空間作戰(zhàn)融合網(wǎng)電力量對航天器的功能需求

王灝宇，范宏深，趙國偉

（1.北京航空航天大學(xué)宇航學(xué)院，北京100191；2.第二炮兵裝備研究院第二研究所，北京100085）

0 引言

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，以各類衛(wèi)星為主的航天力量為地面作戰(zhàn)提供了全面的信息支援，對戰(zhàn)爭進(jìn)程和結(jié)局產(chǎn)生了巨大影響［1］。未來太空中的多種衛(wèi)星很可能成為軍事對抗新的目標(biāo)或平臺，將使得空間作戰(zhàn)成為必然的發(fā)展趨勢［2］。

空間作戰(zhàn)中，敵對雙方的空間信息網(wǎng)絡(luò)具有暴露性、開放性、脆弱性［3］。針對空間信息網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)電一體對抗將成為空間作戰(zhàn)的重要手段，其要求多種作戰(zhàn)平臺具備網(wǎng)電作戰(zhàn)能力，尤其對空間作戰(zhàn)的主要作戰(zhàn)平臺即航天器平臺提出了新的功能需求。

本文首先論述了空間作戰(zhàn)融合網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的趨勢，進(jìn)而針對其對航天器網(wǎng)電攻防的功能需求，討論了一種可行的具備網(wǎng)電攻防能力的航天器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。

1 空間作戰(zhàn)融合網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的發(fā)展趨勢

1.1 空間作戰(zhàn)的網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的作用

空間作戰(zhàn)以外層空間（距地球表面100km 以上）為主要作戰(zhàn)領(lǐng)域，以奪取和保有制天權(quán)為主要作戰(zhàn)目的，以軍事航天力量為主要作戰(zhàn)力量，作戰(zhàn)行動既包括作戰(zhàn)雙方天基作戰(zhàn)系統(tǒng)之間的格斗和天基作戰(zhàn)平臺對戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈的攔截，也包括航天兵器對地球目標(biāo)的突擊和以地球?yàn)榛氐姆捞熳鲬?zhàn)，還包括從陸地、海洋、空中對敵航天發(fā)射場和指揮控制機(jī)構(gòu)發(fā)起的攻擊［4］。

網(wǎng)電一體戰(zhàn)，是指綜合運(yùn)用電子戰(zhàn)和網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)手段，對敵信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行一體化攻擊，同時對己方信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行一體化防御，以奪取電磁空間和網(wǎng)絡(luò)空間的制信息權(quán)［5］。在信息時代，戰(zhàn)爭在總體上是各軍種力量參加的在全維空間的一體化網(wǎng)絡(luò)化戰(zhàn)爭。網(wǎng)電對抗的實(shí)踐說明，網(wǎng)電戰(zhàn)場沒有疆域限制，信息網(wǎng)絡(luò)所能覆蓋的所有無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都是可能的網(wǎng)電作戰(zhàn)的作戰(zhàn)目標(biāo)或切入點(diǎn)，如2011年伊朗軍方曾通過侵入美軍無人偵察機(jī)的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，誘導(dǎo)迫降并俘獲一架入侵的美軍無人偵察機(jī)。

空間作戰(zhàn)應(yīng)融合網(wǎng)電作戰(zhàn)力量，并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)電作戰(zhàn)力量與現(xiàn)實(shí)空間作戰(zhàn)力量的協(xié)同。網(wǎng)電作戰(zhàn)力量將對空間作戰(zhàn)所包含的全部作戰(zhàn)行動提供網(wǎng)電領(lǐng)域的支持，包括對敵方信息節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)電偵查或攻擊，以及對己方信息節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)電防御。空間作戰(zhàn)中網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的任務(wù)功能如圖1所示?？臻g作戰(zhàn)的網(wǎng)電作戰(zhàn)力量應(yīng)具有對敵空間目標(biāo)和地面航天目標(biāo)的偵查和攻擊能力，同時具有對己方空間目標(biāo)和地面航天目標(biāo)的網(wǎng)電防御能力。

圖1 空間作戰(zhàn)中網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的任務(wù)功能

網(wǎng)電作戰(zhàn)力量具有的硬件載體，可以以網(wǎng)電對抗子系統(tǒng)的形式，嵌入到按海拔高度分類的天基、空基、陸（海）基作戰(zhàn)平臺中，分別構(gòu)成天基、空基、陸（海）基網(wǎng)電作戰(zhàn)平臺。這些網(wǎng)電作戰(zhàn)平臺分別具有各自的優(yōu)勢和劣勢：陸基網(wǎng)電對抗系統(tǒng)較容易實(shí)現(xiàn)，但易受地域和時域限制；?；W(wǎng)電對抗系統(tǒng)比陸基系統(tǒng)有更大的活動范圍，但艦船平臺對網(wǎng)電對抗設(shè)備的技術(shù)條件具有一定約束，作戰(zhàn)效能也受到限制；空基網(wǎng)電對抗系統(tǒng)受制于載機(jī)的種種技術(shù)條件限制，具有一定技術(shù)難度；天基網(wǎng)電對抗系統(tǒng)不受地域、時域的限制，可以接近空間目標(biāo)，能大大提高空間網(wǎng)電對抗的作戰(zhàn)效能，但天基網(wǎng)電對抗系統(tǒng)需要眾多高技術(shù)支撐，而且有效載荷受到體積、質(zhì)量和功耗的限制，難度比較大［6］。

1.2 空間作戰(zhàn)融合網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的實(shí)現(xiàn)形式

空間網(wǎng)電對抗的最優(yōu)技術(shù)途徑是集成利用陸（海）基、空基和天基網(wǎng)電作戰(zhàn)平臺各自的優(yōu)勢，建立協(xié)同統(tǒng)一的空間作戰(zhàn)網(wǎng)電作戰(zhàn)力量，進(jìn)而建立網(wǎng)電作戰(zhàn)力量與傳統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)空間作戰(zhàn)力量協(xié)調(diào)統(tǒng)一的空間作戰(zhàn)系統(tǒng)。這種協(xié)同可依托于一種網(wǎng)絡(luò)中心化的體系結(jié)構(gòu)，如圖2所示。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的對角線位置，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)應(yīng)體現(xiàn)為包含網(wǎng)電對抗子系統(tǒng)的天基、陸（海）基、空基平臺實(shí)體。其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將由指揮控制的通信網(wǎng)絡(luò)保障。這種網(wǎng)狀體系結(jié)構(gòu)是分布式的，各現(xiàn)實(shí)空間的作戰(zhàn)系統(tǒng)和各網(wǎng)電作戰(zhàn)平臺地位相同，即涵蓋平臺內(nèi)網(wǎng)電力量的融合，又涵蓋不同平臺或系統(tǒng)間的網(wǎng)電力量的協(xié)同，且之間具有多種鏈路保障，中心節(jié)點(diǎn)不明顯。

這種網(wǎng)狀體系結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）網(wǎng)電作戰(zhàn)與現(xiàn)實(shí)空間作戰(zhàn)能有效地協(xié)調(diào)、配合以及資源共享；

2）各現(xiàn)實(shí)空間作戰(zhàn)系統(tǒng)和各網(wǎng)電作戰(zhàn)平臺資源隸屬關(guān)系不明確，作戰(zhàn)過程中便于靈活重組；

3）指揮和控制層次明顯扁平化，快速信息交流的信息鏈較短；

4）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使得任意兩平臺之間并不由單一鏈路相連，因此體系結(jié)構(gòu)具有一定的抗毀性和可靠性。

就裝備技術(shù)而言，目前世界各國在陸（海）基平臺或空基平臺嵌入網(wǎng)電對抗子系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)已具備一定基礎(chǔ)，如作戰(zhàn)飛機(jī)和艦艇以及各種陸基雷達(dá)系統(tǒng)已經(jīng)普遍裝備或應(yīng)用對空、對海、對陸的網(wǎng)電對抗技術(shù)，只需針對空間作戰(zhàn)的作戰(zhàn)任務(wù)進(jìn)行重新規(guī)劃和改進(jìn)設(shè)計(jì)。由于天基平臺（航天器）本身相當(dāng)復(fù)雜，嵌入網(wǎng)電對抗子系統(tǒng)將面臨較大挑戰(zhàn)，其在一定程度上將改變天基平臺（航天器）的系統(tǒng)架構(gòu)，并由此帶來新的問題。

2 融合網(wǎng)電作戰(zhàn)力量對航天器系統(tǒng)的功能需求分析

為應(yīng)對未來空間作戰(zhàn)融合網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的需求，航天器系統(tǒng)要向融合網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的方向發(fā)展，以具備網(wǎng)電空間態(tài)勢感知、網(wǎng)電攻防等手段，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)基于天基平臺的網(wǎng)電作戰(zhàn)手段與其他作戰(zhàn)手段或系統(tǒng)協(xié)同的作戰(zhàn)能力。

圖2 網(wǎng)電作戰(zhàn)力量與現(xiàn)實(shí)空間作戰(zhàn)力量協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)中心化體系結(jié)構(gòu)

2.1 航天器系統(tǒng)融合網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的技術(shù)能力分析

航天器系統(tǒng)的融合網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的技術(shù)能力包含：天基網(wǎng)電偵查，主要依靠基于航天器的電子偵聽、密碼破譯等手段；天基網(wǎng)電攻擊，主要依靠基于航天器的電子干擾、無線接入等手段；多平臺協(xié)同通信網(wǎng)的網(wǎng)電防御；航天器平臺測控網(wǎng)的網(wǎng)電防御。這些技術(shù)能力可由嵌入航天器系統(tǒng)的網(wǎng)電對抗分系統(tǒng)來實(shí)施。

1）基于航天器的電子偵聽

航天器利用電子對抗裝備對敵空間目標(biāo)、地面目標(biāo)的有意或無意輻射的電磁信號（即網(wǎng)絡(luò)通信信號或電子設(shè)備無意泄露的信號）進(jìn)行搜索、截獲、定位和識別，從而獲得敵天地通信的無線電信號特征和技術(shù)參數(shù)，通聯(lián)規(guī)律，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的裝備類型、數(shù)量、部署、位置等信息。

2）密碼破譯

由于星載計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力有限，航天器將所截獲的敵方天地通信數(shù)據(jù)發(fā)送至己方地面計(jì)算平臺進(jìn)行解碼分析，以獲取敵方通信的編碼規(guī)則。

3）基于航天器的電子干擾

傳統(tǒng)的電子對抗手段已經(jīng)具備了較強(qiáng)的壓制式和欺騙式等干擾的能力，由在軌航天器搭載電子干擾設(shè)備進(jìn)行電磁干擾作戰(zhàn)，可擾亂敵方天地通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

4）基于航天器的無線接入

依據(jù)所破譯的敵方通信數(shù)據(jù)信息，如編碼規(guī)則，由在軌航天器主動發(fā)射與敵天地通信信號相一致的信號接入敵方通信網(wǎng)絡(luò)，掌握敵方天地通信網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)。

5）具備網(wǎng)電防御能力的多平臺協(xié)同通信網(wǎng)

航天器系統(tǒng)成為重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，既要實(shí)現(xiàn)航天器系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)電作戰(zhàn)能力，又要實(shí)現(xiàn)與其他網(wǎng)電作戰(zhàn)平臺或現(xiàn)實(shí)空間作戰(zhàn)系統(tǒng)的協(xié)同作戰(zhàn)能力。實(shí)現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)能力的技術(shù)途徑是：多種平臺之間具有具備網(wǎng)電防御能力的通信鏈路，這種協(xié)同通信網(wǎng)將成為保障空間作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中心化體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。這種通信鏈路應(yīng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力，體現(xiàn)為較完善的抗干擾體制和較為可靠的抗干擾技術(shù)。

6）測控網(wǎng)的網(wǎng)電防御

航天器測控網(wǎng)的網(wǎng)電防御主要依靠抗干擾系統(tǒng)和抗干擾體制，以及通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)防護(hù)技術(shù)。其中通信網(wǎng)絡(luò)防護(hù)技術(shù)包含防火墻、入侵檢測、病毒防護(hù)、密碼、身份認(rèn)證、信道信源欺騙等技術(shù)。

2.2 一種融合網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的航天器系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)航天器的分系統(tǒng)包括：有效載荷、結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)、熱控、電源、姿軌控、測控通信、導(dǎo)航制導(dǎo)等。融合網(wǎng)電力量的航天器系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是在傳統(tǒng)航天器系統(tǒng)架構(gòu)中加入網(wǎng)電對抗分系統(tǒng)，如圖3所示。網(wǎng)電對抗分系統(tǒng)的職能是在網(wǎng)電虛擬空間執(zhí)行天基網(wǎng)電偵查或網(wǎng)電攻擊任務(wù)，同時保護(hù)航天器系統(tǒng)免受網(wǎng)電攻擊破壞。網(wǎng)電對抗分系統(tǒng)可進(jìn)一步分解為網(wǎng)電偵查或攻擊子系統(tǒng)和網(wǎng)電防御子系統(tǒng)。

圖3 融合網(wǎng)電一體的航天器體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)電對抗分系統(tǒng)雖然側(cè)重網(wǎng)絡(luò)電磁空間的對抗，但履行網(wǎng)電對抗任務(wù)仍然需要與其它專業(yè)領(lǐng)域高度融合。因此增設(shè)的網(wǎng)電分系統(tǒng)應(yīng)注重與航天器分系統(tǒng)的交互耦合。網(wǎng)電對抗分系統(tǒng)與其他分系統(tǒng)的高度融合體現(xiàn)在：

1）網(wǎng)電偵查或攻擊子系統(tǒng)與其他星載載荷協(xié)同；

2）與航天器總體設(shè)計(jì)的交互耦合可能反映在整星電磁兼容性指標(biāo)中；

3）需要熱控分系統(tǒng)和電源分系統(tǒng)對其進(jìn)行主被動熱控和供電支持；

4）與姿軌控分系統(tǒng)的交互耦合體現(xiàn)在網(wǎng)電對抗總體任務(wù)、技術(shù)方案當(dāng)中；

5）對測控通信分系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)電防御的支持保障；

6）受數(shù)管分系統(tǒng)支持；

7）需與導(dǎo)航與制導(dǎo)分系統(tǒng)高度協(xié)作等。

經(jīng)初步分析，融合網(wǎng)電一體的航天器系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)有：

1）網(wǎng)電偵查或攻擊載荷技術(shù)；

2）融合網(wǎng)電一體的多手段協(xié)同星上載荷技術(shù)；

3）融合網(wǎng)電防御的星地和星間通信技術(shù)；

4）融合網(wǎng)電防御的航天器導(dǎo)航定位技術(shù)。

針對空間作戰(zhàn)可能涉及到的網(wǎng)電偵查或攻擊的目標(biāo)（見圖1），融合網(wǎng)電一體的航天器系統(tǒng)研發(fā)的方案設(shè)計(jì)流程如圖4所示。設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分考慮網(wǎng)電攻防與航天器的任務(wù)總體方案和技術(shù)總體方案的融合。

圖4 融合網(wǎng)電一體的航天器系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)流程

3 結(jié)束語

本文論述了空間作戰(zhàn)融合網(wǎng)電作戰(zhàn)力量的趨勢，分析了未來空間作戰(zhàn)融合網(wǎng)電力量對航天器網(wǎng)電攻防的功能需求，包括航天器融合網(wǎng)電力量的技術(shù)能力和可能系統(tǒng)組成。這對于發(fā)展針對空間作戰(zhàn)的網(wǎng)電對抗裝備和保障航天器正常運(yùn)行的網(wǎng)電對抗力量具有一定的參考意義?！?/p>

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