黄志澄:乌克兰战场对美军太空政策的影响
中国科学学与科技政策研究会融合创新专业委员会指定宣传媒体来源：远望智库
编者按：2024年2月28日19点40分，著名空气动力学家、航天技术专家、技术评论家黄志澄因病医治无效逝世，享年87岁。黄志澄长期从事空气动力学、航天发展战略研究，为我国大型试验基地建设、载人航天方案论证、新型航天器研制提供了重要支撑。他先后主导国家多项重大软课题的研究工作，获得国家级和省部级科技进步奖多项，出版专著3部、译著2部，主编论文集1部，为祖国航天事业发展作出了突出贡献。仰山智库公众号特转载黄先生的文章“乌克兰战场对美军太空政策的影响”以示纪念。
乌克兰战场对美军太空政策的影响
远望智库高级研究员 黄志澄
美国太空军在2022年8月8日至19日举行的“太空旗22-3”演习
俄乌冲突目前尚未结束，胜负未明，但美国凭借商业卫星，在乌克兰战场取得了明显的太空优势。这不仅达到了美军不出一兵，而消耗俄罗斯实力的目标，而且证实了美军鼓励商业航天创新的政策，已经带来了丰硕的成果，从而鼓励了美军建设太空弹性体系的决心。美军商业卫星在乌克兰战场的成功，对美军未来的太空政策必将产生深远的影响。
乌克兰战场的美国商业太空能力
来自Planet Labs的卫星图像(2022年4月9日)证实，俄罗斯在沃罗涅日的马尔舍沃军用机场集中了30多架苏-27战斗机和一架伊尔-76
据BBC中文网16日报道，美国太空军负责人杰伊·雷蒙德，将俄乌冲突形容为“第一场商业太空能力发挥重要作用的战争”。报道称，这是首次交战双方都依赖太空能力的重要冲突。这其中美国发挥重要作用的首先是商业遥感卫星。这些遥感卫星可以实时监视战场动态及俄罗斯的后勤补给状况，从而为乌克兰军队提供关键的情报支持。在冲突过程中，美国提供光学成像卫星图像的公司如Maxar、Planet Labs和BlackSky等公司的商业卫星，获取了大量情报信息并直接或辗转传递给乌克兰政府，对乌克兰提供了大量信息支持。Maxar公司的卫星图片分辨率原为0.3米，在2021年底，该公司宣称通过智能算法升级,成功将成像分辨率提升至0.15米级别。这种级别的分辨率，已经超过了冷战时期苏联的顶级侦察卫星的分辨率，并接近美军“锁眼”系列卫星0.1米的分辨率。Planet Labs公司部署的卫星中，大约有21颗卫星为0.5米分辨率，另外还有约120颗卫星的分辨率为3米。Planet Labs公司凭借星座组合达到了很高的覆盖度，因此能够为乌克兰及时提供地球成像数据。为了能够在乌克兰上空的恶劣天气下穿透云层覆盖，并能在夜间工作，必须借助于商业合成孔径雷达（SAR）卫星。芬兰的ICEYE的公司和美国的Capella Space公司，能够提供分辨率在0.5米的SAR图像。除了这些商业卫星公司以外，西方国家还有公司如阿根廷的Satellogic公司，可以提供卫星数据分析服务，利用人工智能技术和专业算法对卫星照片和其他数据进行融合分析，从而提供更有用的情报。在信号侦察方面，监控射频信号并能精确定位的美国鹰眼360公司的卫星星座，也为乌军提供了俄军无线电信号（包括通信信号和雷达信号）的侦察数据 。
其次，在冲突中商业通信卫星也发挥了重要作用。美国和北约的高轨和低轨的宽带通信卫星，为乌克兰军队提供通畅的通信保障。尤其是SpaceX公司的“星链”低轨星座项目的作用更大。“星链”系统是由3000多颗低轨道卫星和众多地面终端组成的高速卫星通信网络。目前，乌克兰境内有2万多台“星链”地面终端在运行。俄军要从地面摧毁“星链”系统却存在很大的困难。大量的“星链”卫星终端设备，为乌克兰提供了高速互联网服务。它不仅保障了乌克兰军队的通信能力，还使得卫星、地面站及无人机共同为军队提供交互式地图，从而帮助乌军的多种武器（载人机、火箭炮和导弹）有了精确打击能力。可以说，在俄乌冲突中，乌克兰凭借美国商业卫星在信息、情报方面提供的支持，获得了一定的太空优势。
3月29日，乌克兰军队进入俄军撤退后的位于基辅北部的伊尔平，将星链天线和接收盒安装在基站之上，恢复了通信。
2022年10月26日，俄罗斯外交部副部长康斯坦丁·沃龙佐夫（Konstantin Vorontsov）表示：“我们要特别强调一种极其危险的趋势，这种趋势超越了外层空间技术的无害利用，并在乌克兰的最新事态发展中变得明显。也就是说，美国及其盟友将外层空间的民用，包括商业基础设施要素用于军事目的。显然，这些国家没有意识到，这些行动实际上是间接参与军事冲突。准民用基础设施可能成为报复的合法目标。”然而，目前尚不清楚俄罗斯能够在多大程度上应对其来自美国商业卫星的威胁。当然，俄罗斯有能力击落近地球轨道上的“星链”卫星或其它卫星。2021年11月，该国采用直接上升式反卫星（ASAT）方式发射了一枚反卫星导弹，在480公里的高度击中了一颗报废的俄罗斯卫星，并将其炸成1000多块可追踪碎片。该试验发生在俄罗斯入侵乌克兰前3个月。实际上，这种针对单一目标的直接上升导弹战术，对于像“星链”这样的由数以千计卫星组成的分布式星座，成本极高而不可能奏效。这种战术只有在面对难以更换的少量大型昂贵卫星时才可能真正有效。
商业航天对美国太空政策的影响
自20世纪80年代以来，美国在太空领域的军事活动和政策发生了重大变化，最近的发展包括美国太空司令部的重建和2019年美国太空军的成立。然而，尽管开展了这些活动，并对日益拥挤和充满对抗的太空，仍然感到十分担忧,美国退出《反弹道导弹条约》的决定，视为美国太空武器化的一个关键转折点。美国商业卫星在乌克兰战场的出色表现，对美国的太空政策产生了深刻的影响，据《航天新闻》报道，10月25日美太空军太空发展局在米切尔航空航天研究所的发言称，到目前为止，“星链”的表现说明了一个增殖星座的力量，可以阻止攻击并提供弹性。“星链”为乌军提供了通信，但是俄罗斯并未击落一颗“星链”卫星。“星链”卫星网络在武装冲突期间的表现，是对太空发展局的鼓励，该机构计划在未来几年内，将向支持美国军事行动的数据传输和导弹跟踪，部署低地球轨道的卫星网络据《航天新闻》报道，10月27日发布的非机密版的《美国国防战略》宣称，美国的竞争对手，可能会在冲突中威胁美国卫星，以削弱军方获得关键服务的能力，并呼吁更多地利用商业航天技术，来加强美国太空防御。该文件验证了五角大楼建立多层导弹防御和导弹跟踪卫星网络，以及利用商业系统，补充军事太空网络的计划。国防部将通过部署多样化、有弹性和冗余的卫星星座来减少对手的早期攻击动机，通过提高防御能力和增加重组能力以增强在破坏时的战斗能力。该战略称，国防部将加强与商业公司在优先领域的合作，特别是与商业航天企业的合作，利用其技术进步来实现太空能力的提升。2022年8月30日，美国国防部发布了最新的《国防部太空政策》，文件将太空视为“美国国家军事力量的优先领域”。该文件提出美国国防部在太空领域的任务为：a.确认太空是国家军事力量的优先领域，是推进国家安全的多领域联合和联合军事行动的基础。b.加强太空领域的安全、保障、稳定性、可持续性和可达性。c.保护进入太空领域和在太空领域开展活动的自由。d.为美国国家安全目的、美国经济以及美国的盟友和伙伴而保护和捍卫使用太空。e.在太空、从太空和向太空开展行动，提供先进的太空能力，以威慑冲突，并在威慑失效时反击和击败侵略。f.促进太空环境的长期可持续性；与志同道合的国际伙伴合作，建立、示范和维护安全和负责任的行为规范；并与其他美国政府部门和机构合作，成为该领域的好管家。g.加强国防部和情报界的伙伴关系，以提高太空行动和太空相关活动的工作一致性和有效性。h.加强与太空有关的联盟，建立新的伙伴关系，为美国及其盟友和伙伴提供持久的战略优势。i.利用和促进国内民用和商业航天工业的蓬勃发展，包括重视扩大和加强创新和新兴的商业航天的能力。j.改造国防部的航天事务，以适应战略环境的快速变化。新版《太空政策》和以前的版本相比，首次规定了美国有关军事航天的各个部门的角色和职责。其次，新版政策采用了国防部长于2021年7月发布的太空负责任行为原则。这五条原则要求美国军方：在太空中、从太空出发、往返太空和穿越太空时，要考虑他国，并以专业的方式行事；限制产生长期存在的太空碎片；避免产生有害干扰；保持安全分离和安全轨迹；并保持沟通、告知功能，以增强太空领域的安全性和稳定性。再次，该文件还反映了美国防部自2016年以来在太空方面的态度转变，美国担心敌对国家会挑战美国进入地球轨道的权利。最后，由于这份文件是在俄乌冲突发生半年后发表的，因此强调了加强与国内和国际商业航天工业合作的重要性，并提出了在许多方面的措施：a.利用商业航天工业的技术进步和企业创新和投资，以较低的成本发展新的和正在出现的能力。b.发展与太空相关采办的创新文化，包括利用最佳商业实践和电子商务解决方案，以减少周期时间和成本，并鼓励团队合作。c.鼓励国内与航天相关行业要为促进美国领导地位而努力，包括一个以美国利益为优先考虑的强大的美国供应商基础，并鼓励提供支持国防部关键职能的能力。d.鼓励商业航天经营者要做到:1.分享它们的航天安全数据(例如有关计划、时间表和关于业务状况的资料)。2.订立维持和改进太空物体数据库的协定或安排。3.发布轨道信息以加强空间飞行安全。
为太空中的第一场战争作好准备
诺斯罗普·格鲁曼公司等公司正在商业开发卫星寿命延长和服务技术
一般来说，应用卫星可按照用途分为民用卫星、军用卫星和商业卫星等。商业卫星的发展大体上可以分成三个阶段。第一个阶段是从上世纪70年代开始的起步阶段。此时商业卫星主要是通讯卫星，它们在电视转播和通信领域取得很大的进展。在上世纪90年代，以“铱星”为代表的低轨通信星座也开始兴起。第二个阶段是进入本世纪后的发展阶段。此时，商业遥感卫星的分辨率从1米到0.5米直至0.15米。其次是低轨互联网星座得到了快速发展，其中可以“星链”低轨互联网星座为代表。估计到2030年前后，商业卫星将会进入到一个成熟的具有轨道服务能力的体系成熟阶段。当前太空军事化还局限在对战场进行信息支援，包括应用导航卫星、通讯卫星、遥感卫星、海洋监视卫星等。但是未来我们确实需要警惕太空的武器化和战场化。太空武器化包括两方面：一方面是对卫星的攻击，这其中一种方式是在轨道上用航天器对卫星攻击（天对天），另一种方式是地对空，即利用反卫星导弹对卫星实施攻击（地对天）；这些都属于“硬杀伤”。与“硬杀伤”相对应的是“软杀伤”，指对卫星进行电子干扰，目前在乌克兰战场已经发生了对卫星的电子干扰。另一方面的太空武器化也包括太空利用航天器，对地面目标实施打击，目前这种设想，仍停留在研究阶段。展望未来，战争会不会将从陆、海、空扩展到太空？这是一个很复杂但又十分敏感的问题。由于未来商业航天的发展，美国正在为太空中的第一场战争作好准备。这方面可以2022年10月24日《航天评论（The Space Review）》发表的美国太空作战官员陆军上校本•奥格登（Ben Ogden）的文章《在终极高地进行再利用（Recycling in the ultimate high ground）》为代表。他虽然只是一个中层军官，但他的分析很有代表性。该文的主要观点如下：在1957年苏联发射人造卫星前8个月，空军少将伯纳德·施里弗做出了一个不祥的预测:“几十年后，重要的战役可能不是海战或空战，而是太空战。”但1991年的海湾战争强化了“太空是为了地球”的观点。全球定位系统(GPS)、卫星通信、导弹警报等军事航天能力，在这次重大冲突中首次亮相。许多人称其为“第一次太空战争”，尽管它主要是一场空中和地面的战役。今天，商业卫星提供了类似的功能，并且在数量上大大超过了军用航天器。在俄乌冲突中，私人公司发射的卫星，为美国创造了巨大而熟知的价值，有些人甚至将其称为“第一场商业太空战争”。另一方面，SpaceX等“新航天”公司的可重复使用的火箭，彻底改变了商业航天。这项技术将对军事应用，同样会产生颠覆性的影响，从而使施里弗的预测更接近现实。几十年来，一次性火箭的高成本和需长时间生产，从而限制了太空活动的参与和节奏。直到最近，一直都认为任何大规模的太空军事存在，都是不可持续的。然而，使用更廉价和更频繁的可重复使用火箭，则增加了国防部快速填充所需轨道的机会，可作为支持和捍卫国家太空目标的一种重要手段。例如，加快和扩大太空军事存在，将使美国能够促进制定急需的负责任行为的太空准则，明确侵略活动与和平活动之间可接受的界限。频繁的军事发射能力，还将提高关键军事基础设施的使用效率，如国家安全太空架构和地月高速公路巡逻系统(CHiPS)。从而,美国太空部队可以在美国太空司令部的新职责范围内，恰当设置进行开战的先决条件。美国国防部还可以实施一项战术响应发射计划，作为一种快速更换卫星的手段，以阻止对手在轨道上攻击美国资产。此外，军方可以利用传统全球行动的附带作用，需要全球覆盖的组织，如美国运输司令部，可以执行近乎即时的亚轨道补给任务，以更好地支持世界各地的紧急行动。这些可重复使用的商业火箭技术的每一个军事应用,最终都提高了美国在太空的领导地位、威慑措施和军事存在。另外，一项名为国家的“太空服务、组装和制造(ISAM)”计划，通过引入转型能力，几乎可无限期地延长军事卫星的寿命，为施里弗的太空战开辟了一个全新的作战概念。与坦克、飞机和军舰的操作人员不同，太空操作人员面临着独特的物理挑战，需要在卫星发射进入轨道后进行维护、维修或加油。ISAM的“服务”可以克服这些挑战。通过更常规的、困难的交会和接近操作(RPO)，来安全对接或移动卫星，以完成关键程序。蓬勃发展的轨道服务行业，不仅为太空经济，提供了清除碎片、卫星检查、太空拖船、卫星修理和燃料补给等改变游戏规则的功能，而且还为实现军事太空优势提供了必要的操作。为此，国防部必须做出有远见的决定，迅速结合现有的先进技术，以战胜面临的威胁，并确保在必然会到来的“第一次太空战争”中取得成功。
结束语
就目前乌克兰战场来说，由于美俄在太空能力和国家经济实力方面，都存在明显差距，估计双方都不会在太空打响第一枪。但由本文的分析可见，美军为了维持其太空霸权，凭借美国商业航天在乌克兰战场的出色表现和今后的发展，正在加紧推进太空的武器化和战场化。为此，我们除了提高警惕，在战略、政策和技术方面作好应对外，还应呼吁各航天大国，在联合国的框架下，抓紧时间进行太空军备控制的协商和谈判。
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