【兵武】美军太空“黑科技”！新一代“天眼”

作者：石江月

美国空间发展局近日低调地宣布了一个消息，很多人并没有注意到。

该机构计划在今年8月授予第一个太空无线网络卫星系统的合同，预计首批20颗卫星将在2022年夏季进入轨道。美国空间发展局预计将于今年5月1日公布对这一合同的征求建议书。

这首批20颗卫星其实肩负的任务非常重大，打造美军新一代“天眼”，形成海陆空天一体化作战指挥。

尤其是，可以追踪预警高超音速武器。

一、一个重要的计划

这一消息是在4月2日该机构通过电话举办的工业日上宣布的。工业日原本定于4月2日在科罗拉多斯普林斯举行的第36届航天研讨会期间举行，但后来由于疫情的影响取消了该活动，取而代之的是虚拟工业日。据美国空间发展局主任德里克·图尼尔（Derek Tournear）称，共有580人参加了活动。

德里克·图尼尔

第一批将包括20颗卫星，将组成美国空间发展局所说的无线网络卫星系统的传输层，也就是五角大楼领导人所称的0级。这将是一个主要在近地轨道运行的新一代无线（Mesh）卫星网络，将能够把天基传感器直接连接到作战人员。

这是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。在传统的WLAN中，每个客户端均通过一条与接入点（AP）相连的无线链路访问网络，用户若要进行相互通信，必须首先访问一个固定的接入点，这种网络结构称为单跳网络。而在新一代无线网络中，任何无线设备节点都可同时作为路由器，网络中的每个节点都能发送和接收信号，每个节点都能与一个或多个对等节点进行直接通信。

这种结构的最大好处在于：如果最近的接入点（AP）由于流量过大而导致拥塞的话，数据可以自动重新路由到，一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推，数据包还可以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个节点进行传输，直到到达最终目的地为止。这样的访问方式就是多跳访问。这将有效解决访问数据拥堵或者不畅的问题，大大提高访问速度，及数据获取的速度。

根据图尼尔的说法，该机构对首批20颗卫星组成的传输层有六个目标：其中包括

第一，演示通过光交叉链路网状网络向作战人员传输低延迟数据。

第二，演示通过传输层将数据从空间传感器传送到作战人员的能力。

第三，演示有限的战斗管理C2功能。

第四，将一体化的广播系统的数据，通过新一代无线网络传送给作战人员。

第五，在网络上接近实时地存储、中继和传输link-16数据链。

第六，操作一个独立于GPS的授时系统，参考美国海军天文台。

继传输层之后，美国空间发展局计划在两年内不断升级和增加该系统在轨星座，1级将在2024财年上线，2级会在2026财年实现，主要是补充这个新一代无线网络状卫星系统。美国空间发展局将采购两种类型的0级卫星。

一个主要的区别是，一组卫星将具备星际光学链路，与其他位于低地球轨道、中地球轨道或者，地球同步轨道的卫星保持通信。而另一组卫星，只是足以与其他位于低地球轨道的卫星保持通信。

美国空间发展局的任务，是建立“国防空间卫星体系架构”（简称NDSA），该架构将由数百颗在近地轨道运行的卫星组成，有能力提供多种任务功能，从跟踪高超音速武器，到提供替代位置、导航和定时数据。

传输层将作为“国防空间卫星体系架构”的主干，将不同的卫星相互连接，并与一线作战人员相连。根据图尼尔的说法，运输层将为美国国防部的联合全域指挥控制，提供关键的空间网络组件。

图尼尔说，“传输层，也就是征求意见计划草案和美国空间发展局内部讨论的内容，这将成为整个部门的统一工作。这将是我们用于低延迟（通信）的基础，能够将这些卫星网络连接在一起。而且，本质上这将是联合全域作战指挥与控制（JADC2）系统的主要统一构架，而这方面的工作正在向前推进。这将在太空网络发挥重大用途”。

美国空间发展局于3月26日公布了合同征求意见草案，接下来该机构将需求各方对草案的反馈意见，并计划在今年5月1日发布完整的招标合同意见书。最后，这份合同将在今年8月份授予。

二、它是美国太空军的核心部门

有很多人不清楚，“美国空间发展局”到底扮演着什么样的角色。

作为美国军方黑科技的主要诞生地，美国国防高级研究计划局（DARPA）在2018年底接受了一项非常重要的任务，就是帮助美国国防部设计一个专门负责开发空间技术的新机构――空间发展局（Space Development Agency）。

当时，这个任务由美国国防部研究与工程副部长麦克·格里芬负责。格里芬一直是创建类似空间发展局机构的极力倡导者。最初的目的，是为了激励军事太空项目上实现创新、以及将更多的新兴商业技术引入到军事用途中。

当时，为配合美国总统特朗普创建太空军的指令，新成立的太空空间管理委员会正督办五角大楼在有关太空军方面的重组工作。在当时的一份建议书中，时任美国国防部副部长沙纳罕将“空间发展局”列为组建太空军计划中几项重要工作之一。

从职责上看，“空间发展局”的工作任务重点，是开发和部署美国所谓“国防部空间愿景”中提出的8项关键能力，包括：

第一，用于先进导弹目标瞄准的持久全球监视能力。

第二，用于防御先进导弹威胁的指示、告警、目标瞄准和跟踪能力。

第三，用于GPS拒止环境中的备用定位、导航与授时（PNT）能力。

第四，全球及近实时空间态势感知能力。

第五，威慑能力的构建。

第六，响应型弹性通用地基空间支持基础设施（如地面站和发射能力）。

第七，跨域、联网、独立于节点的战斗管理指挥、控制和通信，包括核指挥、控制和通信能力。

第八，高可扩展、低延迟、持久、通过人工智能实现的全球监视能力。

早在那时，格里芬就在在备忘录中强调，他希望空间发展局的研究团队，能重点关注对低轨道通信传输层的需求，并研究这一核心骨干与国防部“空间愿景”中列出的8项太空能力之间的协同效应。

研究团队对美国国防部的天基指挥控制能力进行考察，找出现有架构中的关键缺口、缺陷和低效率部分，并构建一种威胁驱动的灵活响应型架构、制定相关基础设施需求以及一份采办构想。

根据当时的说法，格里芬希望未来将一些项目转由“空间发展局”管理，其中就包括DARPA领导的“黑杰克”低轨星座项目以及导弹防御局（MDA）的“空间传感器层”项目。

三、专门针对高超音速武器

再说说美军这个联合全域作战指挥与控制（JADC2）系统。

这次美国空间发展局发布的，第一批20颗被称为“0级传输层”的数据中继卫星计划征求建议草案。根据五角大楼的规划，这个“传输层”是将空军领导的联合全域作战指挥与控制（JADC2）方案中，各种天基传感器统一起来的一种方式。

空间发展据的目标是，在2022财年结束时推出一个用于测试和培训目的的功能性“传输层”卫星网络。

功能主要是两个：第一，是试验和演示该系统与其他作战实体集成，并提供互操作性的能力。这将是美军官兵第一次有机会融合必要的战术、技术和程序，以提高数字化作战能力；第二，是作为未来分期开发的基线。

空间发展局想要证明，这个网络可以从太空中的传感器获取数据，比如空军的红外导弹预警系统，并将数据直接传送给地面上的服务人员。此外，还希望在2024年展示有限的作战管理功能，并改善这种能力。比如，军方在GPS卫星无法使用时，仍有自己的参考。

通俗地说，联合全域作战指挥与控制（JADC2）系统，能够把分布式传感器、武器发射平台和来自所有领域（海上、陆地、空中、太空和网络）的数据连接到所有部队，形成一张高效运作的大网。而那20颗新一代无线（Mesh）卫星，将能比目前的卫星更快速地传递数据。

比如说，其最主要的用途之一可能就是追踪高超音速导弹。

从现有的卫星和传输技术来说，实现数据更快的访问和传输，是开发新的天基传感器层的最大挑战，而如果装备新的由20颗卫星组成的“传输层”，将有助于探测高超音速武器。

因此，空间发展局与美军导弹防御局正在努力打造的，就是用于追踪高超音速和弹道的空间传感器。这种在轨道上的传感器层，能够检测和追踪目前导弹防御体系结构无法处理的高超音速武器。