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有人可能会问一个问题：如果能通过付费获得航天器提供的高质量图像以及地球上大多数地方的准确位置，那为什么不在其中加上射频信息呢？

事实证明，这不仅是一个有意思的想法，而且也是一个潜在的巨大市场。

对美国国防部来说，使用商业空间资产并不是什么新鲜事。国防部和其他政府机构每年都要花费数百万美元用于商业卫星通信和其他天基服务，利用这些服务为其自身已经足够强大的能力提供补充。国际海事卫星组织（Inmarsat）、美国卫讯（Viasat）和铱星等主要卫星服务提供商都与国防部和全球其他政府机构有着长期联系。

美国Peraton公司（在2020年10月份与美国太空军签订了一份价值1000万美元、为期5年的轨道分析服务合同。不过，防御部门并非是唯一从商业天基信号情报服务中获益的机构。事实上，商业市场提供了更多的天基射频跟踪机会，为航运以及打击偷猎和走私等提供了多样化的手段。最有可能的商用目标是海上航运业，它是全球最大的地理定位和通信商业卫星服务用户，注册的集装箱船、货轮、运送石油、天然气和化学物品的大型船只以及在国际水域航行的客船有5万多艘。对这些船只进行跟踪显然是必须的，在拥挤的水道中更是如此，而实现这一点的基本工具是自动识别系统（AIS）。

国际海事组织发布的《海上生命安全条例》要求所有300吨以上的货船以及各种大小的客船必须安装AIS收发器。最初的AIS是从船上向20英里外的地面站发送信号，但最近，低轨道卫星被用于这一目的，同时还用于搜索和救援行动等其他用途。

该自动系统向工作在甚高频频段的收发器广播信号，数据显示在船上的监视器和陆基监测站上。数据包的数据很丰富，包括船舶唯一的标识符，它描述了其位置、时间信息及其装运的货物、目的地和规划的路线。位置和授时信息来自GPS，其他信息来自船上设备。

理想情况下，AIS信息足以对每艘船进行认证并确保船只相互不会碰撞。但并不是所有的船只和货物都与AIS所提供的信息吻合。海盗、非法作业的渔船以及来自被制裁国家的油轮使用伪装、劫持进行欺骗，一些船还关闭其AIS收发器。虽然AIS应该在所有时间都开启，但船长可能出于各种原因自行决定关闭AIS。在AIS关闭时，对许多船只交通监控系统而言，该船是“不存在”的，而且不能进行信息交换，这显然会导致海上环境变得非常危险。

鹰眼360公司的射频定位产品可以跟踪“黑船”的X波段和S波段雷达辐射

当然，除AIS外，还可以通过天基光学传感器和射频传感器对船只进行探测。过去，卫星图像和信号情报只提供给军事用户和情报机构。第一幅实时卫星图像是由美国KH-11卫星在1977年提供的。信号情报卫星的历史更悠久，可以追溯到1960年，当时美国发射了5颗低轨“星系辐射与背景”（GRAB）卫星中的第一颗，以监测苏联的雷达辐射信号。

1960年代，商业航天市场开始得到发展，卫星也逐渐引入了更多类型的有效载荷。商业卫星图像在2000年代初变得广泛可得。如今，像数字全球（Digital-Global）这样的公司提供付费的高分辨率静止图像及视频，这个市场的规模现在已经增长到50亿美元，预计到2024年还将进一步增长到70亿美元以上。各种各样的组织机构都会使用这个市场的服务，从航运业、国防机构、环境组织、世界卫生组织，还有数百个类似Bellingcat这种调查记者联盟的组织都会将来自卫星的信息与其他来源的数据结合起来，对事件进行分析，其中就包括2014年俄罗斯在乌克兰上空击落MH17航班一事。

AIS系统和商业数字测绘服务提供了大量实时信息，但另一个重要应用领域却少有人问津，即对地球表面的射频辐射进行监控。一些新兴公司希望能填补这个空白。直到最近，进入这个市场的障碍一直是制造与发射卫星的成本极高，但小卫星的出现逐渐消除了这样的阻碍。

立方体卫星使天基信号成为可能

这类航天器根据其外形统称为立方体卫星，并按重量进行分类。飞卫星（Femtosat）的重量不到0.1公斤，皮卫星（Picosat）为0.1至1公斤，纳卫星（nanosats）为1至10公斤，微卫星（microsats）为10至100公斤，小卫星（minisats）为100至1000公斤。它们体积小，可以封装在一枚火箭内，一次发射几十颗这样的卫星。与传统卫星相比，其制造和发射成本很低，而且可以快速制造，并通过能发射大型有效载荷的火箭更经济地部署到空间轨道上。

虽然立方体卫星并不是新事物，斯坦福大学在1999年就开始进行了研发，但技术的进步使它们成为小型且功能强大的平台。斯坦福大学的研究人员提出的首颗立方体卫星的基本单位被定义为10×10×10厘米的1U立方体。以此为基础，立方体卫星的大小可以从1U到16U不等，因此2U纳卫星的重量可达2.66千克，体积可达10×10×20厘米。立方体卫星最大辐射功率被限制在1瓦（30分贝）以建立卫星到地球站的下行链路通信，而地球站在上行链路的功率可以达到100瓦（50分贝）。

立方体卫星能完成的任务取决于卫星的数量、轨道平面数、仰角、倾角、高度、轨道平面的间隔以及轨道偏心率。目前所有的立方体卫星都部署在低轨上，一方面是为了降低平台的成本和复杂性，同时也是为了支持卫星对地面站的低冗余通信。

鹰眼360公司在2020年12月中旬向卡纳维拉尔角交付了其“簇2”（Cluster 2）卫星，预计将在2021年第一季度通过SpaceX公司的“猎鹰9号”火箭发射升空。

当前关于立方体卫星一个很好的例子是SpaceX公司的“星链”计划。该计划主要致力于向地球上的任一地方提供商业宽带接入服务。虽然“星链”星座并不提供信号情报，但该计划说明了这种方法的成本是非常高效的。“星链”计划引起了美国陆军的兴趣，陆军正在研究利用“星链”星座成本低、精度高和几乎不受干扰的性能替代GPS系统的可能性。美国陆军已与“星链”建立起关系，以探索在军事网络间传输数据。

SpaceX公司通过一枚“猎鹰9”号火箭可将60颗卫星发射到低轨上，这些卫星被设计成在5年或更短的时间内脱轨，从而减少太空垃圾。SpaceX公司的埃隆·马斯克讲，该项目预计将耗资约100亿美元，尽管他的预测有时偏乐观，但即使实际成本是现在预估的5倍，相对而言仍然是很低的。

2020年11月，SpaceX公司邀请公众对商业宽带服务进行了测试，马斯克称之为“总比没有好的测试”。该公司目前有近900颗在轨卫星，并计划继续发射更多的卫星，直到2021年夏天实现下行时延达到16到19毫秒的目标。亚马逊公司的贝索斯也计划开发名为“柯伊伯项目”（Project Kuiper）的卫星星座。该公司在2020年12月宣布已经开发并测试了一个直径为12英寸、K波段的相控阵天线用在用户终端上，提供400Mbps的下行链路速度。

全世界至少有20家公司在设计和制造立方体卫星，这个数字还不包括政府研究机构、大学、主要的政府承包商以及所有中国公司，所以实际数量要大得多。每家公司都拥有各自与众不同的优势，市场竞争非常激烈。

新的商业模式

鹰眼360公司的首席执行官约翰·塞拉菲尼讲：“我们认为，既然存在商业光电探测和雷达探测，为什么不能进行射频域的商业化呢？”鹰眼360是第一家进入天基射频监测市场的公司，也是为数不多的几个拥有在轨卫星的公司。该公司成立于2015年，不到三年后的2018年，它发射了第一个三星星座。塞拉菲尼说：“我们开始构建了一个由三颗编队飞行的小卫星组成的星座，两颗在前，一颗在后，它们反复来回飞行以获得对辐射源的3D视图，并进行精确地理定位。

“因为这是一个全新的市场，在保密的行业之外从未出现过，我们正在从零开始构建市场，在政府和商业实体之间进行射频无意干扰探测。潜在的市场包括频谱监测、海上跟踪与分析、保险、对渔业公司和游轮运营商的射频分析。我们的目标是在诸如反盗渔和保护人道主义的活动中取得平衡。”

塞拉菲尼援引频谱监测为例指出，从地面收集频谱数据很难，因为必须驾驶三辆车进行三角地理定位来确定干扰信号的位置。卫星每15分钟左右就能提供一次这样的能力。“黑船”也是一个大问题，它们从事人口走私、贩毒、偷运石油和其他违法活动。“由于不能发现它们，就没有能力跟踪这些船只举行执法，但通过监控它们的雷达、无线电和其他辐射源就可以提供这些能力。”

鹰眼360公司在“探路者”任务下开发了首批被称为“鹰­-A”、“鹰-B”和“鹰-C”的三颗卫星。该公司与多伦多大学航天研究所太空飞行实验室签订合同，基于该实验室15公斤NEMO微卫星总线设计了该平台。美国深空工业公司（Deep Space Industries），现在是布拉德福航天公司的一部分，负责开发推进系统。这三颗卫星在2018年3月由SpaceX公司的一枚“猎鹰9号”火箭发射到倾斜角97度、高度590公里的低轨上。

该公司构建了三种订阅包，为各种类型的公司提供服务。“射频地理”（RFGeo）是鹰眼360公司的射频信号测绘产品。“射频地理”分析包提供全球地理空间数据，以使能射频频谱感知，并使用卫星生成的数据识别并定位从甚高频到Ku波段感兴趣的射频信号，包括甚高频海上无线电、超高频收发器、V波段和S波段的雷达、AIS和应急无线电示位标（EPIRB）信标。

区域感知订阅是该公司的射频信号测绘产品，用于识别、定位、监控和分析射频辐射源随时间的变化。SEAker服务专门针对海洋环境，即使船只试图通过关闭其AIS或篡改其信号进行躲避也能对其进行定位。该公司计划增加将制裁数据纳入船只信息的能力，并提供融合的数据集。其中包括对甚高频和海事信号进行独立的射频定位并探测其欺骗行为，在船只自我报告的GPS位置与“鹰眼360”探测到的位置不相匹配时提供告警，并提供船只的注册信息，其中包含一段时间内的射频特征并不断更新其活动轨迹。

鹰眼360公司在美国防御市场上获得了巨大优势地位，正在开发超过五个的卫星簇，将于2021年和2022年发射升空。这些不断增加的星座将实现对甚高频海洋无线电、超高频一键通无线电、海上雷达系统、AIS信标、L波段卫星设备和新型信标所发射的信号进行识别和精确定位辐射源。

另一家公司是克勒斯（Kleos）航天公司，该公司2017年成立于卢森堡，目标是服务于海运市场。其产品旨在提供海上隐蔽活动的全球图像，加强政府和商业实体在AIS信号不可用、图像不清晰或船只超出巡查距离时的情报能力。

克勒斯航天公司于2020年11月推出了其“侦察任务KLM1”簇。

该公司提供的“射频侦察数据即服务”搜集海上辐射源信息，并将其出售给国防部门以及那些承担搜救任务的机构以及商业用户。克勒斯公司在2020年11月用印度的大型运载火箭发射了第一组四颗射频侦察卫星——称为“侦察任务”（KSM1）。KSM1簇由丹麦GomSpace公司制造，以钻石形编队部署在37度倾斜轨道上，能够覆盖霍尔木兹海峡、南中国海、非洲、日本南海和帝汶海等地区。卫星是按照软件定义无线电设计的，将监测甚高频信号，并通过到达时差技术对辐射源进行定位，其监控能力可涉及卫星电话。

首批四颗侦察任务卫星在2020年11月7日发射后，将经过三个月的调试，一旦KSMI完全投入运用，该公司的任务运营团队将在2021年1月接管该卫星簇的运行。提供天基ESM能力对许多国防部门和商业机构非常有吸引力，克勒斯公司已经与几个客户签订了协议。2020年5月，该公司表示已经获得了犹他州立大学空间动力学实验室与美国空军研究实验室在“微型卫星军事设施项目安排” (MSMU PA)合作下的一个合同。MSMU PA正在谋划一条通往更大项目的道路，被称为“多国异构空间体系”(ISR 体系)，将向国际合作伙伴提供一系列卫星生成的信息(光电、合成孔径雷达、AIS等)。

近期的另一个客户是智利空军，它于2020年12月签署了对该公司服务的试用评估。智利在太平洋有6000公里长的海岸线和几个远离海岸的岛屿，智利空军将使用克勒斯公司的数据来帮助它监测其领水内外的海上活动。巴西国家石油公司也签署了一项试验合同，希望利用该公司的辐射源数据，与其他天基传感器数据相结合，以识别非法的污染和其他环境犯罪行为。克勒斯航天公司还与英国情报管理支持服务有限公司(IMSL)签署了一份合同，该公司将购买克勒斯公司的侦察任务数据，并将其与分析服务一起出售给政府和行业客户。

随着KSMI卫星簇全面投入运行，该公司准备在6月份通过SPACEX公司的“猎鹰9号”火箭部署下一个卫星簇，被称为“极地警戒任务”(KSF1)，它包括四颗卫星，将部署在高度为500公里的太阳同步轨道上，对北极和南极区域进行监测。科勒斯公司正在筹集资金，准备在2021年底前建造第三个卫星簇。其最终目标是发射20个卫星簇。

这一市场中第三家公司是法国“不可见实验室”（Unseenlabs）公司。该公司于2015年创建，开发并发射了三颗Breizh侦察轨道器（BRO）卫星，通过射频辐射跟踪海上船只（公司没有透露其监控的频率类型)，并将数据作为服务出售给各种类型的客户。其接收机还对每个信号进行个体辐射源识别（即射频特征识别），使其跟踪系统能够跟踪通过某一区域的特定船只。

2020年11月，英国地平线航空航天技术公司交付了第一个“琥珀”立方体卫星有效载荷，为2021年中期的发射做准备。

2019年8月，“不可见实验室”公司发射了第一颗卫星(BRO-1)，该卫星是一颗6U立方体卫星，由GomSpace公司制造，部署在540公里、45度的轨道上。后面两颗卫星(BRO-2和BRO-3)于2020年11月发射进入了500公里、97度的轨道，以进一步提供更广的覆盖。该公司正在建造另外三颗卫星，计划于2021年底发射。

紧随鹰眼360公司之后的另一家公司是总部位于英国的地平线航空航天技术公司，该公司推出了一种叫做“飞鱼”（Flying Fish）的卫星通信监控产品。该产品源自一个名为Marlin的系统，这是一个战术卫星拦截系统，用于对通信网络进行无源监控，由英国L3哈里斯TRL技术公司研制。基于与L3哈里斯TRL技术公司的关系，地平线航空航天技术公司创建了“飞鱼”，它可以被配置用于从地面车辆到无人机、固定翼飞机和立方体卫星等平台上，对Thuraya或IsatPhone Pro网络通信信号以及L波段信号进行无源监控。该公司的最新产品是尚未推出的“琥珀”（AMBER）立方体卫星星座，它将为海事领域态势(例如，针对非法捕鱼、走私、海盗和恐怖分子)提供“信号情报即服务”(SAAS)。

有效载荷通过 “飞鱼”系统以及X波段和S波段的传感器以及AIS接收机探测船只的射频辐射，对其进行定位和跟踪。每天对全球每个覆盖区域的重访时间预计为4到7小时，第二代将减少到1.5到2小时，整个星座将少于1小时。

这个市场的大多数新进入者专注于信号识别和分析（比如ESM），以获得对波形和其他特征的传统信号情报，没有涉及对信号的解调。然而，英国地平线航空航天技术公司将提供这种信号情报能力，只要订阅国属于友好国家之列，公司获准能够为其提供服务即可。

这些数据需要以原始形式直接传递给订户，以用于该国现有的信号情报分析平台。这种方法不仅提供了所需的安全性，而且消除了公司为每个客户界面需求进行开发的工作。

该公司在2020年11月宣布，它将第一颗“琥珀”6U立方体卫星有效载荷(称为IOD-3)运送到苏格兰的AAC Clyde空间公司。该公司目前正在对其进行测试，并将其集成到AAC Clyde空间总线上，为2021年中发射做准备。一旦完成部署和运行，琥珀卫星将从该公司位于英国纽基的技术琥珀地面开发站(GES)运行。

在轨

天基射频侦察行业如果不是处于萌芽状态，也是处于发展初期。它代表着一个新的太空市场——这个市场将利用各种创新，如商业发射平台、更小的卫星、交钥匙卫星设计和制造等创新。这个市场不会取代航天大国的空间感知能力，也没人指望它们会这么做。更有可能的是，这些射频辐射源监测服务将填补一些国防机构的ISR能力，使那些无力发展、维持和升级自己天基监测系统的小国能够获得对海上交通的实时数据。

天基射频侦察市场最重要的因素是它的主要客户群是商业用户而非军事用户。这是一个值得高度关注的市场。

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