美国太空态势感知能力解析与展望

◎中国航天系统科学与工程研究院 李慧丽

◎中国航天科技集团有限公司 续焕超

太空态势感知是太空攻防对抗活动的基础,也是太空信息化战争的主要支撑力量。空间能力已成为未来太空战场的“战略新高地”，各军事大国都将大量资源投入到太空态势感知研究和开发中。本文梳理了美国最新太空发展战略和太空态势感知能力建设现状，分析了美国太空态势感知能力发展的特点及趋势，并针对我国情况提出了相关启示和建议。

空间能力已成为未来战场的“战略新高地”。太空态势感知是对影响太空活动的所有因素的认知和分析，是太空攻防对抗活动的基础,是太空信息化战争的主要支撑力量，各军事大国都将大量的资源投入到太空态势感知研究和开发中。从广义上讲，太空态势感知是对所有发生在空间的事件、威胁、活动和状态进行感知，能使指挥决策和操作人员获取并维持空间优势。

美国认为，太空态势感知能力既是美国太空安全政策的基石，又是美国实现太空军事化的前提，已将太空态势感知能力视为“所有太空活动的基础、太空控制的关键前提和不可或缺的作战力量”。自特朗普上任以来，制定了更加清晰的太空政策战略，从美国利益优先和称霸全球的目的出发，强调优先发展太空态势感知能力。为此，本文梳理了美国最新太空发展战略和太空态势感知能力建设现状，分析了美国太空态势感知能力发展的特点及趋势，提出了对我国的启示和建议。

一、美国太空态势感知发展现状研究

一直以来，美国高度重视太空态势感知的军事攻防和全球霸权作用，不断加强相关领域布局，谋求先机。近年来，美国在太空态势感知领域的投入明显增加，据美国国防部发布的预算显示，2016-2020年美国国防部的太空态势感知预算共约18亿美元，在太空态势感知系统建设、数据共享协议、太空监视及商业化应用等领域取得显著进展。

（一）美国正在加速布局太空，战略政策文件密集发布

美国把推行太空战略作为执政的重要选项，把态势感知能力作为主要核心能力和重要能力。2017年12月，美国《国家安全战略》中提出，美国必须维持在太空自由行动的领导地位。2018年，美参联会发布的最新版《太空作战条令》首次确立“太空联合作战区域”概念，将原太空作战任务所包含的五大领域调整为“态势感知，太空控制，定位、导航与授时，情报、监视与侦察，卫星通信，环境监测，导弹预警，核爆探测，太空运输及卫星操作”等十大能力领域，进一步突出了太空联合作战深度融合的思想。2018年3月23日，美国白宫发布了新版《美国国家太空战略》，提出要建立“四大支柱”，其中有三个与太空中的国家安全活动有关，包括强化威慑力和太空作战选项、完善涉及空间态势感知、情报和采购问题的“基础性能力、结构和程序”等。2019年4月5日，美国战略与国际研究中心发布《太空威胁评估2019》报告，从反太空武器及手段的角度，对世界主要国家和地区构成的太空威胁进行系统评估。

同时，美国还在加强空天战略军事力量的构建，正在积极建立美国天军、太空司令部和航天发展局。2019年2月19日，特朗普以备忘录形式签发4号太空政策令《建立美国天军》，明确将在空军部内建立美国天军。3月1日，美国防部发布《美国天军战略概述》，概述天军的作用、任务、职能和组织结构等，天军建设五年计划，以及与其他军种或机构的关系等内容。美国太空司令部方面，美国将设立一名专注于太空的作战指挥官，特朗普已提名空军上将约翰·雷蒙德领导该司令部。航天发展局方面，将集中精力发展和交付下一代的天基通信和地球观测能力。同时，据美国媒体报道，美国国防部在其2020财年预算中将划出130亿美元，用于建立太空开发署（SDA）、太空作战部队（SOF）和太空指挥部（SC）三个全新机构，以此作为对特朗普上台后美军要建立太空作战部队的回应。

（二）太空态势感知系统不断升级，空间监视能力大幅提升

美国一直是全球太空态势感知能力的领先者。从20世纪90年代开始，美国相继实施了“空间试验卫星系统”“天基红外系统”和“空间跟踪与监视系统”等。近年来，美国不断升级新一代“太空篱笆”等地基监视系统，并把天基太空监视系统作为重要发展方向，逐步打造天地一体的太空监视网络。据报道，美国每天可完成6万余次的太空目标观测，低轨目标分辨率可达5cm、静止轨道目标分辨率50cm，能跟踪2.3万个在轨卫星和直径数厘米以上的空间碎片，对几乎所有在轨工作飞行器可谓“了如指掌”。以天基太空态势感知系统为例，它主要由低轨和高轨的若干卫星组成，如低轨系统中的有STARE微纳卫星星座和“天基空间监视系统”SBSS星座，高轨系统中的GSSAP系统和GEO目标监视纳卫星星座等。SBSS系统拥有较强的轨道观测能力，重复观测周期短，并可全天候观测，可大幅度提高美国深空物体的探测能力。而GSSAP卫星则部署在GEO轨道之上和之下的漂移轨道中，具备较强的机动变轨能力，能够在地球同步轨道带内机动飞行，按需抵近地球同步轨道目标实施抵近侦察，以最佳视角获取目标图像。GSSAP目前已发射了4颗，预计2020年前后GSSAP项目将再发射2颗卫星入轨。据报道，SBSS系统使美国对地球静止轨道卫星的跟踪能力提高了50%，同时使美国太空目标编目信息的更新周期由现在的5天左右缩短到2天；GSSAP卫星曾多次秘密靠近俄罗斯和中国的军用和民用航天器，并对其进行检查。

（三）与多国签署SSA数据共享协议，合作联盟不断拓展

为应对对抗性日益增强的新太空环境，美国与合作伙伴签署太空态势感知数据共享协议，不断拓展太空态势感知合作联盟。自2012年美加开展太空态势感知信息共享以来，美国战略司令部已与英、法、德等主要欧洲强国、澳大利亚、日本等亚太盟友、两个政府间组织（欧洲航天局和欧洲气象卫星开发组织）以及77多家商业卫星所有者、运营商和发射商，签署了近90份SSA数据共享协议。2019年4月10日，在第35届太空研讨会上美国和波兰航天局代表签署了太空态势感知服务和数据共享协议，以支持美国和波兰在太空疆域的态势感知合作。该协议指出在波兰建立一个SSA运行中心，这将有助于提高波兰和盟军卫星在太空中的安全性。

（四）举办太空态势感知演习与创新活动，军事作战能力提升

近年来，美军频繁举办太空态势感知演习和创新竞赛，提升实际作战能力和太空军事人员的能力。2017年9月，美国战略司令部开展了第四次太空态势感知演习，名称为“全球哨兵2017”。与前三次太空态势感知演习名称“太空态势感知桌面演习”相比，此次更名反映了联合太空态势感知的重要性。参演国家包括英国、日本、法国、德国、意大利、澳大利亚、加拿大等。在演习中，各参与国设立了太空作战中心，用以指挥和控制本国的太空态势感知装备；演习还设立了一个全面集成的“联盟太空作战中心”，对盟国太空态势感知装备进行一体化指挥与控制测试。2018年10月，美空军研究实验室和莱特兄弟研究所共同举办首届VQ-Prize竞赛，旨在鼓励各方资源与军方客户合作，创建太空态势感知可视化工具（包括增强现实和虚拟现实解决方案）。据报道，麻省理工学院研究团队开发的虚拟现实可视化工具“命令、传感和地图信息中心”(CoSMIC)获得了美空军首届VQ-Prize竞赛第一名。研究团队开发了一个用户界面，帮助可视化轨道上的2.3万个物体（卫星、碎片、废弃的火箭残骸等），预测它们是否会相撞，以及采取何种措施以避免这种情况。

二、美国太空态势感知发展展望

当前，美国拥有全球最完备的太空系统，其已成为美军作战的基础。

近年来，美国空军提出“全球警戒、全球到达、全球作战”的战略思想，确定了要构建“全球到达、全球存在、全球感知”的太空空间侦察监视体系，以满足空间威胁实时响应需求，未来发展呈现以下几大趋势：

（一）积极构建全方位、多层次的空间侦察监视体系

美国太空态势感知体系的总体目标是提供发现、追踪、识别和区分所有太空物体的能力，逐步实现对太空环境的全谱段实时监视、侦察并提供情报。为此，美军一方面着手升级部署在全球多地的地基空间监视网，另一方面逐步加强空间态势感知的全方位体系，如通过对原有陆基感知设备的延寿升级、升级新一代“太空篱笆”和研发新型空间感知设备等。未来，美国太空态势感知系统对低轨空间目标的探测、定位精度和预测准确率将逐步提高。预计到2020年，美国在全球的空间感知盲区将显著缩小，甚至具备空间广域威胁告警与评估能力。

（二）人工智能和云计算等技术成为SSA系统建设新热点

近期，美国将人工智能和云计算技术应用于最新太空态势感知系统建设中，如“轨道阿特拉斯”（Orbital Atlas）军用版、“联合太空作战中心任务系统增量2”（JMS）、智能太空系统（iSpace）等。2019年4月，美空军定制了“轨道阿特拉斯”太空态势感知预测系统的军用版，其主要功能包括：可应用人工智能技术分析来自卫星、航空无人机和其他目标的数据；可作为一个活动预测工具，将机器学习应用于大规模的太空观测和其他太空数据分析（如天气）；具有模式表征特性，可预测太空活动、太空物体碰撞以及碎片轨迹运行等。“联合太空作战中心任务系统增量2”（JMS）能帮助可视化轨道上的2.3万个物体（卫星、碎片、废弃的火箭残骸等），预测它们是否会相撞，以及采取何种措施以避免这种情况，同时，能实现各类传感数据的有效整合，还能为空间态势感知和空间作战部队的指挥控制提供数据可视化的实时态势信息。智能太空系统（iSpace）则利用先进的分析和融合能力主动管理各类太空事件，如碰撞、机动、解体、发射和共同轨道威胁，它提供的态势感知、智能指控能力将为“多域战”提供有力支撑。2019年美国空军航天司令部又开始制定太空数据战略，意在共享数据，并根据数据采取行动，从太空推进作战，有助于提高太空领域感知能力，服务联合作战。

（三）SSA商业化服务和空间交通规范化管理成为新动向

当前，美国军方充分认识到了SSA商业化服务的巨大应用潜力，美军联合太空行动中心CSpOC管理的“空间监视网”拥有目前世界上最强大的空间监视能力，向世界各国政府和商业实体提供关于这些目标的空间跟踪数据。目前，美国在SSA领域的几个知名商业公司包括分析图形有限公司AGI公司、LeoLabs公司、ExoAnalyticSolutions公司等，他们主要提供卫星跟踪、发射监测、高分辨率的空间观测数据和服务、联合分析、无线电频谱管理和联合警报服务等。AGI公司早在2010年就和空间数据协会SDA签订了合作，为Inmarsat、Intelsat、Eutelsat和 SES 等知名商业卫星公司提供有关SSA服务，并于2014年建立世界上第一个商业运营中心ComSpOC。2018年6月，特朗普总统签署了《空间政策指令3》，指示商务部接管为民用和商业用户提供基本SSA数据和空间交通管理(STM)服务的责任，太空态势感知的商业市场时代已经慢慢到来。美国商务部于4月11日发布信息征询书，寻求改善太空安全和交通管理的最佳行业做法和标准。

（四）塑造军民融合和国际商业合作发展新格局

在太空态势感知系统建设过程中，美国通过各部门技术手段的有机整合，形成了以国防部和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、其他组织、机构为补充的军民融合式建设格局。同时，美国还提出要与各领域密切合作，利用本土工业和盟友提供的不对称优势，共同最大限度发展并保护太空。通过加强国际商业合作，捆绑利益，希望能更好地感知太空活动，确保其太空资产安全性，从而为联合作战提供有效、可靠的支撑。

三、启示与建议

美国不断加快推进太空态势感知能力体系建设，逐步实现对太空环境的全谱段实时监视、侦察并提供情报，为提升国家安全和太空军事作战能力提供了重要支撑。为此，对我国太空态势感知能力建设提出如下几点建议：

一是加强顶层设计和战略布局，提升态势感知和太空军事作战能力。围绕我国航天强国和网络强国战略，积极发展可重复使用运载火箭、导航卫星、光学成像、军事通信卫星等太空态势感知能力关键技术，推动雷达、光电望远镜和无线电侦测系统等系统发展，逐步提升太空态势感知系统的目标识别能力和空间对抗能力，为提升我国态势感知能力提供支撑。

二是加快推进天地一体化感知网络建设，发展全维空间态势感知能力。借鉴国外经验，将天基态势感知系统建设作为空间目标态势感知的优先发展方向。重点发展基于微小卫星平台的新一代天基装备，通过卫星组网技术实现高轨、低轨卫星的功能互补和交互发展，提高卫星平台的柔性化，增强卫星的防护能力，构建天地一体化抗干扰通信网络系统，逐步形成全天候、全覆盖的态势感知能力体系。

三是制定太空大数据及人工智能战略，推动新一代信息技术应用于太空态势感知领域。加快发展态势感知领域大数据处理和融合技术、空间大数据技术、人工智能技术等，并牢牢掌握“数据主权”，以确保国家安全。

四是要加强太空领域的军民融合，拓展应用范围。比如，应用于太空领域的对地观测、图像、导航等不同类型应用卫星和光电传感器，可支持军事作战，也能应用于经济和社会其它领域；一些城市发的商业卫星的影像图片既可以民用，也可以在军事上应用。通过军民融合，有效提升太空态势感知商业化服务能力。