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(jī)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(diǎn)和優(yōu)勢，結(jié)合現(xiàn)階段無人機(jī)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(jī)的作戰(zhàn)深入結(jié)合的優(yōu)勢，設(shè)想論證典型運(yùn)用場景，進(jìn)而對低軌衛(wèi)星星座和無人機(jī)裝備發(fā)展提出建議。

星鏈計(jì)劃是SpaceX的一個(gè)項(xiàng)目，計(jì)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?yàn)槠h(yuǎn)、不發(fā)達(dá)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(jìn)行無人機(jī)指揮測試，測試結(jié)果表明，星鏈系統(tǒng)有利于突破無人機(jī)通信瓶頸，可將完整殺傷鏈時(shí)間縮短至二十秒內(nèi)，并使操作員同時(shí)指揮大量無人機(jī)執(zhí)行集團(tuán)化行動(dòng)成為了可能。此外，自烏克蘭危機(jī)以來，星鏈系統(tǒng)已與無人機(jī)進(jìn)行了一定程度的融合。事實(shí)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(jī)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(jī)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(jī)作戰(zhàn)中的運(yùn)用問題已迫在眉睫。

星鏈的特點(diǎn)和優(yōu)勢

星鏈技術(shù)實(shí)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(jìn)的數(shù)字通信有效載荷、多波束天線，采用更高級(jí)調(diào)制方案和更復(fù)雜的頻率復(fù)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(diǎn)。

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(huì)在第一時(shí)間內(nèi)摧毀敵方現(xiàn)有衛(wèi)星通信導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)，只需擊毀幾顆關(guān)鍵衛(wèi)星即可破壞其整個(gè)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(gè)作戰(zhàn)體系。同時(shí)，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(gè)別小系統(tǒng)故障癱瘓導(dǎo)致的影響，加強(qiáng)了整個(gè)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(jì)

低成本。星鏈衛(wèi)星的研發(fā)和制造過程都十分強(qiáng)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(jì)大幅增加單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量，用霍爾推進(jìn)器替代傳統(tǒng)推進(jìn)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(jì)與制造環(huán)節(jié)的交纏耦合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并調(diào)整，降低不合理設(shè)計(jì)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(shí)延約為477ms（用戶到地面信關(guān)站），實(shí)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(shí)際時(shí)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(jí)。

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(zhǔn)衛(wèi)星的地方，其自帶的電動(dòng)馬達(dá)可用于自我跟蹤并調(diào)整方位角以最佳狀態(tài)對準(zhǔn)衛(wèi)星，目前一個(gè)用戶終端售價(jià)為499美元，提供50～150Mbit/s的接入速度和20～40ms的時(shí)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(dòng)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(yùn)用于航空通信?，F(xiàn)役軍用通信衛(wèi)星覆蓋范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足日益拓展的戰(zhàn)場范圍，在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下的信號(hào)強(qiáng)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(shí)星鏈系統(tǒng)可以在全域范圍內(nèi)保證相當(dāng)可觀的通信速率，在需要時(shí)可以隨時(shí)調(diào)配衛(wèi)星大幅提高重點(diǎn)地區(qū)的通信質(zhì)量。

星鏈在無人機(jī)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(jī)遠(yuǎn)距離鏈路通信路徑損耗大的問題。無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)所面臨的最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)是信息長距離的傳輸，長距離的傳輸會(huì)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(biāo)準(zhǔn)下的無線城域網(wǎng)（WMAN）接入技術(shù)，其信號(hào)傳輸半徑也只能達(dá)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(shí)施長距離的測控和傳輸會(huì)造成嚴(yán)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(shí)現(xiàn)3bps～5bps/Hz的頻譜效率，而對于無人機(jī)超視距而言，頻譜效率將會(huì)更低，難以滿足視頻、圖像、戰(zhàn)場態(tài)勢實(shí)時(shí)回傳的需要。除此之外，信息的長距離傳輸會(huì)增加系統(tǒng)誤碼率、減少接收機(jī)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(jī)作戰(zhàn)半徑情況下，實(shí)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(jī)單機(jī)作戰(zhàn)多、聯(lián)合作戰(zhàn)少的作戰(zhàn)模式。如烏克蘭危機(jī)中，烏軍使用TB-2無人機(jī)摧毀俄坦克、俄軍使用柳葉刀巡飛彈打擊烏軍裝甲車等報(bào)道已屢見不鮮，而出動(dòng)海雕等無人機(jī)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(jī)作戰(zhàn)行動(dòng)，無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的案例則相對較少，無人機(jī)作戰(zhàn)使用仍高度依賴單個(gè)兵器的技戰(zhàn)能力，多平臺(tái)、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(jī)與地面炮兵或航空兵部隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)已成為常態(tài)，無人機(jī)主要用于目標(biāo)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(yùn)用仍有較大差距。制約無人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)的關(guān)鍵因素就是缺乏強(qiáng)有力的通信鏈路支撐。無人機(jī)現(xiàn)有通信鏈路僅限于簡單無人機(jī)狀態(tài)回傳、控制指令發(fā)送以及預(yù)置程序執(zhí)行支撐，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到多機(jī)協(xié)同、戰(zhàn)場態(tài)勢實(shí)時(shí)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(shí)間內(nèi)發(fā)射備份衛(wèi)星難度大的問題有所改觀。現(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。現(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(jī)作戰(zhàn)中發(fā)揮的作用相對有限，無人機(jī)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(yùn)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(qiáng)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(yùn)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(jìn)一步實(shí)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(jī)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(jī)蜂群作戰(zhàn)系統(tǒng)是由大量的無人機(jī)組成。但目前無人機(jī)作戰(zhàn)在數(shù)量上仍沒有達(dá)到不對等作戰(zhàn)的需求。為了真正的實(shí)現(xiàn)蜂群作戰(zhàn)，無人機(jī)群想要通過人工的控制是幾乎無法實(shí)現(xiàn)的，只能通過優(yōu)化軟件算法，通過星鏈系統(tǒng)進(jìn)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(duì)、火力打擊、毀傷評(píng)估等方面形成屬于蜂群的絕對優(yōu)勢。無人機(jī)蜂群的各個(gè)功能分區(qū)通過單機(jī)的軟硬件和星鏈系統(tǒng)的結(jié)合，使無人機(jī)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(jī)蜂群的智能作戰(zhàn)決策也將大大縮短無人機(jī)作戰(zhàn)的閉環(huán)時(shí)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(tái)和有人機(jī)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(yàn)項(xiàng)目計(jì)劃研究了一種靈活快捷的方式，將單個(gè)武器系統(tǒng)的能力分散加裝到多個(gè)有人和無人平臺(tái)上去，并使其快速成為戰(zhàn)斗體系。這為有人機(jī)和無人機(jī)的協(xié)同提供了新思路，即一架有人機(jī)與多個(gè)無人平臺(tái)協(xié)同，在無人平臺(tái)上裝載可以為有人機(jī)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(jī)的“千里眼”和“指路人”。自殺式無人機(jī)或?qū)⒊蔀榈孛娣株?duì)的必要裝備，不僅能夠提供支援也能作為獨(dú)立進(jìn)攻的工具。通過星鏈的衛(wèi)星導(dǎo)航和自身的慣導(dǎo)等，既可以使自殺式無人機(jī)在無法進(jìn)行攻擊時(shí)安全返航，也能在發(fā)射以后通過衛(wèi)星進(jìn)行控制，在星鏈大基數(shù)優(yōu)勢下進(jìn)行計(jì)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(jìn)行精確打擊，使殺傷鏈路閉合更加快捷。

烏克蘭危機(jī)中俄軍使用的shahed136自殺式無人機(jī)

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(dú)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(huì)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(dǎo)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(shí)的安全性、可靠性。其次，推進(jìn)我國航天事業(yè)的建設(shè)，積極推進(jìn)新時(shí)代航空航天體制改革，鼓勵(lì)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(dú)立自主的同時(shí)，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(jìn)技術(shù)，筑造太空能力。

推進(jìn)無人機(jī)機(jī)載系統(tǒng)、地面指揮控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化。無人機(jī)機(jī)載系統(tǒng)以及地面控制站的標(biāo)準(zhǔn)化、兼容化是現(xiàn)階段無人機(jī)發(fā)展的主旋律。不論是長航時(shí)的戰(zhàn)略無人機(jī)還是微型的戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)，一個(gè)靈活的、兼容的無人機(jī)指揮控制系統(tǒng)不僅能提高無人平臺(tái)的感知能力，還能高效地協(xié)同無人機(jī)編隊(duì)或蜂群之間的指令執(zhí)行，進(jìn)一步提升無人機(jī)作戰(zhàn)效能。機(jī)載系統(tǒng)和地面指揮控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和兼容化，使不同機(jī)型組成的編隊(duì)或蜂群中每個(gè)或數(shù)個(gè)單機(jī)有不同的飛行任務(wù)，提高了整個(gè)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(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下，無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈面臨著極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的擴(kuò)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(jī)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(qiáng)的方法來提高無人機(jī)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(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場的指揮控制一體化，突破無人機(jī)通信瓶頸，大大縮短無人機(jī)作戰(zhàn)決策閉環(huán)時(shí)間，允許無人機(jī)大規(guī)模集團(tuán)化出動(dòng)，真正實(shí)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(jī)戰(zhàn)爭潛力。應(yīng)把握時(shí)機(jī)，緊前布局低軌衛(wèi)星星座計(jì)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(jìn)一步加強(qiáng)天基通信組網(wǎng)能力，加速軍隊(duì)的信息化智能化建設(shè)，構(gòu)建軍隊(duì)智能化的新發(fā)展格局，備戰(zhàn)未來，打贏未來。