“星鏈”軍事化應用的未來發展與啟示| 遠望報告

“星鏈”軍事化應用的未來發展與啟示

本文摘自《遠望智庫2023年戰略研究報告之專題三高科技與高端戰爭研究（2023上）》| 遠望報告

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俄烏戰爭爆發后，馬斯克的“星鏈”衛星在烏克蘭高調啟用，并迅速介入到軍事行動中，為烏克蘭政府、國防和關鍵基礎設施部門提供連接互聯網的冗余網絡支持。這也成為“星鏈”衛星在軍事領域的首次亮相。美國在這次俄烏戰爭中對“星鏈”衛星的軍事化能力進行全面測試，發現其具有巨大的戰爭潛力。接下來，美軍計劃推動“星鏈”衛星不斷升級，逐步嵌入到美國軍用的通信網中，為美軍全球作戰提供通信保障，讓它變成一種具有民用基礎的軍用衛星。“星鏈”衛星發展到今天，僅數年時間已經成為一個非常重要的通信核心，堪稱美國軍民兩用技術的一個巔峰之作。

一、“星鏈”系統概況

SpaceX公司于2015年成立下屬的“星鏈”部門，專責“星鏈”近地軌道寬帶互聯網通信衛星的研發與運營。“星鏈”衛星屬微小衛星，單顆質量僅260千克，采用“一箭多星”方式，使用運載力達23噸的“獵鷹9號”火箭單次推送60顆星入軌。目前，SpaceX公司正同步著手建設地面站和衛星間高速通信線路，大幅提升系統建網效率。

“星鏈”衛星采用模塊化設計，已實現大規模批量制造，目前產能是每月120顆，單顆衛星研制成本低于100萬美元。“星鏈”衛星通過太空探索公司的可回收火箭發射，單星發射成本約50萬美元。隨著產能提高和發射技術的改進，未來衛星的造價和發射成本還能進一步降低。

截至2023年2月，Space-X共發射“星鏈”衛星3800余顆，目前在軌3100多顆。“星鏈”現有星座規模與組網結構幾乎可無差別覆蓋除兩極之外的所有地區。按照這個構想，馬斯克成立的太空探索技術公司擬于2019年至2024年間在太空近地軌道發射萬顆通訊衛星，構建一個巨型3層衛星網絡。 這3層網絡分別位于距離地面340千米、550千米和1150千米的軌道上，最終使所有衛星形成一個巨大的“星座”，提供覆蓋全球的全天候、高速率、低成本衛星互聯網服務。 根據計劃，SpaceX共將發射萬顆“星鏈”衛星。

目前，“星鏈”衛星目前在軌的為和兩個版本。其中，版本為2019年5月至2021年5月底發射，重量約260千克，不具備衛星間激光通信能力，每顆衛星對位于其地面覆蓋范圍內的地面站網絡接口依賴嚴重；版本于2021年9月14日開始發射升空，每顆重量約260千克，相對版本的主要變化是裝備了衛星間激光通信設備，具備衛星間激光通信能力。

早期的星鏈衛星是沒有辦法互相直接通信的，衛星之間如果要進行通信必須通過網關地球站中轉，這會導致星鏈服務無法覆蓋到沒有辦法建立地球站的地方，而版星鏈衛星最大的改進之處就是具備了衛星間激光通信能力。自2021年9月14日第一批改進后的衛星發射入軌，后續發射的衛星均加裝激光星間鏈路組件，從而可實現空中星鏈衛星之間的信息傳輸和交換，數據可以在衛星之間直接傳輸。如此一來，星鏈衛星之間在軌道上的直接通信大大減少了對地球站的依賴，也可以說徹底解放了星鏈信號的覆蓋能力，提升了星鏈系統的低延遲服務保障能力。

目前，“星鏈”比“星鏈”重了5倍，通信能力比“星鏈”高出10倍。通信衛星的重量越大，可搭載的轉發器數量就越多，處理能力就越強。當前“星鏈”在美國部分地區的最高測速達到301Mbps，10倍提升之后速度將超千兆。

“星鏈”衛星單體重量預計達噸，因獵鷹火箭在體積和角度方面無法滿足“星鏈”的入軌要求，SpaceX計劃使用新的運載火箭“星艦”將衛星送至軌道。“星艦”可以發射有效載荷的重量大約是“獵鷹9號”火箭的10倍。

“星鏈”衛星的優勢在于：傳輸速率高、覆蓋范圍廣、衛星數量多、成本低、整體生存能力強、地面終端外形小和易于前沿部署等。目前，“星鏈”主要在北美、歐洲、大洋洲、亞洲等地的50個國家正式運營。2023年2月迄今已有超過2萬套“星鏈”終端在烏克蘭使用。

2022年12月1日，美國聯邦通信委員會(FCC)批準SpaceX公司發射其第二代“星鏈”的7500顆衛星，并允許該公司開始部署該系統，同時開始審查該公司的29988顆衛星發射提案。緊接著12月3日，SpaceX公司就公布了其明顯帶有軍事化特征的“星盾”方案，由此可見，“星盾”計劃主要依托第二代“星鏈”衛星實現功能。SpaceX公司將“星盾”定義為服務于國家安全的衛星星座，區別于星鏈的商業化運行，“星盾”專為美軍、政部門服務，目前主要提供遙感、通信和載荷托管三方面服務，并且“星盾”在星鏈數據加密服務基礎上使用額外加密技術來保證托管載荷數據處理安全性，以滿足官方需求。“星盾”星座實際上是“星鏈”星座的軍用版。

二、“星鏈”系統軍事應用的發展趨勢

美軍通信高度依賴地球同步軌道衛星，因此他們無法承擔高價值衛星損失的后果。為了規避風險，美軍提出“馬賽克戰”思維，讓低價值、網絡化、類似神經元的帶自組織能力的系統來替代高價值武器，這樣即使敵人摧毀了部分節點，剩余節點依然能形成強大的能力。SpaceX公司的“獵鷹”火箭具有快速部署能力，可根據戰場需要，在短時間內快速部署大量“星鏈”衛星，這是太空“馬賽克戰”的基礎。未來SpaceX公司很有可能將根據美軍方需求，依托現有“星鏈”平臺，通過對外合作開發、集成任務載荷等形式，研發相應偵察、打擊專用衛星平臺。SpaceX公司未來與美軍方的合作將進一步深化和擴展，空間軍事應用技術與平臺將成為其未來研究開發的重要方向。

（一）使電磁空間作戰環境復雜化

根據SpaceX公司2021年8月推出的計劃，“星鏈”衛星版本即將推出。版衛星數量高達近3萬顆，將分布在328至614千米高度的近地軌道，能比版本衛星提供更高通信帶寬和更低延遲。衛星體積將有所增大，太陽能電池板發電功率也將有所增加。在此情況下，新的版本“星鏈”衛星裝備各型專用預警偵察監視、導航授時、電子干擾的可能性大為增加，其未來在電磁空間作戰方面的應用也將明顯擴展。太空電磁空間裝備的大幅增加將使得太空電磁空間對抗環境復雜化，并有可能成為未來太空對抗的重點內容，這一點值得警惕。

（二）增強冗余網絡通信能力

美軍方與“星鏈”的深度融合將為美軍提供冗余通信指揮能力，增強其在復雜電磁環境中的生存能力。美軍方正在推動“星鏈”等衛星通信網絡的軍事應用，驗證其在“多域戰”中的潛力。美空軍從2018年開始，就對“星鏈”衛星終端在軍用加油/運輸機平臺應用進行測試評估；美陸軍2020年5月與SpaceX公司簽署協議，對“星鏈”衛星跨網絡數據傳輸能力進行為期3年的合作研發測試；在美陸軍2020年“融合項目”演習中，也突出了對商業衛星在網絡通信、對地遙感偵察等領域的應用驗證，目標是將傳感器到射手的時間由20分鐘壓縮至20秒以內。

2022年3月，美國空軍駐猶他州希爾空軍基地的第388戰斗機聯隊對支持F-35A“閃電”II隱形戰斗機在前線的敏捷作戰部署進行了高速通信測試，而其中的關鍵就是“星鏈”衛星。這次測試項目的細節包括F-35進行降落和備戰時的數據傳輸，數據從“星鏈”衛星傳輸到終端，再從終端傳輸到空軍數據轉接器，最后傳輸給F-35進行作戰數據和信息的更新。試驗結果證明，通過“星鏈”衛星，數據傳輸速度比之前提升了30倍。

此外，“星鏈”還將有效解決對潛通信問題。核潛艇深潛海底數百米，行蹤保密，機動靈活，進行及時、高效通信難度大。目前使用的長波通信雖然覆蓋范圍大，但是傳遞內容少，使用繁瑣且易出錯。“星鏈”覆蓋全球的通信能使核潛艇無論在何處都能通過釋放專用通信浮標完成通信。

（三）增加偵察監視能力

2017年8月，Space X公司向美國專利局提交商標注冊申請時，“星鏈”的應用范圍擴展到了衛星成像、遙感等偵察領域。如果未來“星鏈”衛星搭載光學觀測載荷，利用數量優勢，就可以大大縮短偵察的重訪時間，甚至對重點地域實現24小時不間斷的光學監測，具備高分辨率與高重訪率的全維全天候全天時偵察監視能力。若“星鏈”衛星的光學觀測載荷與人工智能相結合，則可實現對監視目標的自動識別及分類跟蹤。圖像識別系統對真假目標識別率高，抗干擾能力強，可實現對地面及大目標移動物體的實時偵察。“星鏈”衛星與美國本土地面傳輸站相結合，能夠構造天地一體的監測體系，將大大增強美軍全球和區域戰場動態感知能力，特別是各種武器系統的集成協同作戰能力。

（四）提升導彈預警能力

“星鏈”衛星擁有發射全向波束的能力，可對航天器進行遙測、跟蹤和控制，進而轉變為運載火箭/導彈的計算、模擬、預測的高精度系統，為后續的攔截工作提供情報支援。“星鏈”在導彈早期預警方面意義非凡。攔截彈道導彈的最佳方法就是發射前或飛行早期將其擊毀，如將“星鏈”中部分衛星構建成導彈預警衛星，則可實現對地面導彈基地實時監控。在導彈發射升空階段進行預警和攔截，大幅提升反導效果和成功幾率。“星鏈”一旦與美國部署在東亞的“薩德”、“宙斯盾”、阿利?伯克-3型驅逐艦及陸基監視系統等共享態勢感知信息，將能快速把獲取的導彈發射信息及時傳輸給美軍及其盟友的反導系統，大幅提高攔截成功率。

（五）發展導航定位能力

美國俄亥俄州立大學多模態保證導航自動車輛研究中心對“星鏈”衛星的導航定位功能進行了推算，他們在經過復雜算法建模后，發現“星鏈”衛星可以實現地球表面8米的定位精度。而這還僅僅只是6顆“星鏈”衛星帶來的定位效果，如果連接更多的衛星，最終可以達到GPS導航衛星米到5米的精度，甚至可以為GPS制導炸彈提供目標數據。美軍GPS衛星的通信速度只有百比特/秒（bps）量級，無法傳輸關于目標實際位置更新更精確的數據信息。而“星鏈”衛星通信速度可達數百Mbps，GPS接收器精度更高，通過軟件升級以及同現有GPS信號相結合，可將“星鏈”打造成衛星定位和導航系統。

使用即時軌道和時鐘數據的“星鏈”定位系統將使用戶的位置精度達到30cm以內，而占用“星鏈”的下行帶寬不會超過1%，耗電不超過%。由“星鏈”衛星組成的導航定位系統，可作為GPS的備份，增強美軍導航定位能力冗余。但GPS之所以能夠被軍用，一個核心原因就是采用了偽隨機碼技術，干擾信號強度是它本身信號的100倍時，依然能正確接收。用“星鏈”的多普勒效應去定位，對信號頻率非常敏感，因為在軍事電子對抗中對定頻信號的壓制干擾相對容易。因此，這種方法的抗干擾能力不符合軍用要求，更適合作為GPS受干擾時的備用導航定位手段。

（六）增強空間電子對抗能力

“星鏈”衛星搭載電子戰裝備后，可增強對地面及空間目標的射頻輻射源監測能力及電子干擾能力。太空低軌層目前已經成為各國角逐的焦點，隨著各國低軌衛星項目的紛紛上馬，未來的低軌層電磁空間作戰裝備大幅增加，軍用電子信息裝備數量的激增必然導致對抗裝備數量的激增，而在空間直接進行干擾明顯具有距離優勢和無障礙優勢。目前美軍已在發展專門用于地面射頻輻射源監測的太空電子戰裝備，而“星鏈”集成相關裝備亦具有較強可行性。同樣，“星鏈”亦可搭載專門對低軌衛星目標進行電磁偵測和攻擊的電子戰裝備，以在必要時癱瘓對手低軌衛星的電磁空間作戰能力。

（七）發揮通信中繼作用

目前，美軍還做不到直接將“星鏈”終端設備集成到F-35體內。一旦F-35要執行高度隱身的作戰任務不能攜帶電子吊艙時，“星鏈”的終端可以裝在無人僚機上，然后由無人僚機通過軍用數據鏈共享給F-35和F-22，打造“先進戰術無人中繼平臺”。“星鏈”既然能為F-35傳輸數據，也就意味著能為美軍其他戰機傳輸數據，特別是B2和B21隱形轟炸機，一旦集成“星鏈”系統，其隱身和作戰能力將會得到巨大地提升。2019年，美軍還曾利用“星鏈”進行過無人機指揮測試，證明它可以突破無人機的通訊瓶頸，讓操作員能同時指揮大量無人機執行集團化的軍事行動。

三、幾點啟示

隨著美國軍方對低軌星座軍事需求的不斷提升，“星鏈”衛星將在未來戰爭中發揮越來越重要的作用。一旦萬顆“星鏈”星座完成部署并投入運行，必將顛覆未來戰爭的形態。空間安全作為國家安全體系中的重要組成部分，必須得到充分的重視，我國也需要進一步發展航天產業技術，發展完善自主可控的衛星能力體系，從而提升現代軍事作戰能力，提高國家太空安全體系能力，保障國家安全并提升國際地位。如何有效應對“星鏈”所構成的電磁空間作戰威脅將是我們考慮的重點。

（一）星座能力綜合化是星座的重要發展方向

各國都非常重視這一技術趨勢，并期望能夠在打造大型綜合星座上搶占先機。“球體”星座即充分體現了俄羅斯的野心。此外，美國太空開發局SDA也曾推出國防空間體系架構(NDSA)，期望打造一個具有數據和通信、跟蹤、監視、感知、導航等八項綜合能力的軍用體系架構。

目前我國在通信、導航、遙感等幾方面的衛星應用都在迅速發展，在各行各業都發揮了舉足輕重的作用。然而現有應用總的來說相對獨立、各成體系，并未實現應用能力與服務的有機融合，一定程度上限制了信息的獲取與利用效率。應通過融合衛星服務能力，發展通導遙一體化應用，并打造綜合性服務能力的星座。這就要求要在現有基礎上進一步提高技術與服務能力，促進各應用的集成創新發展，構建一體化的服務體系，進而為整個行業帶來新的發展空間，為信息社會發展提供一個重要的基礎設施。

（二）激光通信技術是星座體系化的重要手段

美國是世界上最早開展空間光通信研究的國家，目前已經實施了多個有關衛星激光通信研究計劃。除美國軍方，代表美國政府的NASA和商業航天的SpaceX公司都在進行空間激光鏈路的驗證工作。歐洲開展空間激光通信技術研究同樣較早，有較為明確的規劃并取得了一定突破。日本的衛星激光通信技術研究也發展較快，開展了一系列演示驗證。我國在空間激光通信技術領域的研究相對起步較晚，但近年取得了較為顯著的成果與突破。研究激光通信技術，能夠加速體系化星座的構建，滿足未來航天活動日益增長的需求，發揮其在民事與軍事應用的潛力，這也是俄羅斯“球體”星座帶給我們的重要啟示。

（三）商業化發展是星座建設的重要推動力

衛星通信、導航、遙感是重要的空間基礎設施，在交通運輸、農林漁業、水文監測、氣象測報、電力調度、生態環保、防災減災和公共管理等國民社會經濟的關鍵領域都發揮著重要作用。十四五規劃中也多次提出，要加強新興信息基礎設施建設，完善衛星通信、導航、遙感等空間基礎設施。因此，發展衛星應用產業，并帶動一大批下游產業的發展，充分發揮其商業價值，將進一步推動經濟高質量發展，實現價值倍增與溢出效應。

（四）加快建設低軌衛星星座是緊迫的戰略任務

應發揮舉國體制的優勢，從國家戰略需求和市場需求出發，統籌規劃、集中資源發展低軌衛星星座。同時將市場的良性競爭、優勝劣汰與政府的政策、資金、技術支持相結合，既發揮國企的主力軍作用，又發揮民企的生力軍作用。在天基網絡信息體系建設的各個環節吸納各界優勢資源、集中優勢力量，在工程實踐中不斷探索協同創新的路徑和模式。同時，必須加大太空民用軍事一體化的研究與投入，發揮軍民融合、集中力量辦大事的優勢，加快攻克可回收火箭技術、衛星小型化技術，降低衛星發射成本，建設我國的低軌巨型衛星星座，形成后發優勢，搶占低軌的戰略制高點，塑造和應對未來的戰爭形態，維護我國的太空權益，打贏與強敵的未來戰爭。

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