美國陸軍航天戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用能力建設(shè)的變革和啟示

郭卉 呂景舜 夏莽 （北京空間科技信息研究所）

美國陸軍航天戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用能力建設(shè)的變革和啟示

Innovation and Revelation of Space Capability Developing by U.S. Army for Tactical Application

郭卉 呂景舜 夏莽 （北京空間科技信息研究所）

美國是當(dāng)今世界部署軍用衛(wèi)星最多的國家。在歷次現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，軍用衛(wèi)星系統(tǒng)對其取得戰(zhàn)爭勝利發(fā)揮了重要作用。美國大多數(shù)航天系統(tǒng)的建設(shè)和運行主要由空軍負(fù)責(zé)，陸軍是這些系統(tǒng)的用戶。而陸軍近年來轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，開始重視面向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的航天能力建設(shè)，并表示陸軍將為國防部航天能力作貢獻(xiàn)，不只是利用國防部提供的航天能力。

美國2009年的《陸軍航天政策》提出了陸軍未來航天能力的建設(shè)目標(biāo)，包括利用現(xiàn)有航天能力以提升地面戰(zhàn)斗力、影響未來航天系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)及應(yīng)用、提升快速響應(yīng)的聯(lián)合航天能力、使航天能力融入陸軍作戰(zhàn)能力等等。為實現(xiàn)上述目標(biāo)，陸軍先后開展了一系列航天項目，進(jìn)行以低成本、短周期、模塊化等為特點的小衛(wèi)星研制與試驗，探索如何借助航天能力提升陸軍地面作戰(zhàn)能力的轉(zhuǎn)型道路。

我國航天能力的快速提升為進(jìn)一步增強軍隊及國防實力打下了堅實基礎(chǔ)，但如何將航天系統(tǒng)強大的信息支援能力應(yīng)用到陸軍地面作戰(zhàn)力量中，提高陸軍的作戰(zhàn)能力，仍是一個新課題。研究美國陸軍加強面向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用航天能力建設(shè)的發(fā)展路徑對推進(jìn)我國軍隊和國防改革具有重要的借鑒作用。

1 美國陸軍面向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用能力建設(shè)的不斷探索

發(fā)展微小衛(wèi)星技術(shù)，增強軍事航天系統(tǒng)能力

大型空間系統(tǒng)一直以來是美國軍事航天系統(tǒng)的發(fā)展重點。近十余年以來，受小衛(wèi)星技術(shù)提升及美國航天及軍事戰(zhàn)略政策改變等多方面因素的影響，美國開始推動軍事航天系統(tǒng)從只注重大衛(wèi)星轉(zhuǎn)向大小衛(wèi)星并行發(fā)展。小衛(wèi)星適用于對戰(zhàn)場執(zhí)行短期任務(wù)，在降低成本、增強抗毀能力、應(yīng)急補充增強和快速組網(wǎng)等方面具有突出優(yōu)勢，同時又具有機(jī)動靈活、便于管理和運營等特點，因此格外受到美軍青睞。近年來美國陸軍開發(fā)了“航天和導(dǎo)彈防御司令部-作戰(zhàn)納衛(wèi)星效果”（SMDC-ONE）、“航天和導(dǎo)彈防御司令部納衛(wèi)星計劃”（SNaP）等項目，不斷探索小衛(wèi)星軍事應(yīng)用模式，推動作戰(zhàn)部隊軍事用天能力發(fā)展。

“航天和導(dǎo)彈防御司令部-作戰(zhàn)納衛(wèi)星效果”項目是美國陸軍開發(fā)的一個試驗型通信小衛(wèi)星星座，系統(tǒng)由8顆納衛(wèi)星構(gòu)成，單顆衛(wèi)星質(zhì)量約4kg，首顆納衛(wèi)星于2010年發(fā)射，項目驗證了戰(zhàn)場短報文通信、話音通信和無人地面站數(shù)據(jù)采集能力。衛(wèi)星地面站硬件由便攜式電腦、無線電收發(fā)裝置、旋轉(zhuǎn)天線等輕量設(shè)備組成，具有機(jī)動靈活和便于操作等特點。衛(wèi)星地面站具有指令控制和無人地面站兩種工作模式?！昂教旌蛯?dǎo)彈防御司令部-作戰(zhàn)納衛(wèi)星效果”項目包括兩個階段目標(biāo)：第一階段主要驗證從無人地面站接收打包數(shù)據(jù)，由衛(wèi)星的地面追蹤裝置將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其他地面站；第二階段主要驗證將實時語音及文字信息在戰(zhàn)術(shù)無線電設(shè)備間進(jìn)行傳輸。

美國陸軍在“航天和導(dǎo)彈防御司令部-作戰(zhàn)納衛(wèi)星效果”衛(wèi)星基礎(chǔ)上，研發(fā)了“航天和導(dǎo)彈防御司令部納衛(wèi)星計劃”衛(wèi)星，3顆立方星均質(zhì)量為5.3kg，于2015年發(fā)射，具有三軸姿態(tài)穩(wěn)定和推進(jìn)系統(tǒng)，可向處于遙遠(yuǎn)不利條件的用戶提供超視距通信服務(wù)，數(shù)傳速率是“航天和導(dǎo)彈防御司令部-作戰(zhàn)納衛(wèi)星效果”衛(wèi)星的5倍。

此外，安德魯斯航天公司承擔(dān)了陸軍航天和導(dǎo)彈防御司令部的“小型敏捷戰(zhàn)術(shù)航天器”（SATS）項目，開發(fā)分辨率小于2m的納衛(wèi)星，為美國陸軍提供實時的戰(zhàn)術(shù)圖像情報服務(wù)。項目旨在證明低成本納衛(wèi)星的基礎(chǔ)能力與運行理念，以及能夠為相關(guān)戰(zhàn)區(qū)提供少于10min重訪速率等性能。“小型敏捷戰(zhàn)術(shù)航天器”合同分為3個階段，總價值達(dá)980萬美元。安德魯斯航天公司通過開發(fā)一個演示驗證衛(wèi)星，驗證系統(tǒng)具備接收任務(wù)組織指揮能力、實時向戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)人員傳送戰(zhàn)術(shù)圖像及低幀率視頻的能力。

嘗試小型低軌快速響應(yīng)火箭研制，提高快速部署能力

美國陸軍從2006年開始研發(fā)專門用于發(fā)射低軌小衛(wèi)星的低成本快速響應(yīng)火箭。陸軍的“劍”（SWORDS，士兵作戰(zhàn)響應(yīng)空間部署器）項目是一種低成本運載火箭，可以使用C-130運輸機(jī)運輸，設(shè)計采用液態(tài)甲烷燃料，能夠在24h響應(yīng)時間內(nèi)發(fā)射質(zhì)量為25kg衛(wèi)星，發(fā)射成本約100萬美元。項目于2012年5月正式啟動，合同由量子公司承擔(dān)，并計劃在2014年進(jìn)行試驗飛行。但由于缺乏詳細(xì)計劃、預(yù)算限制、部門協(xié)調(diào)等問題，僅試驗了火箭第一級發(fā)動機(jī)，項目進(jìn)度嚴(yán)重滯后，有關(guān)飛行試驗也并未開展，合同也在2014年10月終止。

由于政府預(yù)算有限，美國陸軍不得不在節(jié)省資金的前提下謀求軍事航天能力最大化發(fā)展。陸軍一直以來尋求低價、可快速響應(yīng)的發(fā)射能力，并將繼續(xù)與其他政府及商業(yè)機(jī)構(gòu)開展合作。而在政府鼓勵下，許多商業(yè)航天公司都在研發(fā)小型火箭，希望能在近幾年炙手可熱的小衛(wèi)星商業(yè)發(fā)射市場中開拓有利局面。

以作戰(zhàn)應(yīng)用為核心，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新

自國防部啟動“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”（ORS）計劃以來，美軍以O(shè)RS計劃為先導(dǎo)，將技術(shù)研發(fā)和業(yè)務(wù)能力開發(fā)相結(jié)合，帶動一批面向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的小衛(wèi)星項目，推動小衛(wèi)星的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用能力不斷發(fā)展。國防高級研究計劃局（DARPA）2012年提出的“軍事作戰(zhàn)空間使能效果”（SeeMe）項目，旨在填補美國長久以來利用高成本、長壽命、大型偵察衛(wèi)星獲取圖像數(shù)據(jù)的能力空缺，采用24顆低成本小型成像衛(wèi)星組成的星座，通過機(jī)載發(fā)射方式快速部署，向基層作戰(zhàn)人員提供快速、近實時的戰(zhàn)場圖像數(shù)據(jù)。衛(wèi)星制造采用非宇航級商業(yè)現(xiàn)貨部件，按照作戰(zhàn)要求的時間和數(shù)量進(jìn)行研制，能夠滿足低成本和快速研制的要求。

美國陸軍在大力發(fā)展小衛(wèi)星技術(shù)的同時，也積極發(fā)展反制手段，以應(yīng)對戰(zhàn)時衛(wèi)星失效的情況。GPS能顯著提升戰(zhàn)場上陸軍的地面導(dǎo)航能力，但是同時也容易受到干擾。美國陸軍研究人員最新提出了一種導(dǎo)航方式，通過能夠捕捉微小運動的微型相機(jī)，使用戶可以追蹤到某一物體的相對位置或移動，以此作為GPS信號削弱時增強定位、導(dǎo)航和授時（PNT）信息的一種手段。同時美國陸軍研究人員計劃研發(fā)一種“偽衛(wèi)星”，能夠在幾百米的低高度運行，能夠增強信號且不易受到干擾。陸軍研制的“芯片級原子鐘”，能夠為GPS接收端提供精確授時，且具有反欺騙功能。這些創(chuàng)新都有效解決不同作戰(zhàn)環(huán)境下可能面臨的衛(wèi)星失效等挑戰(zhàn)。

2 美國陸軍面向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用能力建設(shè)的啟示

總體來看，美國陸軍已經(jīng)在軍事偵察、監(jiān)視、通信等領(lǐng)域開展了小衛(wèi)星技術(shù)試驗驗證，但實現(xiàn)大規(guī)模業(yè)務(wù)化應(yīng)用還有差距。小衛(wèi)星研制周期短，采用商業(yè)化批量生產(chǎn)可節(jié)約研制成本；以一箭多星、空中發(fā)射等方式能夠?qū)崿F(xiàn)批量、快速部署，也大大降低了發(fā)射環(huán)節(jié)成本；在戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用中，小衛(wèi)星還能夠通過快速發(fā)射補充受損空間能力，或采用星座、編隊等方式應(yīng)對空間安全威脅，是提高航天裝備系統(tǒng)生存能力和抗毀能力的重要手段。在美國陸軍經(jīng)費不足的現(xiàn)實下，小衛(wèi)星以上這些優(yōu)勢，彌補了傳統(tǒng)大衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)射周期長、成本高、難以快速響應(yīng)戰(zhàn)術(shù)需求等弊端。在進(jìn)行小衛(wèi)星技術(shù)創(chuàng)新的同時，陸軍也在改革的探索中不斷完善相關(guān)制度，相繼發(fā)布了一系列指導(dǎo)文件，重新制定了2020年前陸軍裝備現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略；2015年公布的新版《國家軍事戰(zhàn)略》，對陸軍在未來一體化聯(lián)合作戰(zhàn)中的作用提出了新的要求；2016年6月，陸軍對2009年《陸軍航天政策》做出首次修改，提出陸軍將在國防部航天行動中發(fā)揮更大作用，為陸軍的轉(zhuǎn)型和未來建設(shè)指明了方向。

在深化國防和軍隊改革的進(jìn)程中，我們應(yīng)借鑒美國陸軍面向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用航天能力建設(shè)的發(fā)展經(jīng)驗，重視建立大小衛(wèi)星系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的高效能軍事航天裝備體系，發(fā)揮小衛(wèi)星在情報搜集、戰(zhàn)場態(tài)勢感知等方面的優(yōu)勢；轉(zhuǎn)變衛(wèi)星設(shè)計思維，以用戶需求為目標(biāo)，創(chuàng)新研制模式，開發(fā)低成本、短周期的小衛(wèi)星研制能力，鼓勵技術(shù)創(chuàng)新；加大支持力度，充分發(fā)揮工業(yè)界作用，引導(dǎo)和鼓勵社會優(yōu)勢資源參與航天市場競爭，深入推進(jìn)軍民融合發(fā)展，構(gòu)建軍民一體化的國家戰(zhàn)略體系和能力。