、任務(wù)分配和任務(wù)處理。處理后的數(shù)據(jù)將通過交鏈和下行鏈路及時分發(fā)給作戰(zhàn)人員和其他系統(tǒng)。飛行軟件可以在軌更新以適應(yīng)威脅和任務(wù)需求的不斷變化。

能力需求：將通過基于人工智能的指揮、控制和通信網(wǎng)絡(luò)，提供分布式作戰(zhàn)管理和通信(BMC3)能力，包括自主任務(wù)規(guī)劃，對采集數(shù)據(jù)的自主優(yōu)先級排序，星載數(shù)據(jù)處理、分發(fā)，向戰(zhàn)術(shù)用戶提供太空傳感器數(shù)據(jù)等，提升星座自主水平，同時減少對地面系統(tǒng)的依賴，為作戰(zhàn)計劃任務(wù)提供更多支持并實現(xiàn)更高程度的自動化。

重點領(lǐng)域：低延遲在軌網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)；分布式指揮控制；用于戰(zhàn)斗管理和信息分發(fā)的先進人機接口；自動化調(diào)度優(yōu)化和傳感器任務(wù)分配；星載處理算法；支持任務(wù)遷移和在軌升級的軟件架構(gòu)；自主能力和人工智能；性能增強的星載處理硬件，將尺寸、質(zhì)量和功耗降至最低；增強戰(zhàn)斗管理功能模塊化程度和互操作性；作戰(zhàn)支援的訓(xùn)練概念和方法；情報產(chǎn)品的任務(wù)分配和利用；管理多個異構(gòu)計算架構(gòu)；改進在軌和地面處理平臺之間的數(shù)據(jù)存留和任務(wù)遷移策略。

架構(gòu)：具有能夠快速適應(yīng)威脅不斷變化的開放架構(gòu)，具備模塊化、可擴展(多任務(wù)和多有效載荷)、自構(gòu)建、自修復(fù)、持續(xù)學(xué)習(xí)等特性。

后續(xù)計劃：2021財年開發(fā)相關(guān)的軟硬件測試平臺(HITL/SITL)，2022～2023財年開始向彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的指揮控制戰(zhàn)斗管理與通信(C2BMC)系統(tǒng)提供指揮控制信息，通過戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈提供超視距瞄準支持；2024～2025財年通過傳統(tǒng)戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈向90%列裝的武器系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。

5)傳輸層

任務(wù)：傳輸層是SDA正在開發(fā)的美國“下一代太空體系架構(gòu)”的骨干，旨在為全球范圍內(nèi)的作戰(zhàn)人員應(yīng)用提供可靠、靈活、低延遲的軍事數(shù)據(jù)和連接。

關(guān)鍵領(lǐng)域：SDA確認了傳輸層開發(fā)的一些關(guān)鍵領(lǐng)域，包括綜合服務(wù)廣播(IBS)、Link16(16號數(shù)據(jù)鏈)、星間光鏈路(OISL)及組網(wǎng)等。

后續(xù)計劃： 2022財年開始部署20顆衛(wèi)星，2023財年，部署星間光鏈路(OISL)系統(tǒng)，形成射頻鏈路與光學(xué)鏈路共存的格局，2024財年衛(wèi)星數(shù)量將超過150顆，直到2026財年運行近1000顆衛(wèi)星，將為地面、海上與空中平臺提供衛(wèi)星通信能力。低軌星座中，每顆衛(wèi)星將有4條光學(xué)鏈路，分別與同軌道的兩顆衛(wèi)星和異軌道的兩顆衛(wèi)星進行通信。

6)監(jiān)管層

任務(wù)：對所有已識別時間關(guān)鍵目標的全天候監(jiān)管。

能力需求：將合作伙伴傳感器任務(wù)的海量目標數(shù)據(jù)從地面終端傳遞數(shù)據(jù)，完成地面處理和融合，創(chuàng)建火力解決方案并通過Link16分發(fā)到戰(zhàn)術(shù)邊緣。

架構(gòu)：監(jiān)管層將依靠傳輸層在全球范圍內(nèi)為作戰(zhàn)人員平臺提供低延遲連接。監(jiān)管層將在太空和地面運行。地面融合涉及更多計算密集型應(yīng)用，而星載應(yīng)用將得到簡化并提供自動化操作。SDA將部署超過200顆衛(wèi)星與傳感器，對關(guān)鍵時敏目標進行實時跟蹤。

后續(xù)計劃：2021財年，關(guān)鍵技術(shù)驗證；2023財年，建設(shè)初始星座；2024-2026財年，持續(xù)建設(shè)以完善架構(gòu)。

7)支持層

任務(wù)：提供大規(guī)模的地面指揮控制設(shè)施和用戶終端及快速響應(yīng)的發(fā)射服務(wù)，確保地面系統(tǒng)的生存能力，支撐天基系統(tǒng)快速補網(wǎng)。

從美國“下一代太空體系架構(gòu)”的分層結(jié)構(gòu)與提供的能力可以看出，跟蹤層與監(jiān)管層主要服務(wù)于導(dǎo)彈防御作戰(zhàn)，特別針對高超聲速飛行器的全程目標探測、跟蹤與指示；導(dǎo)航層與威懾層主要面向太空攻防對抗，作戰(zhàn)范圍從低軌道、地球靜止軌道擴大延伸到更高更遠的地月空間；作戰(zhàn)管理層面向太空智能化發(fā)展，進一步增強天基信息支援聯(lián)合作戰(zhàn)的時效性和便捷性；傳輸層提供天地之間、不同功能層衛(wèi)星之間、同一功能層不同衛(wèi)星之間的互聯(lián)互通，構(gòu)成下一代太空體系的技術(shù)基礎(chǔ)與共性支撐；支持層提供大規(guī)模小衛(wèi)星星座的快速發(fā)射、測控與應(yīng)用支持，確保對抗條件下小衛(wèi)星星座的快速補充與更新，提高衛(wèi)星大規(guī)模地面應(yīng)用效能。

2 美國“下一代太空體系架構(gòu)”的建設(shè)

2.1 傳輸層的建設(shè)

傳輸層由空間段和地面段(主要由政府提供)組成?？臻g段包括一個由20顆衛(wèi)星組成的異構(gòu)星座。地面段位于美國海軍研究實驗室布魯瑟姆(Blossom)跟蹤設(shè)施(BPTF)的衛(wèi)星運行中心。傳輸層0期星座包含兩個近極軌軌道面，軌道高度為1000 km，傾角在80°～100°之間。每個軌道面上的衛(wèi)星分為兩組：A組衛(wèi)星提供連接整個星座的完整網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，B組衛(wèi)星通過綜合廣播系統(tǒng)(IBS)和Link16支持平面交鏈和任務(wù)通信。A組衛(wèi)星在軌道面上均勻分布，可以支持與地面的連續(xù)通信和雙向交鏈。B組呈“簇”狀，可支持在多個時間段內(nèi)對某一戰(zhàn)區(qū)的連續(xù)覆蓋[6]。

2020年8月31日，SDA選擇洛馬公司和約克空間系統(tǒng)公司為其傳輸層0期建造衛(wèi)星，兩家公司各自負責(zé)提供10顆衛(wèi)星。每批10顆衛(wèi)星分成兩種類型，10顆中的7顆配備4條光學(xué)交叉鏈路，另外3顆配備2條光學(xué)交叉鏈路和2條下行鏈路。帶有4條光學(xué)交叉鏈路的衛(wèi)星在飛行過程中能與不同軌道面或完全不同軌道上的衛(wèi)星通信。擁有2條光學(xué)交叉鏈路的衛(wèi)星還必須有兩個發(fā)射器連接到Link16網(wǎng)絡(luò)，軍方使用Link16在數(shù)百個武器系統(tǒng)之間共享數(shù)據(jù)。這些衛(wèi)星將構(gòu)成SDA計劃傳輸層的一部分。該天基網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)將構(gòu)成美國國防部聯(lián)合全域指揮控制(Joint All-Domain Command and Control，JADC2)的空間部分，是美軍連接在軌傳感器和地面發(fā)射器計劃的關(guān)鍵。SDA計劃在2022財年第4季度將傳輸層0期衛(wèi)星送入軌道。

根據(jù)2020年5月1日的招標合同，SDA的傳輸層0期有6個目標[7]。

(1)演示通過光學(xué)交叉鏈路網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)向作戰(zhàn)人員傳輸?shù)脱舆t數(shù)據(jù)。

(2)演示通過傳輸層將數(shù)據(jù)從天基傳感器傳送到作戰(zhàn)人員的能力。

(3)演示有限的戰(zhàn)斗管理功能。

(4)將一體化的廣播系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通過新一代無線網(wǎng)絡(luò)傳送給作戰(zhàn)人員。

(5)在網(wǎng)絡(luò)上近實時地存儲、中繼和傳輸Link16數(shù)據(jù)鏈。

(6)運行一個獨立于GPS的授時系統(tǒng)。

未來的空間傳輸層將包括數(shù)百顆小衛(wèi)星，極大程度地利用了“黑杰克”項目以及商業(yè)低軌寬帶互聯(lián)網(wǎng)星座的成果，開展衛(wèi)星批量研制工作，每顆衛(wèi)星將配備星間鏈路和備份的星地鏈路。SDA還計劃在傳輸層中開發(fā)“嵌入的子系統(tǒng)”，提供導(dǎo)彈預(yù)警等額外能力。構(gòu)建的傳輸層將為全球任意兩點之間提供超低延時的數(shù)據(jù)通信服務(wù)，支持美作戰(zhàn)管理、指揮、控制和通信能力的進一步升級。

美國SDA計劃從傳輸層0期開始每兩年一次向聯(lián)合作戰(zhàn)部隊交付傳輸層能力，規(guī)劃如下[8]。

(1)“風(fēng)險降低演示”(2020-2021財年)：完成LEO軌道星間光鏈路(OISL)實驗；在小衛(wèi)星上演示光學(xué)交鏈及下行鏈路，包括到戰(zhàn)術(shù)用戶的低延遲下行鏈路。

(2)“0期能力”(2022-2023財年)：實現(xiàn)定期區(qū)域接入低延遲數(shù)據(jù)連接；并實現(xiàn)與地面基礎(chǔ)設(shè)施的全球鏈接。

(3)“1期能力”(2024-2025財年)：實現(xiàn)高緯度地區(qū)之外的持久區(qū)域接入低延遲數(shù)據(jù)連接——具備全網(wǎng)絡(luò)化指揮控制通信(Full Networking Command,Control and Communication，F(xiàn)NC3)下行鏈路。SDA計劃在2024財年第4季度再推出150顆衛(wèi)星，并于2025財年向美國天軍移交。

2.2 跟蹤層、監(jiān)管層的建設(shè)

跟蹤層可實現(xiàn)對先進導(dǎo)彈威脅及其他攻擊載體(包括高超聲速滑翔飛行器)的探測、預(yù)警、跟蹤、瞄準和指示。監(jiān)管層可對已識別時間敏感目標(TCT)進行全天候、全時段的持續(xù)監(jiān)視，實現(xiàn)對對手導(dǎo)彈系統(tǒng)、指揮控制節(jié)點、雷達站等關(guān)鍵資產(chǎn)進行發(fā)射前攻擊。SDA目前正在設(shè)計其首個用于寬帶通信、探測和跟蹤高超聲速導(dǎo)彈的低地球軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。SDA于2020年5月發(fā)布了征求建議書，設(shè)計和建造隸屬于“下一代太空體系架構(gòu)”跟蹤層的前8顆集成紅外傳感器的寬視場衛(wèi)星，可探測和跟蹤機動的高超聲速導(dǎo)彈。SDA計劃在2022財年或2023財年前部署導(dǎo)彈預(yù)警天基網(wǎng)絡(luò)的早期版本，包括約70顆寬視場衛(wèi)星和可提供更詳細跟蹤數(shù)據(jù)的中視場衛(wèi)星，使作戰(zhàn)人員可以利用數(shù)據(jù)進行試驗，并將數(shù)據(jù)納入到作戰(zhàn)計劃中[9]。

現(xiàn)在面對高超聲速導(dǎo)彈武器等新型裝備的面世，美國需要通過發(fā)展天基跟蹤層來提供先進導(dǎo)彈目標的持續(xù)全球監(jiān)視和先進導(dǎo)彈威脅的預(yù)警、跟蹤、指示，這些衛(wèi)星需要跨多個軌道平面鏈接，以便對所有潛在威脅進行連續(xù)的全覆蓋；低軌道衛(wèi)星更接近來犯武器，能生成高質(zhì)量的目標軌跡；另外，低軌道衛(wèi)星有足夠多的數(shù)量，至少有兩顆衛(wèi)星可以在任何時間發(fā)現(xiàn)來襲武器，從而提供準確反映威脅位置與速度所必需的三維視圖；絕大多數(shù)信息可在軌道上進行處理，融合來自多個航天器的信息，再將詳細信息直接發(fā)送給“射手”，以便減少延遲時間，是縮短“殺傷鏈”的最有效方法[10]。

2.3 導(dǎo)航層的建設(shè)

在拒止或降級環(huán)境中，SDA將利用來自低軌衛(wèi)星的定位和授時數(shù)據(jù)來驗證或替代GPS。SDA希望在GPS不可用的情況下，利用大量低軌衛(wèi)星進行導(dǎo)航。隨著對手逐漸開發(fā)出能夠干擾或欺騙GPS信號的工具，美國軍方已優(yōu)先考慮為作戰(zhàn)人員提供定位、導(dǎo)航和授時(PNT)數(shù)據(jù)的備用來源。太空體系架構(gòu)的數(shù)據(jù)傳輸層可用于從衛(wèi)星向地面用戶傳輸定位和授時數(shù)據(jù)，而無需另外專用的在軌PNT衛(wèi)星系統(tǒng)。在衛(wèi)星之間建立了交叉鏈路后，就可以進行授時傳輸，在衛(wèi)星層面獲得很好的授時信息。一旦擁有了面向任意系統(tǒng)的開放通信，就可以與多個衛(wèi)星進行通信，提供了另一種獲得導(dǎo)航的方式，即利用現(xiàn)有通信系統(tǒng)獲得獨立于任何其他用戶設(shè)備的導(dǎo)航[11]。

2.4 支持層的建設(shè)

支持層能提供大規(guī)模的地面指揮控制設(shè)施和用戶終端及快速響應(yīng)的發(fā)射服務(wù)。在操作層面，增強太空架構(gòu)的彈性包括更加注重低軌星座的建設(shè)，以替代或備份以往使用單顆高價值衛(wèi)星的做法。因為當對手具備反衛(wèi)星能力時，單顆衛(wèi)星的偵察和通信能力再強也很難滿足生存性要求，不如由大量小衛(wèi)星組成星座，并準備大量休眠的備份衛(wèi)星。這樣即使部分衛(wèi)星被反衛(wèi)星武器擊毀，整個星座的效能也不會受到明顯影響，同時還要大力發(fā)展快速發(fā)射和快速在軌補充能力。

2.5 利用商業(yè)能力支持太空體系架構(gòu)

SDA利用現(xiàn)有商業(yè)能力支持太空體系架構(gòu)的全面解決方案，如支持多個有效載荷和軟件應(yīng)用程序的平臺，以及能在多個平臺上集成的有效載荷或軟件。未來國防太空體系架構(gòu)所需的衛(wèi)星并不都由SDA建造，許多合作伙伴都在開發(fā)國防太空能力，SDA將把這些能力納入自身架構(gòu)中。先進的極高頻系統(tǒng)、下一代持續(xù)過頂紅外項目(OPIR)、寬帶全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)和GPS等關(guān)鍵項目都不在SDA開發(fā)的架構(gòu)之內(nèi)。

太空探索技術(shù)(SpaceX)公司2015年提出了“星鏈計劃”，計劃在2019-2024年間發(fā)射約1.2萬顆衛(wèi)星，組成“星鏈”網(wǎng)絡(luò)，以構(gòu)建一個巨型三層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。盡管SpaceX官方宣稱“星鏈計劃”以民用為主，但其與美軍方密切相連[12]?！靶擎溣媱潯庇兄鴿撛诘能娛掠猛?，其在作戰(zhàn)方面具有以下特點。

(1)可以對目標進行長時間的偵察。

(2)實時傳輸高精度畫面給指揮所及各個作戰(zhàn)單位。

(3)實時控制導(dǎo)彈，精準打擊目標。

美國北方司令部已經(jīng)要求國會撥款1.3億美元，以探索利用美國太空探索技術(shù)公司的“星鏈”和一網(wǎng)公司的“一網(wǎng)”星座，為北極地區(qū)的作戰(zhàn)平臺和人員提供通信服務(wù)的可行性，2020年底之前利用“星鏈”星座實現(xiàn)了北極地區(qū)初步的寬帶通信能力。到目前為止,它已經(jīng)部署了大約960顆星鏈衛(wèi)星。“星鏈”網(wǎng)絡(luò)需要通過24次發(fā)射來實現(xiàn)對幾乎所有有人居住區(qū)域的覆蓋。公司眼下正以每天6顆的速度建造“星鏈”衛(wèi)星，擬每隔兩至三周就做一次組網(wǎng)發(fā)射，直至建成由約1440顆衛(wèi)星構(gòu)成的初期網(wǎng)絡(luò)。美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)已批準太空探索公司最終運營近1.2萬顆“星鏈”衛(wèi)星，以向全球各地提供高速、低時延上網(wǎng)服務(wù)。

亞馬遜公司2019年向FCC審請了“柯伊伯項目”的衛(wèi)星寬帶項目，在590～630 km之間的98個軌道面上部署3236顆衛(wèi)星，以實現(xiàn)全球?qū)拵Ц采w的目標。

2020年5月26日，一網(wǎng)公司向FCC提交了向低地球軌道發(fā)射近4.8萬顆衛(wèi)星的申請。同日，SpaceX公司也向FCC提交了3萬顆衛(wèi)星的發(fā)射申請，這些衛(wèi)星將與SpaceX公司此前已獲批的近1.2萬顆衛(wèi)星共同組成“星鏈”星座。

從官方到民間合作，美國在太空領(lǐng)域搶先布局，部署周全，這表明了美國下一代太空體系架構(gòu)的設(shè)計突出寄軍于商的特點，商業(yè)托管軍用載荷會成為美軍太空體系彈性發(fā)展的重要方式之一[13]。

3 利用“黑杰克”項目進行演示驗證

“黑杰克”項目是一個低地球軌道衛(wèi)星星座項目，旨在開發(fā)并演示一種針對一系列新型威脅的能夠覆蓋全球的衛(wèi)星星座，能同時跟蹤多種威脅，為美國國家安全提供更迅速、更早期的預(yù)警。DARPA于2018年2月啟動該項目，構(gòu)建一個包含幾十至數(shù)百顆衛(wèi)星的小型軍事通信與監(jiān)視衛(wèi)星星座，以滿足指揮控制、情報監(jiān)視與偵察(ISR)、戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)等各種需要。項目將研發(fā)并驗證一些關(guān)鍵的支撐技術(shù)，以便在低軌構(gòu)建一種全球性的高速主干網(wǎng)絡(luò)。研發(fā)重點內(nèi)容是商業(yè)化衛(wèi)星平臺以及低成本、可更換的有效載荷，要求較短的設(shè)計周期并能夠進行頻繁技術(shù)升級。商業(yè)化衛(wèi)星平臺將采用基于開放架構(gòu)的電氣、軟件和網(wǎng)狀網(wǎng)接口控制，為低軌運行數(shù)十種或數(shù)百種不同類型的軍用衛(wèi)星有效載荷創(chuàng)造條件。

“黑杰克”項目有3個主要目標：一是研發(fā)有效載荷和任務(wù)層面的自主軟件，將采用分布式的在軌決策處理器，能夠在軌進行數(shù)據(jù)處理，在軌自主運行并執(zhí)行共同任務(wù)；二是運用先進的商業(yè)制造能力，如使用商業(yè)現(xiàn)貨(COTS)類零部件，減少對每個航天器的篩選和驗收測試，以及降低對航天器壽命的預(yù)期；三是在低軌演示驗證衛(wèi)星有效載荷，其能力與當前地球同步軌道系統(tǒng)相當，而單顆衛(wèi)星的成本低于600萬美元。

項目的目標是發(fā)展由60～200顆衛(wèi)星組成的星座，運行高度500～1300 km。項目將設(shè)立一個操作中心管理所有的衛(wèi)星及有效載荷，但星座有能力在沒有操作中心的情況下運行30天?！昂诮芸恕表椖啃l(wèi)星的有效載荷數(shù)據(jù)處理將在軌完成，無需地面數(shù)據(jù)處理的支持。由兩軌道平面各10顆衛(wèi)星組成的20顆衛(wèi)星的星座將在2021財年或2022財年飛行，展示其低成本傳感器、實時在軌有效載荷處理、使用商業(yè)數(shù)據(jù)傳輸層的低延遲全球連接以及自主運行能力。DARPA設(shè)想將軌道上的LEO衛(wèi)星數(shù)量從覆蓋一個地理區(qū)域數(shù)小時的20顆增加到數(shù)百顆，組成覆蓋整個地球的完整星座[14]。

3.1 “黑杰克”項目衛(wèi)星的控制系統(tǒng)

“黑杰克”項目將采用開放式的架構(gòu)標準和系統(tǒng)控制，可輕松插入第三方軟硬件，包括天基有效載荷和托管應(yīng)用、通信設(shè)備以及地面用戶設(shè)備和軟件。

為了降低集成風(fēng)險，項目將為“黑杰克”衛(wèi)星節(jié)點開發(fā)一種稱為“賭場老板”(Pit Boss)的航電單元，它配備有高速處理器和加密設(shè)備，功能相當于一個通用網(wǎng)絡(luò)和電氣接口。Pit Boss還將提供一種任務(wù)級自主功能，管理“黑杰克”項目的衛(wèi)星和地面用戶之間的通信，提供平臺測控鏈路，并對有效載荷數(shù)據(jù)進行加密。Pit Boss在軌云網(wǎng)絡(luò)將提供星座級和節(jié)點級指揮控制、健康監(jiān)測與恢復(fù)、星間數(shù)據(jù)管理以及在軌資源調(diào)度。每一個“黑杰克”項目衛(wèi)星節(jié)點都將搭載Pit Boss硬件和軟件[15]。

Pit Boss是一個自主的協(xié)同任務(wù)管理系統(tǒng)，將促進關(guān)鍵信息的收集和處理并分發(fā)給戰(zhàn)術(shù)用戶。該系統(tǒng)支持星座的自主功能，采用先進的體系結(jié)構(gòu)和加密技術(shù)，自動收集和處理整個星座的數(shù)據(jù)，其主要的創(chuàng)新點在于能夠在軌道上處理數(shù)據(jù)。不僅 “黑杰克”項目中的每個衛(wèi)星傳感器能夠執(zhí)行機載處理，Pit Boss還能夠從每個單獨的傳感器獲取數(shù)據(jù)，將其融合并提供給需要的用戶，而不需要來自衛(wèi)星操作員的命令。Pit Boss將每個衛(wèi)星的控制系統(tǒng)連接起來，使其成為一個智能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

Pit Boss作為承擔(dān)“黑杰克”星座自主功能的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以相對低廉的研發(fā)成本，集成任務(wù)執(zhí)行、數(shù)據(jù)處理與傳輸、加密通信等多種能力，在技術(shù)方面具有突破性意義。

3.2 “黑杰克”項目面臨的挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)傳輸層：傳輸層衛(wèi)星是太空體系架構(gòu)的支柱，“黑杰克”項目衛(wèi)星星座的關(guān)鍵是建立一個數(shù)據(jù)傳輸層，不僅可以在軌道衛(wèi)星之間傳輸信息，還可以融合多個衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，以提供目標選取解決方案，發(fā)送給作戰(zhàn)人員或武器系統(tǒng)。此外，SDA正在構(gòu)建的跟蹤高超聲速武器的跟蹤層，軌道上的數(shù)據(jù)傳輸和融合將是高超聲速武器防御中最難解決的問題[16]。SDA采用每兩年螺旋式上升方式，不斷增加更多具有新功能的衛(wèi)星。

周期：美國即將打造的“下一代太空體系架構(gòu)”，可以實現(xiàn)商業(yè)衛(wèi)星平臺與軍用有效載荷的集成，縮短集成周期，從而能迅速地部署包括先進導(dǎo)彈威脅探測、識別以及跟蹤等各項能力，提供定位、導(dǎo)航與授時，以及提供天基地面移動目標指示，以跟上威脅的發(fā)展變化，目標是采用含發(fā)射在內(nèi)的每顆花費不到1000萬美元的衛(wèi)星建設(shè)起每兩三年就能翻新一次的星座，“黑杰克”項目是邁向這一愿景的第一步[17]。

有效載荷：“黑杰克”項目使用民用平臺搭載軍用有效載荷，民用平臺能承載的有效載荷尺寸、質(zhì)量、功耗都受到限制，而在功能上又需要與現(xiàn)有的軍用通信網(wǎng)絡(luò)基本一致。項目的遠期愿景是發(fā)射幾百至上千顆衛(wèi)星，需要開發(fā)大量的有效載荷。因此，“黑杰克”項目要先建立一個有效載荷生態(tài)系統(tǒng)，可匹配多種民用平臺。為構(gòu)建該生態(tài)系統(tǒng)，有效載荷開發(fā)人員必須進行一般化的初始設(shè)計，以涵蓋多種類型的商品化平臺，在深入設(shè)計階段，再將有效載荷與平臺相匹配，以開發(fā)大量有效載荷。“黑杰克”項目的技術(shù)更新周期很短，每兩至三年就需要對有效載荷進行更新，因此有效載荷還應(yīng)具有開放式架構(gòu)，可在太空中進行算法更新。如何設(shè)計尺寸、質(zhì)量、功耗和成本，同時具有相對完整功能，且能適配民用平臺的有效載荷，將是本項目的技術(shù)重點。

3.3 “黑杰克”項目演示驗證

“黑杰克”項目研究將多個衛(wèi)星層和有效載荷整合成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)收集和分發(fā)體系，這些衛(wèi)星層和有效載荷包括過頂持續(xù)紅外(OPIR)傳感器、PNT、GPS增強、射頻(RF)和光戰(zhàn)術(shù)通信，戰(zhàn)術(shù)情報、監(jiān)視與偵察有效載荷，全天候多域定位、識別、表征以及跟蹤等。根據(jù)SDA發(fā)布的“下一代太空體系架構(gòu)”信息征詢書，近期SDA的目標是開發(fā)由網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)組成的傳輸層，用于低軌道通信和數(shù)據(jù)傳輸，而該傳輸層將嚴重依賴DARPA的“黑杰克”項目。SDA希望圍繞該項目建立子星座，滿足已確定的導(dǎo)彈防御預(yù)警、導(dǎo)航定位和授時替代服務(wù)等需求。DARPA的“黑杰克”項目主要驗證先進的衛(wèi)星星座自主運行和太空網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。演示任務(wù)將與其他任務(wù)一起發(fā)射，包括搭載超級計算機處理芯片的立方體衛(wèi)星曼陀羅-1(Mandrake-1)，以及攜帶光學(xué)星間鏈路的小型衛(wèi)星曼陀羅-2(Mandrake-2)，這些衛(wèi)星會構(gòu)成后續(xù)低軌光學(xué)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。擬發(fā)射的第3個有效載荷是一臺名為“通配符”(Wildcard)的軟件定義的無線電裝置，將試驗從低地軌道到戰(zhàn)術(shù)電臺的鏈路，但發(fā)射日期和發(fā)射用的火箭尚未確定。DARPA預(yù)計在2021年下半年通過共享發(fā)射整合部分軍用有效載荷，余下18顆將在2022財年發(fā)射[17]。

根據(jù)第一批發(fā)射和第二批發(fā)射衛(wèi)星的演示驗證情況，DARPA后續(xù)再進行多次發(fā)射，以擴展“黑杰克”項目衛(wèi)星星座。

3.4 “黑杰克”項目階段劃分

“黑杰克”項目分為3個階段[18]。

(1)確定民用航天器平臺和軍用有效載荷研發(fā)。

(2)詳細設(shè)計與集成階段，主要進行用于2顆衛(wèi)星在軌演示的平臺、有效載荷及控制單元的設(shè)計與集成。

(3)發(fā)射及在軌飛行試驗階段，本階段將交付2顆衛(wèi)星并與運載火箭進行集成。在2021財年發(fā)射兩顆衛(wèi)星并進行為期6個月的在軌飛行試驗。如果試驗成功，第3階段選取的平臺或載荷研發(fā)團隊將再交付18顆衛(wèi)星，完成雙平面衛(wèi)星系統(tǒng)演示。

3.5 “黑杰克”項目的主要目標

“黑杰克”項目將研發(fā)并驗證一些在低地球軌道進行衛(wèi)星組網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，重點是民用衛(wèi)星平臺和低成本、可互換、設(shè)計周期短、技術(shù)更新頻繁的軍用有效載荷，并對有效載荷進行優(yōu)化，使其適用于多個平臺。項目的主要目標如下[19]。

(1)研發(fā)有效載荷和任務(wù)級的自主軟件，采用自主在軌分布式?jīng)Q策處理器。有效載荷能夠自主運行，在軌進行數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)能夠根據(jù)高級系統(tǒng)指令，在軌自主執(zhí)行任務(wù)。

(2)為軍用有效載荷及航天器平臺研發(fā)并實現(xiàn)先進的民用制造能力?！昂诮芸恕表椖繉⑹褂蒙虡I(yè)成品部件進行高速制造，對單個航天器的驗收篩選流程進行了簡化，并降低對單個航天器壽命的預(yù)期。

(3)在近地軌道演示衛(wèi)星有效載荷，目標是展示近地軌道航天器的性能與目前地球同步軌道系統(tǒng)相當，每個軌道節(jié)點的平臺、有效載荷及發(fā)射成本低于600萬美元，同時有效載荷滿足民用平臺的尺寸、質(zhì)量及功率限制。

3.6 “黑杰克”項目的遠景

“黑杰克”項目的遠景是構(gòu)建一個在距離地表500～1300 km的高度運行60～200顆衛(wèi)星組成的星座，每顆衛(wèi)星可搭載一個或多個有效載荷。所有的衛(wèi)星及有效載荷由一個控制中心管理，星座能在無控制中心的情況下自主運行30天?？刂浦行目捎?人管理，其主要工作是設(shè)定星座的優(yōu)先級。衛(wèi)星的有效載荷數(shù)據(jù)處理將在無地面數(shù)據(jù)處理協(xié)助的情況下在軌進行。

2021年末，將擁有全部衛(wèi)星的演示驗證能力，期望在2022年可以進行戰(zhàn)區(qū)級自主運行?！昂诮芸恕表椖繉⒀菔居蓴?shù)百顆小衛(wèi)星組成的LEO星座來完成從導(dǎo)彈防御到提供PNT數(shù)據(jù)等眾多任務(wù)。

如果DARPA的“黑杰克”項目取得成功，很可能改變目前太空易攻難守的現(xiàn)實，顛覆太空攻防的成本收益關(guān)系，并對太空威懾戰(zhàn)略產(chǎn)生重大影響。

4 啟示與建議

美國“下一代太空體系架構(gòu)”致力于打造一種基于小衛(wèi)星星座，提高天基系統(tǒng)的抗毀傷能力，面向美國未來太空能力和需求的全新多層架構(gòu)，以有效應(yīng)對當前太空潛在的威脅。隨著美國戰(zhàn)略重心轉(zhuǎn)向大國競爭，其傳統(tǒng)太空作戰(zhàn)能力難以在大國競爭中取得優(yōu)勢，一方面是“彈性”不足，現(xiàn)有太空資產(chǎn)易損性難以解決，一旦被攻擊受損，難以及時恢復(fù)能力；另一方面，對于“黑杰克”項目的實施是對以美國為代表的航天強國構(gòu)建新型太空能力架構(gòu)的實質(zhì)性支撐，從各領(lǐng)域推動其太空能力的換代提升，為其太空威懾的持續(xù)有效提供有力地保障?！昂诮芸恕表椖看碇諔?yīng)用低成本、分布式的新方向，邁出了人類大規(guī)模利用太空新的一步。一旦美國下一代太空體系實現(xiàn)并投入實戰(zhàn)，將對導(dǎo)彈防御和太空攻防作戰(zhàn)帶來顛覆性影響[20]，改變目前人們對太空戰(zhàn)場的既有認識，同時也為我國航天領(lǐng)域的發(fā)展帶來如下啟示。

(1)大規(guī)模采用分布式、可擴展的小型衛(wèi)星星座，加強太空資產(chǎn)及衛(wèi)星系統(tǒng)的彈性，成為美軍未來部署太空資產(chǎn)的重要發(fā)展趨勢之一。

(2)充分利用商業(yè)航天公司的力量和資源，注重軍民融合，探索有效利用商業(yè)衛(wèi)星通信服務(wù)的新模式。利用商用衛(wèi)星星座的服務(wù)，商業(yè)托管軍用載荷或成為其太空體系彈性發(fā)展的重要方式之一，這在“黑杰克”項目的目標設(shè)計中體現(xiàn)得非常明顯。SDA充分利用私營企業(yè)的投資及相關(guān)成熟配套技術(shù)，采用靈活、螺旋式發(fā)展的模式，大大降低了系統(tǒng)開發(fā)及運行維護成本和效率。對于我國航天領(lǐng)域而言，也應(yīng)加大軍民融合力度，形成與商業(yè)航天企業(yè)相互配合、相得益彰的發(fā)展格局。

(3)積極構(gòu)建全方位、多層次的太空架構(gòu)，形成全天候、全覆蓋的太空態(tài)勢感知能力體系。美國太空體系架構(gòu)是一個全方位、多層次的太空架構(gòu)，基于人工智能、無人自主等多項前沿技術(shù)，具備全面完整的偵察監(jiān)視、預(yù)警、跟蹤、近實時通信、導(dǎo)航、指揮控制，甚至威懾能力，建成后將大幅提升美國的太空態(tài)勢感知能力。我國也應(yīng)借鑒國外經(jīng)驗，不斷增強我國太空態(tài)勢感知能力。

5 結(jié)束語

太空已成為美國贏得未來大國競爭勝利的關(guān)鍵領(lǐng)域，為保持美國在太空領(lǐng)域的絕對優(yōu)勢，發(fā)展靈活、彈性、敏捷的軍用衛(wèi)星星座已成為其必然的戰(zhàn)略選擇。當前的新構(gòu)想聚焦低軌領(lǐng)域，強調(diào)商業(yè)技術(shù)、突出對多類任務(wù)載荷的數(shù)據(jù)傳輸支持能力，從本質(zhì)上來講符合彈性發(fā)展理念，而且從當前技術(shù)水平判斷，受衛(wèi)星大小和載荷空間限制，其性能很難取代現(xiàn)役高價值、高復(fù)雜度和高性能的軍用通信衛(wèi)星，因此可視作對原有體系的補充和細化。美國“下一代太空體系架構(gòu)”的設(shè)計突出了軍民融合的特點，或?qū)⒊蔀槠涮阵w系彈性發(fā)展的重要方式之一，其設(shè)計基于威懾驅(qū)動，突出風(fēng)險意識、危機意識、憂患意識，更具針對性、時效性[21]。在新的安全態(tài)勢下考慮將來不會受到干擾或攻擊，保證美軍的太空作戰(zhàn)能力；在目標定位上更加聚焦導(dǎo)彈防御與太空攻防，更加強調(diào)實戰(zhàn)化、一體化功能和靈活、彈性與敏捷特征；目前，SDA發(fā)布的招標信息征詢書，“一網(wǎng)”、“星鏈”等多個巨型星座均在其考慮范圍之中，如何使商業(yè)星座發(fā)展與軍方需求相匹配，將成為招標論證研究的核心；在設(shè)計上選用包括開放式架構(gòu)的綜合性解決方案，衛(wèi)星平時及戰(zhàn)時要能支持多個有效載荷和軟件應(yīng)用，并利用商品化的衛(wèi)星技術(shù)，組成可靠且能快速部署的大型星座；在采購方式上，由更廉價的量產(chǎn)衛(wèi)星組網(wǎng)的星座是國防部航天技術(shù)采購方式上的一次根本性轉(zhuǎn)型，建設(shè)花錢更少，在功能上能提供全球持久、低延遲通信并能實現(xiàn)快速技術(shù)更新，為軍方用戶提供更加多樣的衛(wèi)星通信服務(wù)，提升軍事衛(wèi)星通信性能彈性和威懾能力，滿足未來軍事領(lǐng)域信息化作戰(zhàn)的需求，進而增加了敵方潛在目標的數(shù)量和種類。另外，新技術(shù)可以通過低軌衛(wèi)星的迭代，不斷被納入空間系統(tǒng)。此外，低軌衛(wèi)星面對物理、電子和定向能攻擊時更加脆弱，強調(diào)其防護能力勢必在無形中進一步增加了星座的成本。一旦美國下一代太空體系實現(xiàn)并投入實戰(zhàn)，將對導(dǎo)彈防御和太空攻防作戰(zhàn)帶來顛覆性影響，并改變目前人們對太空戰(zhàn)場的既有認識，值得密切關(guān)注。通過研究美國“下一代太空體系架構(gòu)”的設(shè)計理念，對我國探索利用蓬勃發(fā)展的商業(yè)衛(wèi)星星座服務(wù)于國家太空能力建設(shè)，在全球新一輪軍事革命和科技產(chǎn)業(yè)革命中構(gòu)筑戰(zhàn)略競爭優(yōu)勢，具有重要的現(xiàn)實意義。