大型低軌星座誰(shuí)來(lái)管？

文/松堂

大型低軌星座的飛速發(fā)展，雖然給人們的生活帶來(lái)了很大的方便，但從另一方面講，它如果用來(lái)服務(wù)于軍事目的，將會(huì)很難控制。那么，它們一旦被用于軍事目的，又該如何約束？

▲ 美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局正在推動(dòng)黑杰克衛(wèi)星通信體系建設(shè)，試圖大幅度降低帶寬成本

誰(shuí)干得成，誰(shuí)干不成？

要想發(fā)射大型星座來(lái)服務(wù)于軍事目的，必須具備龐大的小衛(wèi)星產(chǎn)能，以及強(qiáng)大的發(fā)射能力。到目前為止，只有美國(guó)同時(shí)具有這兩個(gè)條件。美國(guó)擁有太空探索技術(shù)公司的獵鷹9火箭，因?yàn)椴捎昧丝芍貜?fù)使用的技術(shù)，入軌單價(jià)已經(jīng)便宜到了5000 美元量級(jí)。另外，美國(guó)具有大量廉價(jià)制造衛(wèi)星的能力。星鏈衛(wèi)星、鴿群衛(wèi)星的價(jià)格都控制在數(shù)十萬(wàn)美元量級(jí)，這對(duì)于軍事航天活動(dòng)來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)直就是毛毛雨。有了這些條件，美國(guó)才能考慮大量部署星座，并且改造各種用途，其他國(guó)家還做不到。

我們來(lái)舉個(gè)例子。2021 年6 月30 日，美國(guó)導(dǎo)彈防御局（MDA）發(fā)射了兩顆納衛(wèi)星。它們屬于立方星網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)的一部分，雖然本身并不具備導(dǎo)彈探測(cè)功能，但是可以演示驗(yàn)證在軌納衛(wèi)星之間的網(wǎng)絡(luò)無(wú)線電通信。而通信傳輸，也是導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)的重要功能之一。按照MDA 空間傳感器任務(wù)主管的說(shuō)法，“這些衛(wèi)星將測(cè)試降低系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，例如高超音速和彈道跟蹤空間傳感器，6 月30 日發(fā)射的任務(wù)，將展示先進(jìn)通信技術(shù)的可行性，使用更小的尺寸、重量和功率來(lái)支持導(dǎo)彈防御通信架構(gòu)?！?/p>

▲ 美國(guó)空軍地勤人員在場(chǎng)站測(cè)試星鏈終端，這是一個(gè)軍用版本的終端

“導(dǎo)彈防御架構(gòu)需要在攔截器、傳感器以及指揮控制系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)通信，在來(lái)襲的敵方導(dǎo)彈到達(dá)目標(biāo)之前快速識(shí)別、跟蹤和摧毀它們。立方星能夠以經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方式快速演示這類能力?！?/p>

MDA 創(chuàng)新、科學(xué)和技術(shù)理事會(huì)負(fù)責(zé)人菲斯說(shuō)：“立方星可以用很低的成本進(jìn)入太空，在相關(guān)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試并收集準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)?！?/p>

▲ 美國(guó)空軍希爾基地的地勤正在用星鏈傳輸后勤數(shù)據(jù)

這種所謂的低成本，能低到什么程度呢？據(jù)說(shuō)這兩顆衛(wèi)星，每顆成本約為 130 萬(wàn)美元，對(duì)于美國(guó)導(dǎo)彈防御局來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)直就是從沒有過(guò)的便宜。

而發(fā)射這兩顆衛(wèi)星的，正是英國(guó)富翁布蘭森的運(yùn)載器一號(hào)空射火箭。

美國(guó)陸軍為了有效利用航天能力，創(chuàng)建了一個(gè)新的單位，名字極其復(fù)雜，叫做“情報(bào)、信息、網(wǎng)絡(luò)、電子戰(zhàn)和太空營(yíng)”，美國(guó)人自己也受不了這么長(zhǎng)的名字，于是把它簡(jiǎn)稱為I2CEWS（發(fā)音大概是“艾圖庫(kù)斯”）?！鞍瑘D庫(kù)斯”營(yíng)是美國(guó)陸軍旅級(jí)多域特遣部隊(duì)的一個(gè)組成部分，已經(jīng)參加了多次兵棋推演。

“艾圖庫(kù)斯”營(yíng)的一個(gè)重要任務(wù)，就是使用低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)。美國(guó)陸軍希望能夠擁有一個(gè)“強(qiáng)大、可持續(xù)”的天基傳感器體系，其實(shí)就是航天發(fā)展局的黑杰克系統(tǒng)。這主要是因?yàn)椋诿绹?guó)軍隊(duì)當(dāng)中，陸基反導(dǎo)是陸軍負(fù)責(zé)的，導(dǎo)彈防御衛(wèi)星系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象正好就是陸軍。

早在2017～2018 年，美國(guó)陸軍就演示了一顆叫做“科斯特爾之眼”的成像微衛(wèi)星，據(jù)說(shuō)這顆衛(wèi)星的任務(wù)是“直接執(zhí)行任務(wù)并響應(yīng)戰(zhàn)術(shù)需求”。所謂戰(zhàn)術(shù)需求，就是一線部隊(duì)在交戰(zhàn)中，請(qǐng)求情報(bào)支援，希望能得到實(shí)時(shí)響應(yīng)。傳統(tǒng)衛(wèi)星偵察那種幾天甚至幾個(gè)星期的響應(yīng)速度，是根本不管用的。據(jù)說(shuō)“科斯特爾之眼”的效果還算不錯(cuò)。因此，美國(guó)陸軍在2019 年又啟動(dòng)了3個(gè)新的衛(wèi)星計(jì)劃，稱為“槍煙”、“孤星”和“北極星”。這幾個(gè)項(xiàng)目都高度保密，人們僅僅知道“槍煙”的合同為期兩年、價(jià)值 830 萬(wàn)美元，要開發(fā)、測(cè)試、集成和演示兩顆衛(wèi)星。

當(dāng)然，美軍規(guī)模最大的小衛(wèi)星星座，就是美國(guó)國(guó)防部正在建設(shè)的黑杰克星座，據(jù)說(shuō)衛(wèi)星單價(jià)將控制在數(shù)百萬(wàn)美元量級(jí)。如果實(shí)現(xiàn)，這將是軍事航天發(fā)展史上的一個(gè)重大突破。

▲ 烏克蘭民眾圍著剛剛架設(shè)好的星鏈地面站，利用WIFI 上網(wǎng)

怎么對(duì)付大星座？

巨型星座如果成為美國(guó)軍隊(duì)一家的工具，顯然會(huì)對(duì)其他國(guó)家的空間安全和國(guó)家安全造成嚴(yán)重的威脅。要想應(yīng)對(duì)這樣的威脅，僅僅對(duì)美國(guó)提出口頭要求，恐怕是不夠的。只有表現(xiàn)出足夠的競(jìng)爭(zhēng)能力、對(duì)抗能力，才能讓美國(guó)拿出平等的態(tài)度，來(lái)討論巨型星座的管理問(wèn)題。

競(jìng)爭(zhēng)能力

競(jìng)爭(zhēng)能力，就需要?jiǎng)e的國(guó)家或者實(shí)體也能建造和部署上萬(wàn)顆規(guī)模的巨型星座。有不少國(guó)家的創(chuàng)業(yè)者都在討論這方面的可能性。但是，建造巨型星座有個(gè)很重要的問(wèn)題必須回答，誰(shuí)來(lái)支付建造和維持的費(fèi)用呢？其實(shí)這個(gè)問(wèn)題對(duì)星鏈系統(tǒng)同樣是存在的，作為一個(gè)建造中的星座，馬斯克正在燒投資人的錢，來(lái)批量發(fā)射衛(wèi)星。到2022 年6 月，星鏈系統(tǒng)號(hào)稱已經(jīng)在全球獲得了40 萬(wàn)用戶，其中基礎(chǔ)服務(wù)用戶每月費(fèi)用110 美元，高端用戶每月費(fèi)用500 美元。這個(gè)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)并不低，只有在發(fā)達(dá)國(guó)家或者其他國(guó)家的高收入階層那里，才能打開市場(chǎng)。不過(guò)，在美國(guó)的政治經(jīng)濟(jì)影響力之下，“星鏈”可以在全球市場(chǎng)上獲取用戶，不但是家庭用戶，還有游艇、民航飛機(jī)、房車之類的移動(dòng)式平臺(tái)可以作為用戶基礎(chǔ)。但是，這個(gè)世界上的有錢人畢竟是少數(shù)。如今星鏈系統(tǒng)已經(jīng)搶占了市場(chǎng)，其他星座，甚至包括第二代一網(wǎng)星座，就未必能分到多少蛋糕。

▲ 烏克蘭無(wú)人機(jī)飛手可以使用“星鏈”來(lái)傳輸無(wú)人機(jī)拍攝到的圖像，提供給烏克蘭軍隊(duì)

▲ 烏克蘭用戶克里佐克兄弟特意在推特上發(fā)表帖子，對(duì)馬斯克表示感謝

所以，要想部署另一個(gè)巨型星座和“星鏈”競(jìng)爭(zhēng)，除非技術(shù)上有極大的突破和顛覆，否則可能性很小。

對(duì)抗能力

另外一個(gè)思路就是對(duì)“星鏈”進(jìn)行打擊。無(wú)論是軟殺傷還是硬殺傷，只要能破壞“星鏈”的正常功能，就可以成為有效的對(duì)抗手段?！靶擎湣北旧硎敲裼孟到y(tǒng)，理論上是可以干擾的。但是根據(jù)太空探索技術(shù)公司自己發(fā)布的消息，俄羅斯在俄烏沖突早期，曾經(jīng)試圖干擾“星鏈”，并沒有成功。這主要是因?yàn)樾擎溝到y(tǒng)的通信原理和傳統(tǒng)衛(wèi)星有一定的區(qū)別，不但衛(wèi)星比較多，而且采用了多點(diǎn)波束技術(shù)，一個(gè)波束被干擾，不但無(wú)法干擾整個(gè)星座的工作，甚至無(wú)法干擾單顆衛(wèi)星工作。臨近衛(wèi)星把自己的波束調(diào)度過(guò)來(lái)，就可以克服干擾影響。所以，俄羅斯后期再也沒有嘗試過(guò)干擾“星鏈”。

▲ 烏克蘭用戶在屋頂架設(shè)星鏈天線，可見過(guò)程非常簡(jiǎn)單

“星鏈”的抗干擾能力這么強(qiáng)，很大程度上是被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)逼出來(lái)的。根據(jù)國(guó)際電聯(lián)的有關(guān)要求，低軌道衛(wèi)星如果和靜止軌道衛(wèi)星發(fā)生干擾，必須優(yōu)先保護(hù)靜止軌道衛(wèi)星，畢竟有個(gè)先來(lái)后到嘛。具體的抗干擾方法，就是切換波束。如果低軌衛(wèi)星的某一個(gè)波束和靜止軌道衛(wèi)星的波束重合，低軌道衛(wèi)星就要立刻關(guān)閉這個(gè)波束，把另一顆衛(wèi)星上的波束切換過(guò)來(lái)，為覆蓋區(qū)的用戶服務(wù)。如此就可以避免干擾靜止衛(wèi)星。這樣的技術(shù)當(dāng)然也能用來(lái)抗干擾。當(dāng)然，這需要用戶終端具備所謂的電掃描相控陣天線，否則不可能實(shí)現(xiàn)瞬間切換。所以，要是想用干擾手段來(lái)對(duì)抗星鏈系統(tǒng)，必須開發(fā)全新技術(shù)。

▲ 由于星座規(guī)模大，因此星鏈天線可以在狹窄的樓宇之間安裝，也能保證通信

另一種方式就是最原始的硬殺傷，用導(dǎo)彈把星鏈系統(tǒng)打掉。這樣的技術(shù)，無(wú)論美國(guó)自己還是其他一些國(guó)家，都是具備的。但是，硬殺傷就意味著和美國(guó)直接開戰(zhàn)，不是可以隨便動(dòng)手的。另外，星鏈系統(tǒng)的衛(wèi)星如此之多，如果再加上一網(wǎng)星座，難道要制造10 萬(wàn)枚導(dǎo)彈來(lái)攻擊它們嗎？這仗還沒開始打，國(guó)家財(cái)政就破產(chǎn)了。所以，對(duì)抗“星鏈”這樣的巨型星座，顯然需要全新的思路。有人提出，可以用清理太空垃圾的方式來(lái)清理星鏈衛(wèi)星。用一個(gè)巨大的繩網(wǎng)把衛(wèi)星兜住，扔進(jìn)大氣層里燒掉。甚至可以用繩網(wǎng)沿著星鏈的軌道飛行，像捕魚一樣把整個(gè)軌道面的衛(wèi)星全都抓走。當(dāng)然，目前這還僅僅是設(shè)想而已。

開發(fā)對(duì)抗手段并不是為了真的摧毀“星鏈”。這樣一個(gè)高性能的空間基礎(chǔ)設(shè)施，如果用于人類和平與發(fā)展的目的，還是很有價(jià)值的。只要能逼著美國(guó)方面坐下來(lái)，認(rèn)真討論全球化的、公正的空間交通管制問(wèn)題，認(rèn)真討論巨型星座的和平利用問(wèn)題，避免把它用在軍事上，至少不要逼人太甚，這樣的對(duì)抗手段就是有價(jià)值的。