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马斯克宣称意在“为全球农村、偏远地区地面网络覆盖不到的3%或5%的地区提供网络通信”的“星链”卫星网络服务,在俄乌冲突爆发后迅速支撑乌克兰,并发挥重大作用。对此,俄国家航天公司总裁罗戈津3月3日表示,马斯克“已站到俄罗斯敌人一边”。而马斯克3月14日则通过推特表示要“单挑”俄总统普京。但有消息证实,马斯克向乌提供“星链”地面终端,实际上有美国军方和政府的参与。
“星链”卫星介入俄乌冲突后,成为乌政府特别是乌军方保持内外联系的重要渠道。美太空司令部司令迪金森3月8日承认,“星链”在乌克兰展示出巨型卫星星座在“提供整体能力及能力冗余”方面的潜力。“星链”等由商业公司运行的近地轨道卫星星座在未来战争中的作用、威胁等,已经引发国际社会的强烈关注。
对此,我们深入挖掘分析各类开源情报信息,对“星链”卫星在乌克兰的具体应用情况、发挥的主要作用、未来的发展趋势以及潜在的威胁等进行了初步分析,以此对低轨星座的发展和应用提供警示和借鉴。
SpaceX公司于2015年成立下属的“星链”部门,专责“星链”近地轨道宽带互联网通信卫星的研发与运营。其“星链”卫星全部由SpaceX公司的“猎鹰-9”火箭发射,自2019年5月首次发射以来,至今已执行“星链”专属发射任务44次,将约2500颗“星链”卫星发射升空,目前有约1700余颗在距地面约550千米的近地轨道运行。根据计划,SpaceX共将发射4.2万颗“星链”卫星。
目前,“星链”卫星主要分为1.0和1.5两个版本。其中,1.0版本为2019年5月至2021年5月底发射,重量约260千克,不具备卫星间激光通信能力,每颗卫星对位于其地面覆盖范围内的地面站网络接口依赖严重,“猎鹰-9”火箭每次可发射60颗;1.5版本于2021年9月14日开始发射升空,相对1.0版本的主要变化是装备了卫星间激光通信设备,具备卫星间激光通信能力。在升级为1.5版本后,“猎鹰-9”火箭一次发射“星链”卫星数量从原来的60颗降至50颗左右。2022年3月19日“猎鹰-9”火箭再次成功发射53颗“星链”卫星后,马斯克宣称,当天发射载荷重达16.25吨。据此分析,其每颗卫星平均质量增至约300千克,变化应主要与加装卫星间激光通信设备有关。
“星链”的优势在于:传输速率高(下载速度最大400Mbps,上传速度最大18.60Mbps,延迟27毫秒)、覆盖范围广、卫星数量多、成本低、整体生存能力强、地面终端外形小、易于前沿部署等。目前,“星链”主要在北美、欧洲、大洋洲等地的25个国家正式运营。今年2月底“星链”服务应乌克兰政府要求介入俄乌冲突,迄今已有超过1万套“星链”地面终端在乌运转。在亚洲特别是中国周边,菲律宾今年有望对其开放应用,用于偏远岛屿地区的网络通信,但在印度、巴基斯坦的落地计划在申报审批环节受挫。
俄乌冲突自2022年2月24日爆发后,虽然乌克兰中西部地区网络仍基本保持稳定,但冲突一线地区通信网络因局部供电中断等原因受到严重影响,主要电信提供商在东南部地区难以提供稳定服务。而面对俄军对乌克兰实施多线同时作战、战场动态复杂多变的情况,乌军分散于各条战线的作战部队如果没有稳定、可靠的通信手段,易陷入各自为战、被俄军各个击破的险境。在此情况下:
“星链”成为乌境内特别是政府、军方及部分普通民众内外通信的重要手段。乌方将美国提供的“星链”地面终端配备至政府部门、乌军指挥机构、冲突一线地区乌军部队、关键基础设施甚至重要企业、个人。无论是乌总统泽连斯基对其他国家议会频频发表的演讲,还是乌政府数字化转型部部长等高层官员接受外国媒体采访,主要依托的都是“星链”的网络保障。因此,“星链”成为保障乌克兰方面对外发声、获取国际支持、开展舆论战的重要渠道。
“星链”为乌军一线部队与指挥机构之间保持指挥控制联系提供了手段。无论是位于乌中西部安全地带甚至位于波兰等邻国的乌军高级指挥机构/乌军-北约联合指挥机构对乌军前方指挥机构、一线部队进行的指挥、控制,还是乌军一线部队向前方指挥机构、后方高级指挥机构上报战况、请求支援,“星链”都为其提供了稳定、持续的网络通信能力,为乌军在战时保持上下军令政令畅通、全军整体协调统一行动提供了有力保障,并降低了俄对乌克兰电力、通信等基础设施实施打击行动的实际效果。乌军方表示,“星链”在马里乌波尔作战行动中为乌军保持通信畅通发挥了重要作用。
“星链”成为乌军一线部队获取外部作战培训、情报信息的关键渠道。在美国及北约各国纷纷向乌克兰提供武器支持的背景下,习惯使用传统苏制/俄制武器的乌军作战人员需接受相应培训。美国防部长奥斯汀在俄乌冲突爆发后即表示,将向乌军提供“远程培训”。而在乌一线作战地区通信瘫痪的情况下,通过“星链”对乌军一线部队作战人员进行必要的武器使用培训就成为必然选择。同时,乌军一线部队无论是获取乌国内情报机构、民众提供的情报信息还是北约提供的战场情报,都需要“星链”的通信保障。乌政府考虑到已有超过1万套“星链”地面终端在乌境内运转,可能导致网络带宽不足、影响乌军网络通信等不利情况,甚至采取限制乌境内个人使用“星链”终端的措施,进一步说明乌军行动对“星链”的依赖。
俄乌冲突中,以美国为首的北约,利用其陆海空天电网ISR优势,向乌克兰军队提供了大量的、实时的、高价值的俄军战场态势、军事部署、指挥机构/指挥员位置、重要打击目标指示等情报支持。初步分析,这些情报大量是通过“星链”提供的网络通信手段,从美军和北约的信息情报中心,尤其是从卫星、预警机、电子侦察机等移动侦察平台,直接向乌军提供。对此,美军高级官员从不避讳。
为通过民众及时获得俄军方行动的情报信息,乌政府建立了多个网络平台。其中,乌克兰数字化转型部在即时通信软件Telegram中创建了e-Enemy(eVorog)聊天机器人,使乌民众通过手机便可及时报告俄军动向。该聊天机器人通过在乌民众中大量使用且需实名认证的Action(Diia)手机应用程序登陆并验证身份,从而避免虚假信息、垃圾邮件干扰(该手机程序由乌政府于2020年推出,目的是为民众提供护照申请、新生儿登记等50余项民生服务,有约1700万乌民众通过身份认证注册使用)。乌民众通过身份验证登陆e-Enemy后,即可上传所发现的俄军人员、装备的照片、视频及其活动时间、精确地点等信息。乌数字化转型部则随时处理上述信息并提供给乌军用于防御作战和打击行动。乌方称,截至4月28日,已有26.7万名乌民众通过该平台提交数据,平均每天收到2000条俄军位置等信息。
近期,乌克兰扩展了e-Enemy聊天机器人功能:一是用于提交布查、伊尔平等地平民伤害事件中俄方“犯罪人员”身份、照片、视频、所犯“罪行”等信息。二是向乌民众发布需要重点关注的地区、俄军关键目标等搜集要点,提高民众搜集、提供信息的针对性。如在乌政府提出对俄Redut-2US多用途通信系统的搜集需求后,乌民众在2天内就提交了33条相关信息。实际上,e-Enemy聊天机器人只是乌搜集俄军行动、“犯罪”证据设立的六种数字工具之一。乌政府在Telegram中还设有“阻止俄罗斯战争”(@stop_russian_war_bot)、“乌克兰复仇者”(@ukraine_avanger_bot)等聊天机器人,同样为乌民众通过手机报告俄军动向提供平台。
乌民众通过手机上传情报,严重依赖通信网络特别是民用通信网络。随着作战进程推进,身处一线作战地区的乌民众即使可以通过手机获取俄军动向信息,也没有向外发出信息所需的手机网络支持。此时,通过“星链”恢复传统手机通信网络,或通过附近地区“星链”地面卫星终端建立对外联系,成为乌民众向外传递情报信息的关键。有消息称,英国通信服务商沃达丰即通过“星链”恢复了乌境内部分地区的手机网络服务。初步分析,乌民众手机情报信息上传的路径为:手机——“星链”网络——聊天机器人——北约/乌军情报/指控部门——“星链”网络——乌作战部队。
“星链”在乌军对俄重要作战平台、军方要员的杀伤方面发挥了重要作用:
第一,打击“莫斯科”号巡洋舰行动。乌方称,俄海军“莫斯科”号巡洋舰4月13日晚在距乌克兰港口城市敖德萨仅约60至80海里的黑海海域活动时,被乌克兰2枚“海王星”反舰巡航导弹击中并于14日沉没。
一是北约提供的目标支持和乌军装备的陆基Mineral-U雷达为掌握“莫斯科”号舰的位置与动态提供了保障。北约的侦察卫星、侦察机和陆基雷达等能够实时掌握俄黑海舰队所属作战舰艇的动向和态势,并向乌军实时提供部署动态。乌军在北约的支持下,利用其“海王星”反舰导弹系统配备的陆基Mineral-U雷达(可实施被动/主动探测,对海上目标探测距离500-600千米),准确定位“莫斯科”号,为打击行动提供了精准的目标指示。
二是导弹优异性能保证了打击行动成功。据乌“海王星”反舰导弹研制生产企业公布的资料,该型导弹采取中段惯导、末段主动雷达制导方式,以亚音速飞行,最大射程300千米,覆盖俄“莫斯科”号当时与乌海岸距离,导弹海面巡航飞行高度仅3至9米,夜间发现、拦截难度更大。“海王星”陆基机动导弹刚装备乌海军数月时间,且在此前1个多月的冲突中从未应用,导致俄方对其威胁掌握不清、防范不力。而俄海军位于黑海的其他舰艇在“莫斯科”号受攻击后一致向南远离乌克兰沿海,也说明俄军此前对乌军岸基反舰作战能力掌握不足。
三是利用疑兵之计与恶劣天气增加俄防御难度。在对“莫斯科”号巡洋舰实施打击前,乌军通过出动Bayraktar TB2无人机在“莫斯科”号舰载雷达探测范围内活动,成功分散其舰载防空力量注意力,降低其发现由另一方向以超低空来袭导弹的能力。同时,由于4月13日晚黑海北部海域风大浪高,更不利于“莫斯科”号舰载雷达系统及时发现、应对掠海飞行的“海王星”巡航导弹。
四是命中的导弹引发“莫斯科”号大火,引燃弹药库,导致该舰沉没。俄方称,事件导致该舰1名船员死亡、27人失踪。这次行动,暴露了“莫斯科”号防御能力的缺陷,损管能力的不足,以及发生殉爆的脆弱性;也展示了新型反舰导弹对海上大型作战平台的非对称作战能力。
第二,对俄军高级军官的猎杀行动。乌克兰设有针对俄军军官阶层的专责情报小组,负责搜集、处理有关俄军高级军官活动情报信息,为精准打击提供情报保障。乌方称,截止5月初,俄军在乌克兰已损失10名少将以上军官。乌方4月30日掌握了俄军总参谋长格拉西莫夫在乌东部视察的情报,并对其活动的伊齐乌姆地区俄军指挥中心实施炮击,造成约200名俄军人员死亡。但据称格拉西莫夫因当时已离开而幸免于难。乌克兰情报小组的国内情报来源,既有乌军通过无人机、信号侦察、人力侦察等途径所获情报,也包括民众通过手机上传的情报信息;国外情报来源,则包括北约提供的战场情报。美军官员承认,其向乌方提供了包括俄军部署调整、指挥机构位置等实时战场情报信息。
初步分析,乌军在上述两次作战行动中,情报信息可能的传递路径:北约各型侦察监视平台——北约/乌军指挥控制中心——“星链”网络——一线作战部队。“星链”卫星为构建OODA杀伤闭环提供了手段。
第三,对俄军地面目标的打击行动。乌军通过“星链”建立了无人机与地面打击力量的联系,实现从传感器到射手的完整链条,提高了对俄军重要目标的打击效果。目前乌军主要使用土耳其Baykar技术公司生产的Bayraktar TB2中空长航时察打一体无人机(据Baykar技术公司资料,该型无人机长6.5米、翼展12米,升限7600米,续航时间27小时,时速220千米,可挂载4枚激光制导炸弹)。由于其不具备卫星通信能力,因此需要地面控制方舱遥控,情报数据也需首先回传地面方舱处理,其最大通信范围300千米。
无论是从商业可行性、改装时间、技术要求还是美土关系角度来看,在短时间内为该型无人机加装“星链”通信设备的可能性基本不存在。因此,“星链”主要发挥的是在无人机地面方舱与一线部队之间的通信保障作用。
初步分析,其数据传递可能路径为:无人机——控制方舱——“星链”网络——地面火力打击力量。通过这一方式,实现目标情报数据的实时或近实时传递,保障了地面打击力量的作战决策与指挥、控制,实现对俄军目标的迅速、准确发现与精确打击。
在2月24日俄乌冲突爆发前一小时,美国卫星运营商Viasat公司受到网络攻击,导致其曾被乌克兰军方频繁使用的KA-SAT卫星服务中断,乌境内数千名用户、欧洲其他国家数万名用户受到影响。而在SpaceX公司2月底向乌克兰发送“星链”地面终端后,“星链”卫星也受到网络攻击与干扰。马斯克3月5日表示,在乌克兰冲突周边地区的“星链”服务一度堵塞“数小时”,但在SpaceX公司对“星链”软件进行更新升级后,“星链”运行恢复正常。因此,SpaceX将“重新优先考虑网络防御和克服信号干扰”问题。马斯克3月25日再次表示,“星链”在乌克兰“抵住了所有黑客和干扰尝试”。
SpaceX此次迅速、成功应对干扰的方式,对美军方造成强烈震动。美国国防部长办公室专门负责电子战的官员4月20日表示,在“星链”受到干扰的消息传出后第二天,SpaceX就“抛出一行代码并成功修复‘星链’”,使干扰突然失效,美军电子战专家对此“大吃一惊”,如果由美军来应对这一攻击行动将花费更长时间。该官员认为,美军电子战力量需要向SpaceX学习、拥有这种以(软件)升级方式快速应对新威胁的能力。从SpaceX此次快速、成功排除干扰以及美军的反应来看,美国高新技术企业在部分创新技术领域相对美军具备一定技术优势,并大大超出美军意料。
初步分析,美军有可能为SpaceX提供了俄军网络攻击手段、电子干扰能力、干扰频段与范围等情报资料,从而为SpaceX公司进一步加快卫星通信恢复速度、确保乌军战场指挥与通信能力提供了便利条件。
美军方正在推动“星链”等卫星通信网络的军事应用,验证其在多域战(MDO)中的潜力。美空军从2018年开始,就对“星链”卫星终端在军用加油/运输机平台应用进行测试评估;2022年3月在F-35战机部队进行了后勤与供应链数据传输测试;美陆军2020年5月与SpaceX签署协议,对“星链”卫星跨网络数据传输能力进行为期3年的合作研发测试;在美陆军2020年“项目融合”(Project Convergence)演习中,也突出了对商业卫星在网络通信、对地遥感侦察等领域的应用验证,目标是将传感器到射手的时间由20分钟压缩至20秒。
但“星链”目前暂不具备全面的星间通信能力,使其军事应用受限。由于目前不具备卫星间激光通信能力的1.0版本“星链”卫星仍占多数,卫星对位于其覆盖范围内的地面站网络接口依赖度高,对没有地面站的内陆、远海,尚不能实现全面覆盖。乌“星链”用户的上网应用,也需要通过波兰、立陶宛、土耳其境内地面站来实现网络接入。
对此,SpaceX公司采取的措施:一是加速推动卫星间激光通信,减少对地面站依赖。为打通远海、内陆等无地面站保障地区的网络通信,降低卫星间传统射频通信带宽不足、易受侦察干扰、频率使用需提前申请等不利因素,SpaceX把为“星链”加装卫星间激光通信设备作为发展关键,并最早应用于2021年1月发射的10颗极地轨道卫星,2021年9月后发射的1.5版本“星链”卫星则全部装备激光通信设备。二是增加卫星数量与覆盖范围。“星链”卫星目前轨道高度在550千米左右,对地面特定地域连续服务时间不足,在地面天线最小可用仰角为40°时,单颗卫星仅能覆盖半径580千米、面积105万平方千米的圆形地域,对距地面站较远地区服务能力不足。为此,SpaceX公司采取以数量换质量策略,继续增加卫星数量,从而具备向同一地区多用户、高速率、大通量通信保障能力。仅未来18个月该公司即计划再发射4200颗“星链”卫星。另外,SpaceX公司2020年向美联邦通信管理局(FCC)提出申请,计划将用户天线最小可用仰角由原40°降为25°,从而扩大单颗卫星的通信服务覆盖范围。这是SpaceX公司在2.0版本卫星大量投入使用前,采取的临时性技术措施。
(二)目前尚不具备侦察监视能力
“星链”卫星采用平板设计,面积相当于办公桌大小,体积不大,理论上不具备装备远距光学侦察所需大体积、高精度光学成像设备的空间,也未发现其从事相关光电侦察科技研发活动。目前其具备光电成像侦察的可能性不大。
(三)可能具备一定的电子侦察能力
“星链”卫星采用4块相控阵通信天线设计,理论上具备接收地面其他相近频段通信信号的能力。马斯克2021年6月宣称,其当时已发射的1500余颗“星链”卫星总发电能力为5兆瓦,推算其单颗卫星发电能力约为3千瓦。根据空间电子侦察卫星功率一般在数百至3千瓦的情况研判,“星链”可能具备一定的对地电子侦察能力,特别是在无需提供网络服务的区域上空实施电子侦察的可能性更大。
(四)可能具备特定频段的电子干扰能力
“星链”卫星具备数量多、在低轨运行、电磁信号相对较强等优势。一方面,“星链”卫星具有对其他国家的军用卫星信号进行压制干扰甚至欺骗干扰的潜力,可用于降低对手卫星通信和卫星导航能力。另一方面,其部分地面站信号上传频谱范围与部分国家5G通信频谱接近/重叠,也可能导致部分国家的5G通信信号、其他近地轨道通信卫星的通信信道受到干扰。如果未来“星链”卫星上加装专用的电子战载荷,其太空电子战能力将显著增强,从而改变电磁频谱作战的形态和样式。
(五)暂不具备快速反导拦截能力
“星链”卫星配备1台霍尔氪动力离子推进器以及1套反作用轮实现变轨机动,理论上具备一定的空间拦截能力。受限于离子推进器、反作用轮数量少、功率低、初始加速度小等因素,其对弹道导弹不具备快速响应拦截能力,但具备对其轨道附近的其他国家航天器实施拦截撞击的潜力。2021年“星链”卫星两次变轨机动,就对中国空间站造成了威胁。美国NASA同样对“星链”卫星大量部署,对其自身航天器安全造成的威胁,也表示极大的关注和担忧,并采取了相应的防范措施。
(六)正在发展专用反导预警能力
依据2020年与美国防部签署的合同,SpaceX正在研发、生产4颗专用红外反导预警卫星,采用的星载广角红外传感器“由分包商提供”,计划在今年秋季前交付。
初步分析,SpaceX公司具备多种卫星平台的研发生产能力,可以装载多种不同的军方载荷,将进一步增强低轨星座对未来军事行动的支撑和保障能力。
整体分析,无论是美军还是乌克兰军队,目前对现有“星链”卫星的运用仍是网络通信,我们尚未发现“星链”卫星担负侦察、预警、拦截、干扰任务的证据。但根据SpaceX公司2021年8月推出的计划,“星链”卫星2.0版本即将推出。2.0版卫星数量高达近3万颗,将分布在328至614千米高度的近地轨道,能比1.0版本卫星提供更高通信带宽和更低延迟;卫星体积将有所增大,太阳能电池板发电功率也将有所增加。在此情况下,新的2.0版本“星链”卫星装备各型专用预警侦察监视、导航授时、电子干扰、反导拦截载荷的可能性大为增加,其未来在军事领域的应用也将明显扩展。
未来SpaceX公司根据美军方需求,依托现有“星链”平台,通过对外合作开发、集成任务载荷等形式,研发相应侦察、打击专用卫星平台的可能性高度存在,SpaceX未来与美军方的合作将进一步深化、扩展,空间军事应用技术与平台将成为其未来研究开发的重要方向。
随着美国军方对低轨星座军事需求的不断提升,商业卫星星座军民融合能力的不断增强,“星链”卫星将在未来战争中发挥越来越重要的作用。一旦4.2万颗“星链”星座完成部署并投入运行,不仅可以极大地改变人类的生活,而且必将颠覆未来战争的形态。对此,我们要未雨绸缪,抓紧行动,不仅要研究如何应对“星链”的威胁,更重要的是发展和建设我们自己的低轨星座,以抢占低轨的战略制高点,塑造和应对未来的战争形态,维护我国的太空权益,打赢与强敌的未来战争。
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