美國(guó)航天遙感力量發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)

楊歌 李伊涵 （北京市遙感信息研究所）

美國(guó)高度重視航天遙感力量的建設(shè)發(fā)展，不斷發(fā)布和調(diào)整相關(guān)政策、規(guī)劃，指導(dǎo)軍、民、商遙感系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展。加速推進(jìn)構(gòu)建裝備體系能力建設(shè)、應(yīng)用轉(zhuǎn)型，確保美國(guó)在太空的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，支撐和促進(jìn)國(guó)家戰(zhàn)略能力的發(fā)展。本文概述了航天遙感發(fā)展戰(zhàn)略，闡述了航天遙感力量建設(shè)現(xiàn)狀，并分析了航天遙感力量發(fā)展特點(diǎn)。

太空在國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步和政治影響力等方面均具有極其重要的戰(zhàn)略地位，是國(guó)家重大利益所在，也是國(guó)家綜合國(guó)力的集中體現(xiàn)和重要標(biāo)志。一直以來(lái)，美國(guó)都重視航天遙感力量的建設(shè)發(fā)展，不斷發(fā)布和調(diào)整相關(guān)政策、規(guī)劃，指導(dǎo)軍、民、商遙感系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展。加速推進(jìn)構(gòu)建裝備體系能力建設(shè)、應(yīng)用轉(zhuǎn)型，確保美國(guó)在太空的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，支撐和促進(jìn)國(guó)家戰(zhàn)略能力的發(fā)展。

1 美國(guó)航天遙感領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略

航天遙感作為航天力量的重要組成部分，有力支撐和促進(jìn)國(guó)家戰(zhàn)略能力的發(fā)展

美國(guó)認(rèn)為，沒(méi)有強(qiáng)大的航天力量，美國(guó)就不能維護(hù)自己在世界上的霸權(quán)地位，不能在世界文明中占據(jù)重要位置。一直以來(lái)，美國(guó)都將航天戰(zhàn)略視為國(guó)家戰(zhàn)略的重要組成部分，強(qiáng)調(diào)航天活動(dòng)服務(wù)于國(guó)家利益，認(rèn)為航天能力為美國(guó)及其盟友在國(guó)家決策、軍事行動(dòng)及國(guó)土安全方面提供了空前的優(yōu)勢(shì)。從1958年艾森豪威爾政府發(fā)布的美國(guó)第一個(gè)航天政策《國(guó)家航空航天法》至今，航天領(lǐng)導(dǎo)地位始終是歷屆美國(guó)政府航天政策的核心和出發(fā)點(diǎn)。通過(guò)在頂層設(shè)計(jì)、文件法規(guī)、組織管理、手段建設(shè)、技術(shù)創(chuàng)新等方面的研究建設(shè)，有力支撐和促進(jìn)國(guó)家戰(zhàn)略能力的發(fā)展。

美國(guó)航天遙感領(lǐng)域發(fā)展戰(zhàn)略和政策遵守美國(guó)航天發(fā)展戰(zhàn)略和政策，成為航天戰(zhàn)略的重要組成部分。美國(guó)從國(guó)家層面出臺(tái)系列法律法規(guī)，至今共發(fā)布多份不同形式的航天遙感法規(guī)、政策和相關(guān)制度，是美國(guó)發(fā)展和管理航天遙感領(lǐng)域的方針與準(zhǔn)則，對(duì)美國(guó)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)的建設(shè)、應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展至關(guān)重要。

航天遙感作為支援國(guó)防建設(shè)的信息來(lái)源，在軍事行動(dòng)中的作用地位日益凸顯

在相關(guān)政策的引導(dǎo)下，美國(guó)軍、民、商遙感系統(tǒng)分工合作、協(xié)同發(fā)展。美國(guó)政府在2020年12月《國(guó)家航天政策》中明確“太空是美優(yōu)先考慮的情報(bào)和軍事行動(dòng)領(lǐng)域，美情報(bào)界和國(guó)防部應(yīng)利用太空能力為國(guó)家提供戰(zhàn)略、作戰(zhàn)和戰(zhàn)術(shù)情報(bào)以及決定性的軍事優(yōu)勢(shì)”。無(wú)論平時(shí)還是戰(zhàn)時(shí)，軍用遙感系統(tǒng)均擔(dān)負(fù)美國(guó)主要的偵察任務(wù)，具備航空遙感、無(wú)人機(jī)遙感不可比擬的優(yōu)勢(shì)。隨著戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)的發(fā)展變化和軍隊(duì)任務(wù)的拓展，航天情報(bào)在軍事、政治、災(zāi)害監(jiān)測(cè)等多領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值將進(jìn)一步凸顯。

自1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)以來(lái)，美國(guó)直接發(fā)動(dòng)或者參與的軍事行動(dòng)包括海灣戰(zhàn)爭(zhēng)、科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)、利比亞戰(zhàn)爭(zhēng)、敘利亞空襲，在這些軍事行動(dòng)中都無(wú)一例外地依賴于天基能力，使用大量的天基信息系統(tǒng)實(shí)施戰(zhàn)場(chǎng)信息支援。天基信息系統(tǒng)借助其強(qiáng)大的信息支援能力扮演了重要角色，天基信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對(duì)作戰(zhàn)樣式、戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)、軍隊(duì)建設(shè)、武器裝備運(yùn)用都產(chǎn)生了極大影響。隨著軍事行動(dòng)的不斷實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，美軍天基信息系統(tǒng)作戰(zhàn)應(yīng)用更加深入和成熟。

航天遙感作為高科技產(chǎn)業(yè)前沿，帶動(dòng)科技、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展

航天遙感本身技術(shù)門檻高，處于科技前沿，上游產(chǎn)業(yè)包括火箭、衛(wèi)星制造，下游產(chǎn)業(yè)包括圖像處理、定量分析，技術(shù)種類涵蓋化學(xué)、自動(dòng)化控制乃至計(jì)算機(jī)視覺(jué)，涉及基礎(chǔ)工業(yè)到市場(chǎng)應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈，大力推動(dòng)航天遙感力量建設(shè)，有利于科技創(chuàng)新，培養(yǎng)技術(shù)人才，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)高附加值經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）組建之初，就將國(guó)防部下的非軍用航天發(fā)展計(jì)劃納入其中，從而確立了軍民航天并舉的發(fā)展格局。同時(shí)在《國(guó)家航空航天法》和《國(guó)家航天政策》中都將航天活動(dòng)劃分為軍用航天、民用航天、商業(yè)航天三大部分。航天遙感領(lǐng)域也不例外。在民用領(lǐng)域，航天遙感數(shù)據(jù)在國(guó)土資源調(diào)查、礦產(chǎn)資源勘探、海洋資源監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)、地震預(yù)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、城市規(guī)劃、公共安全、國(guó)計(jì)民生等國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展各領(lǐng)域，有著廣泛深入的應(yīng)用。在商業(yè)領(lǐng)域，商業(yè)航天遙感是遙感事業(yè)發(fā)展到一定程度的必然產(chǎn)物。商業(yè)遙感對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有廣泛帶動(dòng)作用。近年來(lái)，全球商業(yè)遙感市場(chǎng)收入延續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。技術(shù)創(chuàng)新對(duì)于航天遙感的發(fā)展至關(guān)重要，與此同時(shí)，航天遙感的發(fā)展，也直接或間接地促進(jìn)新概念、新技術(shù)的發(fā)展。

2 美國(guó)航天遙感力量建設(shè)現(xiàn)狀

航天遙感力量頂層統(tǒng)籌，分類統(tǒng)管

美國(guó)設(shè)立國(guó)家組織機(jī)構(gòu)，推進(jìn)裝備統(tǒng)籌發(fā)展。在國(guó)家層面，美國(guó)總統(tǒng)負(fù)責(zé)航天遙感政策制定、相關(guān)立法、裝備建設(shè)等事項(xiàng)。軍事航天遙感方面，美國(guó)總統(tǒng)通過(guò)國(guó)家安全委員會(huì)下的政策協(xié)調(diào)委員會(huì)進(jìn)行總體協(xié)調(diào)，國(guó)防部和國(guó)家情報(bào)委員會(huì)承擔(dān)具體管理職責(zé)；民用航天遙感方面，美國(guó)總統(tǒng)通過(guò)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)審查民用航天遙感發(fā)展。美國(guó)民用航天遙感由NASA、商務(wù)部、能源部、內(nèi)務(wù)部、國(guó)務(wù)院等共同管理，只是分工不同；商業(yè)航天遙感方面，多個(gè)部門通過(guò)不同方式共同管理。交通運(yùn)輸部聯(lián)邦航空局負(fù)責(zé)管理和審批航天運(yùn)載器的發(fā)射活動(dòng)；商務(wù)部負(fù)責(zé)空間系統(tǒng)的商業(yè)應(yīng)用管理，監(jiān)管商業(yè)遙感衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)，開(kāi)展航天產(chǎn)業(yè)評(píng)估、出口許可等；商務(wù)部和國(guó)務(wù)院共同負(fù)責(zé)審查受管制航天遙感的出口許可，并對(duì)違規(guī)出口的企業(yè)和個(gè)人提起訴訟或進(jìn)行處罰。

航天遙感力量手段建設(shè)完備，性能先進(jìn)

美國(guó)的遙感衛(wèi)星體系最為完備，在軌衛(wèi)星數(shù)量最多。遙感技術(shù)能力最為先進(jìn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他國(guó)家，已形成了光學(xué)、雷達(dá)、氣象、海洋和環(huán)境多類型，覆蓋全色、可見(jiàn)光、多/高/超光譜、紅外等譜段，高、低軌配合，成像和視頻相結(jié)合，軍、民、商協(xié)調(diào)發(fā)展的遙感衛(wèi)星體系。衛(wèi)星性能日益趨于“極限化”。美軍成像偵察衛(wèi)星的技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)發(fā)展到了相當(dāng)高的水平，“鎖眼”（KeyHole）與“未來(lái)成像體系/雷達(dá)”（FIA-Radar）星最高分辨率0.1m，紅外分辨率達(dá)到1m，短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破的可能性不大?！笆澜缬^測(cè)”（WorldView）商業(yè)遙感衛(wèi)星分辨率已達(dá)到0.31m，超過(guò)其他國(guó)家軍用衛(wèi)星水平。遙感裝備日益強(qiáng)調(diào)“體系化”。隨著體系作戰(zhàn)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的基本形態(tài)，在軍事需求和高新技術(shù)的強(qiáng)力牽引和推動(dòng)下，航天遙感已發(fā)展到微波、紅外、高光譜、電子、海洋監(jiān)視、預(yù)警探測(cè)等多種手段，由原先的單星研制使用模式發(fā)展到成規(guī)模、成體系的建設(shè)運(yùn)用模式。

航天遙感力量綜合運(yùn)用，聚焦實(shí)戰(zhàn)

航天遙感作為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)體系中指揮、控制、通信、計(jì)算機(jī)、情報(bào)及監(jiān)視與偵察（C4ISR）系統(tǒng)的“感覺(jué)器官”，目前已廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)偵察監(jiān)視、打擊目標(biāo)指示、毀傷效果評(píng)估等戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)保障，特別是通過(guò)綜合集成，將包括天基手段在內(nèi)的多源戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)與決策指揮等要素?zé)o縫鏈接，可有效提高戰(zhàn)場(chǎng)透明度，增強(qiáng)火力打擊效能，從而取得并保持戰(zhàn)場(chǎng)主動(dòng)權(quán)。在俄烏沖突中，北約的軍、民、商天基信息支援力量均直接或間接參與了軍事行動(dòng)。美國(guó)及其盟國(guó)利用太空能力獲取戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)并為作戰(zhàn)行動(dòng)提供信息支援，在戰(zhàn)前制定作戰(zhàn)預(yù)案，戰(zhàn)時(shí)及時(shí)做出戰(zhàn)場(chǎng)決策和戰(zhàn)術(shù)調(diào)整，對(duì)作戰(zhàn)行動(dòng)整體態(tài)勢(shì)及發(fā)展走向產(chǎn)生了重要影響。

3 美國(guó)航天遙感力量發(fā)展特點(diǎn)

從發(fā)展歷程看，遙感力量齊頭并進(jìn)，發(fā)展壯大

美國(guó)軍用遙感衛(wèi)星發(fā)展起步于20 世紀(jì)50年代末，已歷經(jīng)七代，共發(fā)射240 多顆，偵察手段由單一可見(jiàn)光成像發(fā)展到可見(jiàn)光、多光譜、熱紅外和微波成像多手段綜合。隨著作戰(zhàn)使命任務(wù)不斷拓展延伸，形成了四個(gè)發(fā)展階段：一是起步發(fā)展、國(guó)家戰(zhàn)略情報(bào)保障階段。這一階段主要服務(wù)于美蘇爭(zhēng)霸。二是全面突破、提供持續(xù)穩(wěn)定戰(zhàn)略情報(bào)保障階段。從20 世紀(jì)70年代中期開(kāi)始，建立起較為完備的裝備體系，呈現(xiàn)全面突破態(tài)勢(shì)，具備了較為穩(wěn)定的在軌偵察監(jiān)視能力。三是能力提升、提供初步戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)保障階段。這一階段，初步具備了直接支持作戰(zhàn)應(yīng)用的能力。四是體系推進(jìn)、提升航天情報(bào)保障整體水平階段。這一階段，圍繞直接支持作戰(zhàn)應(yīng)用，掌握制天權(quán)，占領(lǐng)太空戰(zhàn)略制高點(diǎn)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

商業(yè)遙感是政府對(duì)原有民用航天遙感不斷嘗試推向市場(chǎng)、逐步開(kāi)展商業(yè)化運(yùn)行探索的結(jié)果。商業(yè)遙感衛(wèi)星發(fā)展起步于20 世紀(jì)90年代。1999年地球之眼公司發(fā)射的“艾科諾斯”（Ikonos）衛(wèi)星是全球第一顆成功發(fā)射和運(yùn)營(yíng)的分辨率優(yōu)于1m 的高分辨率遙感衛(wèi)星。目前，行星公司（Planet）的“鴿群”（Flock）衛(wèi)星組成了世界上最大的地球成像衛(wèi)星星座，每天對(duì)整個(gè)地球進(jìn)行成像。衛(wèi)星遙感技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)思維結(jié)合，商業(yè)遙感邁向2.0 時(shí)代，進(jìn)入發(fā)展高潮。

從發(fā)展趨勢(shì)看，注重系統(tǒng)能力建設(shè)、應(yīng)用轉(zhuǎn)型發(fā)展，確保太空優(yōu)勢(shì)地位

（1）注重加強(qiáng)系統(tǒng)能力構(gòu)建，體系化、彈性化趨勢(shì)顯著

美國(guó)作為世界航天強(qiáng)國(guó)，在整個(gè)航天領(lǐng)域都引領(lǐng)著全球的發(fā)展方向，率先提出了體系化、彈性化的發(fā)展思路，在航天遙感領(lǐng)域更是如此。美國(guó)旨在發(fā)展光學(xué)、雷達(dá)、電子多手段，高中低多軌道，詳普查、全球區(qū)域兼顧多用途，軍民商高度融合，“骨干＋應(yīng)急”相結(jié)合的綜合對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星體系。在技術(shù)能力上，美國(guó)發(fā)展靜止軌道高分辨率成像衛(wèi)星，兼顧成像和視頻，可實(shí)現(xiàn)大范圍快速成像和動(dòng)目標(biāo)探測(cè)。

（2）力量運(yùn)用實(shí)戰(zhàn)化，加快戰(zhàn)略保障向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)型

美軍發(fā)展軍用小衛(wèi)星遙感星座的核心目標(biāo)是瞄準(zhǔn)短周期、高時(shí)敏戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用需求，為基層作戰(zhàn)部隊(duì)和低優(yōu)先級(jí)用戶提供戰(zhàn)術(shù)支持能力。小衛(wèi)星星座可支持持續(xù)時(shí)間僅為數(shù)天或數(shù)小時(shí)的戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)，真正地促進(jìn)軍用偵察衛(wèi)星從傳統(tǒng)的“戰(zhàn)前偵察、戰(zhàn)后評(píng)估”應(yīng)用模式向融入作戰(zhàn)方式轉(zhuǎn)變。加快航天偵察情報(bào)保障從戰(zhàn)略保障不斷向戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)層面拓展，向直接為作戰(zhàn)行動(dòng)提供戰(zhàn)場(chǎng)情報(bào)保障延伸。

（3）注重?cái)?shù)據(jù)共享共用，商業(yè)航天遙感向低成本、多樣化、規(guī)模化方向發(fā)展

從近幾年的發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，世界航天產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，商業(yè)航天已經(jīng)成為世界航天產(chǎn)業(yè)的主要構(gòu)成和主導(dǎo)力量。商業(yè)資本紛紛涌向航天領(lǐng)域，帶動(dòng)大量技術(shù)和資源進(jìn)入航天領(lǐng)域。商業(yè)航天整體向低成本、多樣化、規(guī)?；较虬l(fā)展。美國(guó)積極通過(guò)“商業(yè)圖像采購(gòu)與融合戰(zhàn)略”將先進(jìn)的商業(yè)能力融入美國(guó)國(guó)家偵察局（NRO）的地理空間情報(bào)體系，構(gòu)建高精尖的偵察監(jiān)視衛(wèi)星與先進(jìn)商業(yè)遙感能力有機(jī)融合的地理空間情報(bào)體系架構(gòu)。自2019年以來(lái)，美國(guó)國(guó)家偵察局陸續(xù)向多家商業(yè)公司授出了多份圖像論證合同和采購(gòu)合同，包括麥克薩技術(shù)公司（MAXAR）、行星公司、黑天全球公司（BlackSky Global）、卡佩拉空間公司（Capella Space）等，研究如何將商業(yè)公司的光學(xué)、雷達(dá)、射頻等遙感數(shù)據(jù)融入政府的地理空間情報(bào)體系架構(gòu)。未來(lái)國(guó)家偵察局計(jì)劃繼續(xù)增加對(duì)商業(yè)圖像的利用，擴(kuò)大與之合作的商業(yè)圖像供應(yīng)商規(guī)模，試圖從商業(yè)市場(chǎng)獲得不同類型的產(chǎn)品，以改進(jìn)數(shù)據(jù)采集和向軍方和情報(bào)機(jī)構(gòu)分發(fā)數(shù)據(jù)的能力。

從發(fā)展重點(diǎn)看，裝備建設(shè)謀求創(chuàng)新發(fā)展

（1）軍用遙感衛(wèi)星持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，體系架構(gòu)醞釀變革

美國(guó)軍用遙感衛(wèi)星持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，進(jìn)一步優(yōu)化傳統(tǒng)高分辨率衛(wèi)星系統(tǒng)，在保持分辨率不變的前提下，大幅減少衛(wèi)星質(zhì)量，并優(yōu)化軌道布局，提升重訪能力。在體系完備、性能先進(jìn)的基礎(chǔ)上，美國(guó)提出新一代國(guó)防太空體系架構(gòu)。在低軌部署一個(gè)骨干性的、具備互聯(lián)互通的體系，以此為基礎(chǔ)，搭載偵察監(jiān)視、導(dǎo)彈預(yù)警、太空態(tài)勢(shì)感知等載荷。這一體系設(shè)計(jì)理念，顛覆傳統(tǒng)航天裝備形態(tài)和發(fā)展模式，體現(xiàn)了美軍未來(lái)航天力量建設(shè)的趨勢(shì)。在新體系發(fā)展需求的牽引下，技術(shù)發(fā)展上，大規(guī)模星群的智能規(guī)劃、調(diào)度、協(xié)同等人工智能技術(shù)成為構(gòu)建新體系必不可少的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)，時(shí)敏目標(biāo)監(jiān)視技術(shù)成為發(fā)展重點(diǎn)。

（2）民用遙感衛(wèi)星進(jìn)入更新?lián)Q代階段，性能更加優(yōu)異

民用遙感衛(wèi)星進(jìn)入更新?lián)Q代階段，NASA 和美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）均在持續(xù)研發(fā)用于下一代衛(wèi)星的新概念與新技術(shù)，性能將得到顯著提升，應(yīng)用更加廣泛。2019年9月，美國(guó)空軍航天司令部向國(guó)防部長(zhǎng)提交了《2060年太空的未來(lái)及其對(duì)美國(guó)戰(zhàn)略的影響》研究報(bào)告。該報(bào)告最積極的設(shè)想是，美國(guó)通過(guò)在月球、火星和小行星上建立國(guó)際前哨站和殖民地引領(lǐng)太空探索。報(bào)告指出，哪個(gè)國(guó)家能以最優(yōu)方式組織、開(kāi)發(fā)、利用太空，太空就將成為其國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、軍事發(fā)展的主要引擎。

（3）商業(yè)遙感積極組建及應(yīng)用微小衛(wèi)星星座，提高體系彈性

微小衛(wèi)星在成本控制、快速響應(yīng)、安全性、功能重構(gòu)等方面有著不可替代的優(yōu)勢(shì)?；谖⑿⌒l(wèi)星構(gòu)建大規(guī)模低軌遙感星座已經(jīng)成為衛(wèi)星遙感領(lǐng)域廣受關(guān)注的發(fā)展重點(diǎn)。目前美國(guó)已提出多個(gè)微小衛(wèi)星商業(yè)遙感星座計(jì)劃，不僅在微小衛(wèi)星研制方面取得重要進(jìn)展，還在推動(dòng)遙感產(chǎn)業(yè)格局和應(yīng)用模式的巨大變革。例如，“鴿群”衛(wèi)星星座每天24 小時(shí)對(duì)南北緯52°之間的區(qū)域成像，以“永遠(yuǎn)在線”取代傳統(tǒng)“指令開(kāi)機(jī)”工作模式，無(wú)需對(duì)衛(wèi)星下達(dá)成像指令即可自動(dòng)持續(xù)獲取全球圖像，實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)與全局兼顧的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。未來(lái)，遙感小衛(wèi)星仍將保持高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，業(yè)務(wù)能力不斷提升。