军事通信卫星的未来

李云

2013年美国战略与预算评估中心（CSBA）资深研究员哈里森发表了题为《军事卫星通信（MILSATCOM）的未来》的研究报告，本文摘译该报告的主要内容，以供参考。

冷战期间，美国航天系统主要支持战略任务，如导弹预警、情报、核指挥与控制、美国和苏联的战略对峙等。冷战结束后，空间变得越来越拥挤、充斥对抗性。目前有40多个国家拥有或运行着卫星，所有国家都运用天基能力为民生服务，如气象预报和导航；1991年海湾战争，美军利用空间系统使局部战争模式发生了重大变革，创造了天基精确导航、授时与卫星通信，与传统武器系统集成等新的卫星作战运用模式，使美军具备了创新的“天基支持下的察打一体能力”。

冷战结束后，针对空间系统运用的假设，仍然是应用于慑阻，且认为空间系统不会在战争中遭受攻击，这一普遍认识的后果之一就是美国的空间系统、尤其是军事卫星通信（MILSATCOM）系统在战争中表现得异常脆弱。军事卫星通信系统在遭受物理攻击（动能或非动能）、电子攻击（人为干扰）以及网络攻击面前异常脆弱。潜在的对手并不依赖天基能力、且不具有对称的脆弱性，这将使空间慑阻思想很难贯彻。而且，美军全球力量扩张严重依赖天基能力，意味着军事空间系统未来将在美国对抗 “反介入/区域拒止”（A2/AD）的作战中发挥重要作用。从其他国家的角度来看，美军空间系统是武器系统，空间将成为新的战争领域。

适应未来对抗环境是下一代军事卫星通信体系结构优先要考虑的问题，而满足经济承受能力也同样重要。军事卫星通信系统在面对成本超支、投资不稳定和其他可以妨碍卫星研制与发射等项目因素时，表现得同样脆弱。这些因素彼此影响，形成了“航天采办的恶性循环”。高成本使星座卫星数量变少，而生产周期也延长；星座 数量少则需在单星上搭载更多的能力；在单颗卫星上搭载更多能力却导致了卫星的复杂性，进而导致更高的成本和更长的生产周期。

项目的同步发展在军事卫星通信系统中同样重要，因为一个系统的运行需要空间、终端和控制三大系统的协调运行。空间段与地面段各分系统及时部署协调运行非常重要，因为卫星在轨寿命是有限的，位置保持需要消耗燃料，零件受到空间辐射会老化，且技术会过时。整个军事卫星通信体系中，只要有一个系统由于资金短缺或研发滞后而拖延了时间，其余系统将会被迫延迟使用。更麻烦的是军事卫星通信三大系统发展项目预算是分散于各军种中，使协调与控制上述彼此关联的项目更加困难。

在解决对抗的空间环境和紧缩的预算问题时，美国国防部在下一代军事卫星通信体系结构上可以有多种选择。

选择之一：提高被动防御能力，保障系统可在遭受各种类型攻击下生存并运行。

核辐射加固、数据加密、交叉、跳频扩频，以及卫星交叉链路均为各种被动防御手段。主动防御则是试图阻断或干扰对卫星通信的攻击，且主要防御物理威胁。主动防御，如卫星“回击”等能力，可能将大幅度增加军事卫星通信系统的成本，因为这种手段需要更大的卫星平台或更小的有效载荷来弥补附加的尺寸、重量和功率。相对于主动防御的卫星“回击”（shoot-back）和护卫卫星系统，攻击者更具有成本优势，因为建造更多的反卫星（ASAT）武器的成本可能远低于采用附加的卫星“回击”和护卫卫星系统所增加的成本。

单颗卫星损失造成的影响，因为每颗卫星只承担总能力中的一小部分。这将使对手的计划变得复杂，对手达到 相同效果需要瞄准更多卫星，但这也不会给拥有反卫星武器库的对手带来更大的挑战，因为反卫星武器不可能比所攻击的卫星贵。不过，尽管攻击方具有反卫星成本优势，也不敢贸然升级一场大规模的空间攻击，否则被击毁的卫星将产生大量的空间碎片，从而造成长期的全球问题。

分散或分解空间段的方法之一是采用以载荷为中心的采办模式，首先关注特定载荷能力，然后再寻找卫星平台搭载。美国重返亚太地区，成为亚太地区一部分，将与日本、韩国和澳大利亚合作，在其一颗或多颗卫星上搭载“先进极高频”（AEHF）载荷，使盟国可以此换取全球AEHF星座的有限使用权利，这将提高盟军与美军的互操作能力，使其可以比自己部署相同能力低得多的成本接入全球AEHF星座。同样，这使对手反卫星的复杂性大大增加，因为攻击寄宿载 荷（无论是物理、电子或网络攻击）就是在攻击军事通信卫星网络中的所有合作国家，带来危机升级的风险。

选择之三：使系统在遭受攻击后容易更换。

美军将储备用于备份的载荷或卫星，以及移动终端和卫星控制站，以快速更换遭受攻击损毁的卫星系统的空间段与地面站。使卫星易于更换可能是小短期战争重组卫星能力的有效选择，但即便卫星已备份就绪，将其与运载器集成并发射入轨还是需

选择之二：通过将军事卫星通信

如果战争持续肘间系统能力分解、分散，或采用分布式要花费几周时间。

对手能够重复攻击美国卫星，卫星通信体系结构，使敌方更加难以较长，

对卫星不停更换将使成本很快升高到锁定目标。

如果对手每次攻击的成本在分布式体系结构中，每颗卫星难以承受。

或有效载荷更小，功能也减少，而且比每颗替代卫星或载荷的成本低得

美国将陷入成本提升的泥潭。而理论上不太贵，尽管由于发射成本增多，

在战争开始时大量储备的卫星或加和卫星平台成本增加使星座的总成且，

可能将在持续的战争中很快耗本增加。但分布式星座由于需要采购载荷，

重新建造卫星更多相同卫星，成本不会上涨太高。 尽。即使重启生产线，

这三种方法将使系统具备抵消因为或载荷可能还需要几个月或几年。

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变成针对网络中所有合作国家的攻击行为，将给攻击一方带来冲突升级的风险。

建议三：美国还应当在下一代军事卫星体系结构中避免落入战略成本陷阱。例如，如果美国发展卫星“回击”或护卫卫星系统，对手则需要建造更多ASAT武器，将迫使其提高成本，当然美军在卫星“回击”能力上也将花费更多的成本。同样，美国采购备份卫星用于替代遭受攻击的卫星，对手可以购买更多ASAT武器，也迫使美军购买更多的替代卫星。国防部可以通过激励创新的竞争来避免落入战略成本陷阱。美国还可以通过吸引合作伙伴共同发展其军事卫星系统，或在盟国卫星上寄宿卫星有效载荷，以此加重对空间系统进行攻击而引发的后果。

建议四：“转型卫星通信系统”（TSAT）

计划终止的教训之一是新计划通常存在较大的风险。空军应当在目前正在发展的“先进极高频”（AEHF）系统中融入新的能力，而不是启动新 计划来填补TSAT计划留下的技术缺项。同时降低项目办人员数量，使承包商减少与项目办接口的人员，从而降低项目总成本。

建议五：降低成本和风险的另外一个途径是更加恰当地引入竞争机制。在军事卫星通信系统中，竞争是降低产品成本、提高产品性能和激励 产品创新的有利工具，一些产品不需要启动新的研发计划。

建议六：将军事卫星通信项目、预算和运营集中到一个军种进行管理。空军是综合管理与运营军事卫星通信系统的最合适的候选人。空军已经管理大部分军事卫星通信业务，其余军种可以将军事卫星通信项目、预算和运营转移至空军，降低冗余，使空军更好地控制军事卫星通信项目，使之同步发展。

（摘自《中国航天》2014年第3期）

选择之四：寻找其他替代通信方

式降低军事卫星通信的脆弱性。

其一是租赁商业卫星通信系统，提供按需求灵活增加或降低容量的能力。但商用卫星系统更是无法抵御物理、电子和网络攻击，且所有权是 国外团体。

其二，也可利用空中通信飞机进行高容量通信，弥补或替代战区军事卫星通信系统。如果对空中通信飞机有效载荷采取被动防护措施，如跳 频扩频、交叉和数据加密等，空中通信飞机可以抵抗电子和网络攻击。不过，提供空中通信的飞机只能在允许的区域运行，否则将成为防空系统的靶子。

其三，地面射频通信（如无线电塔）是短距离用户通信的重要替代方法。尽管地面通信可以采用许多相同防护措抗干扰及粉粹攻击，但部署和运行地面系统需要相对安全的地面环境。用户必须能够物理接入在另一个用户视线内的地面站。军事卫星通信系统的另外一个替代方法是改变系统运行的方法，降低其通信需求。如无人机，可使其具有更加强大的机载自主分析传感器数据能力，只向地面分析人员传输更感兴趣的数据，其它数据可以暂时存储并在适当的时候 转发。在对抗的通信环境下，当通信受到干扰或为避免平台被探测到可将数据进行存储，一旦通信恢复再传输数据。但这种存储转发方法不适合时间敏感作战通信。总之，几乎没有适宜在“反介入/区域拒止”作战环境中满足远距离移动平台军事卫星通信需求的替代方式。

其四，降低军事卫星通信系统遭受攻击的方法既不是采取统一措施就能解决，也不是采取某个特殊办法就能搞定。因为每种方法对于军事卫星通信的不同用户，其价值和优先级不同。一些方法根据特殊用户群体的作战需求，可能较好或较差。在有限的军事卫星通信资源环境中，需要统筹规避不同类型军事卫星通信用户的风险。下一代军事卫星通信体系结构的三个主要用户群是全球监视与打击（GSS）、特种作战（SOF）和战略。尽管这些任务领域没有 全面覆盖美军能力，却是美军重点转移的最高优先级任务。美军已由过去在伊拉克和阿富汗等作战的主要任务向新的应对“反介入/区域拒止”

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（A2/AD）太平洋威胁转移。

提高卫星被动防御能力也是免受电子和网络攻击的良好选择。分散、分解或分布式体系结构对于全球监视与打击和战略任务领域而言， 是保护系统免受物理攻击的良好选择，但这些方法可能很昂贵，除非单星成本大幅下降。卫星替代方案并非是所有任务的有效途径，因为相对于 短期战争而言，准备发射系统所需的时间太长，而储备的替代系统在长期持续的战争中已消耗殆尽。军事卫星通信的替代系统，如商业卫星通信、空中通信飞机、地面射频系统以及存储转发手段等均不是有价值的替代手段，因为全球监视与打击、特种作战和战略需要在作战环境中实施全球时敏打击。

未来军事卫星通信体系结构的挑战在于如何在成本与风险中找到最好的平衡点，使所有军事卫星通信用户有足够的防护能力，如所有前线都具有防御能力。下面在权衡了军事卫星通信系统可能面临的威胁、预算紧缩以及可以采用的方案等情况下，提出了6条满足作战需求的建议。

建议一：军事卫星通信体系结构应该从两层(有防护和没有防护）过渡到三层。在三层体系结构中，有防护的最高层应当预留给战略用户，而且目前有防护的军事卫星通信系统职能中大部分已无法更改。可以增加新的防护层，为更多的战术用户提供受保护程度较低的系统。还可以利用没有防护的卫星通信项目，以较低的成本将有防护的有效载荷寄宿到商用卫星通信系统上。军事卫星通信体系结构的最底层应当预留给所有其他非重要通信用户，这些用户可租用但不能占有系统。

建议二：对于空间段，以太平洋为中心，邀请主要盟国，如日本、澳大利亚和韩国，成为该体系结构的中间层。合作国家可以分担附加的有防护措施的有效载荷成本，作为回报，主要盟国 可获得全球通信卫星星座的部分使用权。尽管有诸多涉及政治和运行的问题需要解决，包括该中间层的亚太合作伙伴如何提高与美国及其他合作 伙伴的互操作能力以及提高美国合作伙伴在不安全的通信环境中的运行能力。这样将使潜在对手的规划变得复杂，因为针对所有设防的卫星或设防的寄宿有效载荷的攻击行动将

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