自1957年苏联发射第一颗人造卫星开始,宇宙空间逐渐成为新的战略"高地".2006年美国《国家空间政策》明确表示:"美国的国家安全严重依赖于空间能力,而且这种依赖性将越来越强."①目前,空间能力已经成为美军当前及未来作战的基础,美国21世纪国家安全委员会第三阶段报告明确表示:
"如果不依靠太空中的各类系统,美国军队将无法在世界上的任何地点执行重大的作战任务."②这种情况下,面对新世纪的太空挑战,美军提出了空间态势感知(SSA, Space Situational Awareness)③这一概念.对于这种新型的空间作战能力,美军极为重视,仅美国国防部就计划从2006财年至2015财年投资53亿美元,用于美军空间态势感知能力的建设.④一旦这种能力全面建成,美军对空间信息的控制力将大大增强,从而保证美军在未来空间对抗中占据绝对优势.
一、美军对空间态势感知的认识
美军的空间态势感知概念最早来源于空军.1956年,美国空军以研发"贝克-纳恩"光学卫星追踪照相机为起点,开启了美军对空间目标的监视.
经过几十年的发展,美军建成了一个由地面光学和雷达系统为主、配合少量天基设施的空间监视网(SSN,space surveillance network).美军空间态势感知的基本理念和基本能力,就建立在空间监视网之上.但是,相比于空间监视网,空间态势感知的内容与能力要求都已经大大扩展和加深,早已超出了"监视"的范畴.美国空军航天司令部前司令克林顿就曾指出,空间态势感知所需要的将远远超过监视,它需要"能够识别那里发生了什么,了解对方的任务是什么,并最终确定它的意图是什么".⑤2004年,美国空军发布了第一个有关空间对抗的条令文件《空间对抗作战》.⑥该文件第一次对"空间态势感知"作出明确定义:"空间态势感知是对任何经由空间环境的、与空间相关的条件、障碍、能力与活动充分了解的产物.获得空间态势感知能够在整个地球空间作战范围内支援各级计划人员、决策者和作战人员."⑦2006年,美国空军在修订后的空军条令文件《空间作战》中,将空间态势感知加入美国空军空间作战的术语中,并给出了定义:
"空间态势感知是对现在和未来、敌我双方所有空间事件、威胁、活动、条件,以及空间系统(空间、地面、数据链)状态、能力、限制和运用情况的当前及预测性了解,从而使指挥官、决策者、计划人员、操作人员能够获取并维持频谱冲突中的空间优势.
2010年3月,美国防部在向国会递交的《空间态势审查中期报告》中再次明确了空间态势感知的定义:"空间态势感知是有关空间目标的、空间作战所依赖的,包括物理域、虚拟域、信息域和人类域在内的作战环境,以及所有正在或准备实施空间作战实体的所有要素、活动和事件的必需的、基础性的、当前的和预测性的知识与描述."①通过以上三个权威定义,我们可以发现美军对空间态势感知的定义不断完善,期望也越来越高.它希望通过发展该项目实现对空间目标全天候、无死角的监控,实时获取空间环境变化数据,提前预知对手的空间行动,从而牢牢掌握空间制信息权.
美军空间态势感知的基本设定可以概括为:一个基本内容、三项主要基本任务、四项主要职能能力.
(一)一个基本内容.美军空间态势感知包括情报、监视、侦察、环境监控、指挥与控制五大部分.它是所有空间行动所需的C3ISR(指挥、控制、计算机、情报、监视与侦察)和环境数据.根据美国空军条令文件《空间对抗作战》、空军航天司令部《空间对抗任务区域计划②、国防部《空间态势审查中期报告》等美国官方有关空间态势感知建设的文件,我们可以对美军空间态势感知的内容有一个比较清晰的了解.空间态势感知包含了传统的空间监视、对特定空间资产更为具体的侦察,以及对空间环境及其影响的分析.同时,它还包括收集、处理、融合、评估不同来源的数据与信息,并将其融合为可行动情报,分发至决策者及其他用户.具体来说,它至少应该包括:(1)对轨道目标的持续感知;(2)实时搜索与高保真信息的获取;(3)对威胁的探测、识别与定位;(4)在地缘政治环境下,对外国空间能力与意图进行预先的情报收集与分析;(5)为友军的空间系统提供全球报告能力.
(二)三项基本任务.空间态势感知有三项基本任务:发现、定位与追踪,目标选择与接触,评估.这些任务的完成能够确保计划人员、作战人员与指挥人员拥有连贯的作战空间感知.(1)发现、定位与追踪.发现、定位与追踪空间目标、信号和地面节点的能力,是攻击对手空间能力,保护己方空间能力,评估对中立方空间资产所产生的附带效果,以及了解作战环境的基础.发现、定位与追踪的一项重要任务是描述空间系统、信号、环境与威胁的能力.这种描述能够建立有关系统如何运行、如何使用信号、如何对条件变化作出反应、对己方/敌方作战构成何种威胁,以及其他重要因素的知识.了解自己的空间系统及其面临的威胁,能够增强自身保持攻击、承受攻击、响应攻击的能力.(2)目标选择与接触.描述数据增强了我们确定某种空间能力的能力,同时也经常能够为达到理想的效果提供更灵活的选择.冲突解除在空间对抗行动中与在其它军事行动中一样重要.必须实现电磁频谱和物理上的冲突解除,以避免误伤及与其他方面产生冲突.(3)评估.对进攻性空间对抗作战或防御性空间对抗作战的结果进行评估是至关重要的.评估环境或威胁是否正在产生效果的能力,是确保作出合适反应的关键.有效地计划与实施ISR(情报、监视与侦察)行动是作出准确评估的关键.
(三)四项主要职能能力.美军空间态势感知具备强大的能力.美军空间态势感知一体化办公室将空间态势感知划分为15种国家空间态势感知能力(SC,即SSA Capabilities).这15种能力是:SC01,监控并描述自然环境;SC02,维持总体的空间物体数量;SC03,维持小型空间物体的数量;SC04,监控地球空间资产;SC05,探测并处理空间事件;SC06,提供准确的位置信息;SC07,描述空间系统的属性;SC08,描述空间系统的功能;SC09,描述空间系统的用户与网络;SC10,描述空间系统以进行快速响应;SC11,确定合作空间力量的状态;SC12,提供异常/攻击数据;SC13,提供空间态势感知信息服务.SC14,确定非合作方的战略与战术;SC15,整合并分发SSA数据.①为了进一步突出重点,美军又规定了四项空间态势感知主要职能能力:(1)探测、追踪、识别--发现、追踪、区别空间目标的能力;(2)威胁预警与评估--在潜在攻击与真实攻击、空间天气环境影响和空间系统异常之中做出预测与区别;(3)情报描述--确定国外现有及未来空间系统和空间对抗系统的性能与参数,以及国外对手的意图;(4)数据整合--将多来源数据进行关联并整合为单个通用作战态势图,使动态决策成为可能.
二、美军空间态势感知能力建设
自21世纪初空间态势感知正式启动以来,美军有效整合了已有的空间态势感知资源,并以此为基础大力发展新型能力.截至目前,美军已经建立起一个比较完整的空间态势感知体系,具备了比较完善的空间态势感知能力.
(一)美军空间态势感知能力建设的组织体系.基于空间态势感知的重要性与复杂性,美军在空间态势感知建设上,逐步形成了以国防部与国家情报总监办公室为领导,美国军方与情报界为主要建设力量,其他民事、商业、国外机构为补充的建设格局.
根据2010年《国家空间政策》的要求,美军空间态势感知建设工作由国防部长负责,国家情报总监协助.具体来说,就是国防部长与国家情报总监,经过与其他相关机构领导的协商,维持并整合空间监视、空间情报等信息以发展准确、及时的空间态势感知.其中,国防部长应该在国家情报总监的支持下,负责空间态势感知能力的发展、采购、运行、维护和现代化.国家情报总监应该利用空间监视信息,整合有关国外空间能力的全源情报,以提供支援空间态势感知的增强型情报产品.③美国军方与情报界承担了美国空间态势感知建设的主要工作,其涉及国防部及其下属机构、各军种、各联合总部,以及情报界的大部分成员.美国军方的工作,根据长期以来的传统和目前的分工,主要由美国空军和美国战略司令部承担.空军具体负责设计国家空间态势感知结构,领导空间态势感知装备的研发,并承担相关条令条例的编写颁发.美国战略司令部负责计划并实施国防部的空间行动.它主要通过配属的各军种航天司令部整合以空间监视网为主的空间监视力量,同时利用下属的负责空间的联合职能,组成司令部的联合空间作战中心维持空间态势感知.美国情报界在空间态势感知中扮演着非常重要的角色,一方面它参与具体的ISR任务,但更关键的是在分析支援上发挥了重要作用.
与此同时,大量的民事机构、商业机构、国外机构都参与了美国空间态势感知的建设,并发挥了重要作用.例如,美国国务院负责涉及空间态势感知的国际事务,美国能源部则通过其拥有的传感器,提供用于空间态势感知的空间气象数据.据统计,目前整个空间态势感知利益攸关方共有39家,涉及军界、情报界、政府民事机构、商业界以及部分国外情报机构.④具体的空间态势感知参与方可以参见表1.
(二)美军空间态势感知能力建设的主要工作.在空间态势感知能力建设上,美军的重点是完善空间态势感知力量体系,希望建立一个由陆、海、空、天各类传感器组成的服务于空间态势感知的全方位ISR体系.当前,美军空间态势感知能力建设主要分三个方面进行.
一是对原有陆基ISR设备进行延寿与升级,以避免能力断层.美军空间态势感知所使用的ISR设备中很大一部分来自于原有的空间监视网,以及空军、海军、陆军等原有的传感器.这些设备对于维持有效的空间态势感知依然发挥着重要作用,但是这些设备的硬件与软件都已经老旧不堪且难以得到支援,例如,最早的"磨盘山"雷达服役于1957年,已经使用了50多年.为了让这些设备能够继续发挥作用,避免出现作战能力的"空窗期",美国启动了大规模的延寿与升级工作.美军的服役寿命延长计划(Service Life Extension Programs,SLEPs)分别针对1969年服役的AN/FPS-85型相控阵雷达、20世纪80年代早期服役的陆基光电外层空间监视望远镜(GEODSS)和1999年服役的Globus II型机械雷达.升级计划主要是"干草堆"超宽带卫星成像雷达升级计划.该计划旨在通过增加W波段能力和提高成像分辨率来升级现有的X波段"干草堆"成像雷达,以改善近地轨道目标描述能力和外层空间目标追踪能力.
二是研发新型空间ISR设备,以进一步提高信息获取能力.近年来,由于空间目标的不断增多和世界主要强国空间能力的增强,尤其是受2007年中国反卫星试验和2009年俄罗斯废弃卫星与美国铱星相撞事故的影响,美国加大了在新型空间态势感知设备上的投入,以进一步提高态势感知能力.美国新阶段空间态势感知能力的发展以陆基传感器系统为基础,逐步加强天基ISR设备的建设,努力弥补原有监视网络的短板.目前主要进行四个项目的研发.(1)天基空间监视(Space Based Space Surveillance,SBSS)系统.由美国空军主导开发,包括一个使用光电望远镜的卫星,以及相关的指挥、控制、通信与地面处理设备.该系统取代了2008年停止工作的中期空间试验型天基可视传感器,用于搜集地球轨道上目标的位置与特征数据的能力.天基空间监视系统预期能够提高及时的探测、追踪与识别数据的能力,从而极大地提高国防部了解空间内,尤其是地球同步轨道上卫星与其他目标位置信息与任务信息的能力.
2010年该系统首颗卫星发射升空,标志着该系统Block10阶段初步完成.该卫星的任务周期预计约为五年半.空军与国防部正在研究为天基空间监视系统提供后继能力的方案.(2)快速攻击识别探测与报告系统(Rapid Attack Identification Detection and Reporting System,RAIDRS).美国空军的快速攻击识别探测与报告系统为陆基系统,包括天线阵与数据处理设备.该系统能够通过C、X、Ku三个波段,快速探测并报告针对国防部卫星通信资产的电磁干扰攻击.空军于2005年3月开始启动该项目,2008年该系统具备初始作战能力.(3)太空篱笆(Space Fence)项目 .太空篱笆是美国空军的一种新型陆基相控阵雷达系统,是美国空间态势感知能力发展中投资最大的单个项目.太空篱笆将取代日益老化的空军空间监视系统,并通过使用更高的频率来扩大覆盖范围,探测、追踪更小的地球轨道目标.该系统包括三个地理上分布式部署的雷达站.这三个雷达站将部署在澳大利亚、南太平洋的阿森松岛,以及马绍尔群岛中的夸贾林环礁.但是,出于效费比的考虑,美军正在打算将三个雷达站削减为两个.目前,该项目还处于技术研发阶段.预计美国2015财年年底,第一个具备初始作战能力的太空篱笆雷达站将开始工作,而在2020年底前,所有雷达站都将具备完全的作战能力.(4)空间监视望远镜(SpaceSurveillance Telescope,SST)项目.美国国防高级研究计划局主导该研究项目,计划设计一种装备大型焦点平面天线的先进陆基光电望远镜.该系统将建在新墨西哥州的白沙导弹靶场.空间监视望远镜将能够对一个广阔的区域进行快速搜索,并对外层空间内的小尺寸目标进行探测、追踪和特征描述,且能力将得到极大提高.
除了以上四个主要项目外,美国还在不断推进其他天基空间目标监视系统的研制,这些系统虽然不是专门用于空间态势感知,但可以为其提供支援,主要有:轨道深空成像(orbit deep space imager,ODSI)系统、天基红外预警系统(space based infrared reconnaissance system,SBIRS)、空间跟踪与监视系统(spacetracking and surveillance system,STSS)等.
三是研发联合空间作战中心①任务系统,以改善空间态势感知的指挥控制能力.联合空间作战中心任务系统(Joint Space Operations Center MissionSystem,JMS)是美军针对海量空间态势感知数据处理问题而研发的,它将能够整合数据,并为空间态势感知和空间部队的指挥与控制提供实时信息.
美国空军于2009年开始该系统的采购工作,最后的交付工作将在2016年完成.联合空间作战中心任务系统被归类为一种自动化信息系统,它将向负责空间联合职能组成司令部提供一体化网络中心空间指挥与控制能力,以及空间态势感知能力.它在建成后将发挥三种作用:(1)减少实现关键步骤的作战处理时间;(2)能够处理新型传感器收集的大幅增加的观测数据;(3)能够提高空间态势感知数据在政府、民事机构、商业机构以及海外伙伴之间进行共享的自动化水平.联合空间作战中心任务系统是提供与增强空间态势感知能力的关键所在.这主要是由于目前的空间指挥与控制能力依赖于陈旧的软件与硬件系统,而这些系统已经不能有效处理由空间态势感知传感器系统搜集的大量数据,使其大部分无法被迅速使用.
(三)美军空间监视网.美军空间态势感知能力之所以能够快速建立起来,关键就是利用了美军原有的空间监视网.在某种意义上,甚至可以说美军空间态势感知体系是美军空间监视网的能力增强版.因此,通过对美军空间监视网的研究,结合上文所述的新型空间态势感知能力,我们可以勾勒出美军空间态势感知能力建设的现状.
美军空间监视网由美国战略司令部负责,现共包括29处地面站点,以及2010年具备初始作战能力的SBSS.地面站点分布在全球17个地方,主要设备为各种雷达、光学传感器、空间目标识别系统,一个通信网络和两个进行数据处理的作战中心(一个主要中心和一个备用中心①).该网络整合了美国国防部、空军、海军、民事机构,甚至盟国的资源.根据传感器所属机构和用途的不同,这些监视设备共分为三类:(1)空间监视网专用传感器,由美国战略司令部运行,其主要任务是支援空间监视;(2)空间监视网配属传感器,由美国战略司令部运行,其主要任务不是空间监视,而是诸如弹道导弹预警、发射靶场支援等,但是也可以提供一定的空间监视能力;(3)参与空间监视网的传感器,由其他机构运行,根据相关协议和合同,在美国战略司令部提出请求时,提供空间监视支援.表2提供了美军空间监视网主要地面传感器信息.
三、美军空间态势感知能力建设特点
美军空间态势感知能力建设主要有以下特点:
第一,制定先进的能力指标,保证控制太空的最终目的.空间态势感知是美军实现空间控制的关键一环,是保证美军太空优势的基石.为此,美国对空间态势感知提出了很高的能力要求.一是,在区域上,空间态势感知是有关空间目标的、空间作战所依赖的包括物理域、虚拟域、信息域和人类域在内的作战环境,即实现空间范围内全方位、全频谱的感知.二是,在时域上,美军在空间态势感知的内容上不断强调持续感知、实时搜索、不间断监视,即实现全天候、实时感知.三是强调准确性,美军要求空间态势感知信息必须准确反映空间情况,例如有关空间目标的情报必须反映目标的准确位置、属性,乃至目标的具体性能、参数,即实现精确感知.四是突出预测能力,美军非常强调感知的预测性,空间态势感知的根本目的在于向决策者提供准确、及时、充足并经过分析的空间情报,从而实现对未来空间态势的正确判断,即实现预测性感知.
第二,大量研制新技术、部署新装备,确保能力的优越性.出于有效控制太空的目的,美军在建设空间态势感知的过程中,针对现有能力的不足,大量运用新技术、部署新装备,力求实现对潜在对手的"代差"优势.美军原有的空间态势感知设备以地面雷达系统、光学传感器为主,虽然在数量和质量上已经领先全球,但也面临以下挑战:(1)传统陆基传感器具有先天的局限性,容易受地形、天气条件、大气环境的影响;(2)在用的陆基传感器均服役了较长时间,性能有所下降且对新的作战环境有一定的不适应;(3)新世纪以来各国空间能力都有不同程度的发展,空间目标数量大大增加,潜在对手的空间对抗能力大大增强.因此,美军没有仅仅满足于已有的能力,而是开展了多个空间态势感知相关系统的研制.2006-2015财年,仅直接服务于空间态势感知的项目,美军就单独或联合开展了30个,涉及SBSS、SST、Space Fence、JMS、RAIDRS等多个项目,总投资近50亿美元.这些项目包含了新型陆基ISR系统、天基空间监视系统、数据处理分发系统等.这些新装备提高了美军空间态势感知各个环节的能力,有力地确保了其整体效能的优越性.
第三,充分利用已有资源,实现能力的快速成型.美军空间态势感知体系在相对较短的时间内得以初步建立,一个重要的原因就是美军在建设空间态势感知中充分整合并利用了已有的资源.美军在建设空间态势感知的过程中,大规模地使用了国防部、各军种、情报界的资源,例如,各军种的空间监视系统被直接用于执行空间态势感知任务;重点发展的SBSS就是基于之前"中段空间试验卫星"的验证成果研发的.其中,最重要的就是将空间监视网纳入了空间态势感知能力建设的范畴.美军空间监视网经过50多年的发展,已经建立起了一套完善的情报、监视、侦察、指挥、控制、通信以及信息处理分发体系.以这样一个比较完善的网络为基础,保证了美军空间态势感知建设的事半功倍.这样的发展方式,避免了另起炉灶,节约了宝贵的时间.
第四,注重与民事机构合作,降低成本、提高效率.空间态势感知是一个庞大而又复杂的命题,涉及军事、经济、科技、外交、情报等多个方面.在这种情况下,美军选择了与政府机构、商业界、学术界和海外伙伴合作开发,通过共建空间态势感知系统、共享空间态势感知数据、共用空间态势感知产品的方式,合作发展空间态势感知能力.目前,这项工作卓有成效,已经有39家利益攸关方参与了该项目.这种方式一方面分摊了巨额的研制经费,另一方面也可以利用各方资源支援空间态势感知建设.首先,经费上,空间态势感知建设如同一个"吞金兽",所需的建设费用远远超出了国防部拟投入的几十亿美元,这些资金缺口就有赖于其他机构的投入.其次,多方参与也使美军可以利用更广泛的资源来建设空间态势感知,比如,美军可以直接利用编制外的卫星或地面传感器数据,甚至借用他国领土建设位置优良的监测站等.再次,通过这种发展方式,其潜在的商业价值也是非常可观的.有理由相信,现在美军发展中的空间态势感知系统,将会与之前的全球定位系统一样,在获取巨大军事利益的同时,也会拓展出大量的经济效益,成为又一个军民合作的典范.
