美国太空态势感知体系研究新进展的启示和建议

+王晓海（空间电子信息技术研究院 空间微波技术重点实验室） 周宇昌（空间电子信息技术研究院 空间微波技术重点实验室）

1.美国太空态势感知发展现状[1]-[3]

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。

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，是对影响太空活动的所有因素的认知和分析，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”。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。

2018年3月，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、完善涉及太空态势感知、情报和采购问题的“基础性能力、结构和程序”等。同年，美参联会发布的最新版《太空作战条令》中首次确立“太空联合作战区域”概念，将原太空作战任务包含的五大领域调整变为“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，将太空态势感知作为十大能力领域之首。

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。同年11月，美国空军航天司令部表示将采用天域感知（SDA）术语取代现有的太空态势感知（SSA），突出空间作为一个独立作战域，并计划将 SDA写入相关作战条令。

美国太空态势感知体系由地基监视雷达、地基跟踪成像雷达、地基光学深空监视系统、船载测量雷达、空间环境监视系统、卫星信号侦察系统、天基空间监视系统，以及其他装备组成。由此可见，美国的太空态势感知体系由地基和天基系统两大部分组成，相互补充与配合共同完成太空态势感知任务。

空间监视网（SSN：Space Surveillance Network）的探测装备可分为专用型、兼用型和可用型三类。其中，专用型装备由国防部所属，专门用于太空态势感知任务的雷达、光电、无线电装备。兼用型装备由国防部所属，主要用于导弹预警、情报采集等任务，可兼用于太空态势感知任务的大型相控阵雷达。可用型装备由美国国内科研机构所属或国外机构所属，但通过合作协议接入美国空间监视网并提供共享数据的靶场试验雷达、科学研究用的光电探测系统等。

截至2019年11月，美国太空态势感知体系构成如图1所示。

图1 美国太空态势感知体系构成(截至2019年11月)

2019年7月，美国新成立的统筹未来国防太空体系发展部署的航天发展局提出新一代国防太空体系发展架构，以“威慑层”描述了未来SSA体系架构的初步设想。(见图2）

新一代构想体系包括：①2个大偏心率高倾角（HE/HI）轨道面；②140个大规模星座太空态势感知节点；③地月L1/L4点；④地月L2点+月球星座（待定）。此外还包括3架先进地月空间机动飞行器。

新一代SSA体系的主要目标是针对航天国家在地月空间的探索和利用活动越来越频繁，探索范围不断拓展的情况，构建覆盖地月空间的态势感知能力，同时通过大规模、无中心节点的分散部署形式，提升SSA体系弹性，增强对敌方攻击的威慑能力。（见图3）

美军当前识别的构建未来SSA体系的关键挑战包括：目标/背景特性、先进机动飞行器的轨道基地和轨道动力学、星上处理、与传输层通信、与作战部队集成。

2..美国太空态势感知存在问题[4]

尽管美国已具备无人能比的太空态势感知能力，但因太空目标监视网探测器数量、探测能力、地理分布等因素限制，他们自己仍然认为其太空态势感知能力建设主要存在以下几个方面问题：

（1）太空监视系统的覆盖范围不足；

（2）太空监视间隔时间过长，对卫星机动、碎片分解等事件反映缓慢；

（3）探测器的探测灵敏度不足，微小目标探测监视能力弱；

（4）目标特性获取能力不足，造成对目标识别分析能力弱；

（5）太空环境监测预报能力不足；

（6）太空态势信息解译能力不足；

（7）太空态势感知任务分配流程的灵活性不足；

（8）太空态势感知力量的指挥控制能力不足。

上述问题使得其太空态势感知能力作战运用面临以下问题：

（1）不能对所有太空目标进行实时准确定位和跟踪，只能面向任务需求，利用目标位置计算预测与定点监测相结合、优先监视美国重点关注目标和轨道机动变轨目标等方式，在一段时间内对特定目标进行观测；

图2 美国防部航天发展局构想的下一代国防太空体系架构示意图

（2）对太空目标的识别跟踪能力弱，不能判断卫星背后的操纵力量和操纵目的，不能实时监视高价值目标，观测数据更新周期长达几个小时。据此，美国认为其太空态势感知能力不能充分满足未来太空对抗的军事需求。

3.美国太空态势感知能力提升[4]、[5]

鉴于上述存在问题，美国主要通过以下四个方面实现太空态势感知能力提升：

①加强太空态势感知系统建设；

太空态势感知系统建设主要是对已有设备升级及研制新型探测器、提升信息获取能力，以及针对未来任务需要制定发展规划和进行技术需求预测。

②提升太空态势感知保障能力；

太空态势感知保障能力主要是指对太空态势感知网络中的探测器和信息进行集成、升级和运行维护。

③强化太空态势感知指挥控制；

太空态势感知指挥控制核心任务和建设重点是构建以网络为中心的、面向服务的一体化指挥与控制体系架构，推进联合太空作战中心任务系统升级改造。

④扩展太空态势感知应用领域。

太空态势感知应用领域延伸与拓展，通过对具备威慑能力核心内容的解密，适时公布对别国卫星的监视情况，以此昭告天下，无论低轨还是地球同步轨道目标，从开始机动到完成在轨交会，整个过程都在其严密监控之下，迫使对手慑于被发现并遭受报复而不敢贸然发动恶意攻击，进一步提升其太空资产的安全性。

实现上述能力提升的目标的重要关键基础以及有利支撑在于以下四个方面的应用发展：

①可重复使用运载器技术快速发展；

②光学成像技术创新研究应用；

③导航卫星体系构成逐步完善；

④军事通信卫星技术逐渐发展完善。

4.美国太空态势感知发展趋势[1]、[2]

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，满足空间威胁实时响应需求，未来太空态势感知发展在总体层面上呈现以下几大趋势：

①积极构建全方位、多层次的空间侦察监视体系；

②人工智能和云计算等技术成为SSA系统建设新热点；

③SSA商业化服务和空间交通规范化管理成为新动向；

④塑造军民融合和国际商业合作发展新格局。

针对太空态势感知能力水平，其未来的发展趋势如下：

①空间侦察监视覆盖范围更大；

②能够识别和编目的空间目标种类数量更多；

③空间目标数据测量精度更高；

④空间目标数据更新周期更短。

针对太空态势感知系统设备，其未来的发展趋势如下：

①工作频段从低频段向高频段发展；

②组织架构从固定单一向灵活多样发展；

③质量体积从笨重庞大向轻便小巧发展；

④工作体制由单脉冲机械扫描、模拟相控阵向分布式、全数字阵列体制发展。

5.美国太空态势感知启示建议[1][6]

5.1 总体战略启示建议

①制定太空态势感知体系相关政策文件，为全面具体深入开展研究发展提供支撑和指导；

②加强顶层设计和战略布局，加强体系结构规划，提升态势感知和太空军事作战能力；

③加快推进天地一体化、分布式态势感知网络建设，发展全维空间态势感知能力；

④制定太空大数据及人工智能发展战略，推动新一代信息技术应用于太空态势感知领域；

⑤加强太空领域的军民融合，不断拓展应用领域和范围；

⑥加强空间态势感知领域国际与商业合作。

5.2 具体技术启示建议

①研制新一代空间目标监视雷达，进一步增强原始监视探测数据的获取能力，重点提升对空间目标，尤其是小尺寸空间目标的探测容量、精度、时效性和成像识别能力，有效推动太空态势感知技术的前进发展；

②采用地海空基和天基监视探测设备，不断推出多维数据融合提取方法，将有力推进太空目标特性数据获取处理分析识别等技术的发展。

③随着智能数据处理、云数据挖掘和分布式处理计算平台等的进步，目标特性数据库将越来越完善，可以快速提升太空目标感知的水平和质量。

④研究弱小信号检测和多源图像融合处理等算法，不断提高太空目标监视识别能力，实现在轨有效载荷的规避防护、太空目标监视识别和环境监视等，确保有效进出、控制、开发和应用太空。

⑤研发星载平台自感知系统，加强空间资产的自保护能力

⑥研究采用信息支援和网络防护等抗干扰手段，抵消因采用电子战和计算机网络攻击手段造成的信息欺骗、干扰和拒止等行为，确保态势感知系统的信息安全。

6.结语[2][7][8]

太空态势感知作为掌握太空态势，确保太空环境安全和航天器运行安全的基础，已成为各航天国家发展的重点领域。目前主要航天国家加速推进空间态势感知能力体系建设，积极构建天地一体、覆盖全轨道的空间态势感知系统，实现探测目标更小、监视时效更强、轨道精度更高、目标识别更细、作战响应更快的空间态势感知能力。

太空态势感知是实施空间威慑的重要手段，也是实施空间攻防对抗的前提和基础。拥有高水平、颠覆性太空态势感知能力对于夺取制天权和制信息权具有非常重要的战略意义，是航天强国的重要标志之一。

太空态势感知是确保空间资产安全的有力保障，既能有效维护本国军事航天装备安全运行，夯实国防能力发展，又能保障关系国计民生的空间基础设施和提供商业服务的商用卫星系统安全运行。国外政府和军方均高度重视发展空间态势感知能力，并注重军民融合发展，从国家顶层统筹体系方案设计和系统能力建设。

图3 威慑层示意图

图4 美国太空态势感知空间监视全球覆盖

我国应该不断的加强太空态势感知技术的研究与建设，密切关注大数据技术、人工智能、多源数据融合处理等未来空间态势感知系统发展的热点技术，加强空间态势感知国际与商业合作。此外，开展军民融合，通过整合来自政府、军事部门、商业团体组织和科研单位的空间目标监视数据，实现空间监视数据的全面、高效利用也是值得重点关注的方向。

注释

[1]李慧丽、续焕超 美国太空态势感知能力解析与展望[J]. 网信军民融合，2019（7）：

[2]赵志斌 美国太空态势感知装备体系研究[J]. 飞航导弹，2020（7）：77-80

[3]宋博 国外天基太空态势感知系统发展研究[R]. 2019年中国空间技术研究院情报研究报告

[4]杜小平、李智、王阳 美国太空态势感知能力建设研究[J]. 装备学院学报，2017，28（3）：67-74

[5]唐匀龙、许厚棣、钮俊清、任清安 空间态势感知能力发展启示[J].舰船电子对抗，2018，41（2）：56-60

[6]洪兴勇、李文瑾 太空态势感知体系结构及发展趋势研究[J].电子世界，2017（11）：23-24

[7]牟进超、孙兆阳、刘昊 面向空天应用的太赫兹波实时态势感知与监视探测技术[J]. 战略研究，2017（4）：54-58

[8]仲小清、王兴龙、李强、刘杰、王典军、蒋文婷 国外天基空间态势感知规划与现状研究[R]. 2018年中国空间技术研究院情报研究报告