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美国国防情报局《2022年太空安全挑战》

原标题:美国国防情报局《2022年太空安全挑战》

本文来源:学术plus

美国国防情报局(DIA)2022年4月12日发布了新的《2022年太空安全挑战》Challenges to Security in Space 2022报告,该报告是DIA继2019年原始版本之后发布的第二份非机密太空威胁评估报告。

报告继续关注中国和俄罗斯的发展,简要介绍了伊朗和朝鲜的太空和反太空活动,探讨了太空业务的扩展,叙述了以地球为中心的太空服务以及探索月球及其他地方的工作。 新增了对太空碎片影响的扩展评估,认为商业太空能力的扩散和太空碎片的持续增加趋势对美国太空资产构成的威胁越来越严重;最后对未来进展了总结展望,旨在为美国国防领导人的太空行动决策提供依据。

美国国防情报局《2022年太空安全挑战》

编译:学术plus高级观察员 潜行,谭惠文

本文主要内容及关键词

1.俄罗斯的太空威胁分析:战略理论;组织;获取外国技术 ISR卫星 卫星通信 定位、导航、授时能力 载人航天和太空探索努力 太空发射能力 深空探测任务 太空态势感知 电子战能力 网络威胁 定向能武器 反卫星导弹威胁 轨道威胁

2.潜在挑战:伊朗;朝鲜

3.2030年后关键太空问题:可重复使用太空技术(重大商机和军事优势);载人航天和环月行动;碎片和轨道碰撞问题很大(碎片威胁,巨大物体碰撞)

4.总结:太空优势能力正在加速整合至军事行动,在轨资产风险增大,技术成本与壁垒降低,太空服务继续激增, 如何区分威胁与非威胁,预测并防止碰撞,已成长期关键问题

内容主要整理自外文网站相关资料

仅供学习参考,欢迎交流指正!

文章观点不代表本机构立场

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1.俄罗斯

俄罗斯空间威胁分析

俄罗斯雄伟的太空计划受限于经费预算,在过去的二十年中,俄罗斯继续追求太空服务以支持地面应用,同时也在继续寻求一系列反太空能力,包括电子战、拒止、降级、中断通信和导航、定位和授时(PNT)和预警、拒止天基图像的使用以及能摧毁卫星和载人航天器的导弹。

1.1 太空战略及理论

将太空视为一个作战域;公开支持防止太空武器化的《太空军备控制协议》;发展太空武器库; 将更多太空服务整合到武装部队,但鉴于太空的潜在弱点,也避免过度依赖太空执行国防任务;目前已经开发了地面冗余系统以补充战时无法提供的太空服务。

反太空理论涉及使用地面、空中、网络和太空系统来瞄准对手的卫星,攻击范围从临时干扰或传感器致盲到破坏敌方航天器和支持基础设施。俄罗斯将利用美国对太空资产的依赖来实现俄罗斯应对军事冲突的目标;俄罗斯正在寻求反太空系统来压制或阻断美国的天基服务,抵消美国军事优势。

1.2 太空和反太空组织

2015年,俄罗斯创建了空天军,对航天部队进行整编,注重对军官和士兵的军事卫星发射、战略和作战军事行动理论培训。俄罗斯民用航天计划的重组旨在提高整个部门的效率,并对航天产业布局和企业产能进行调整。

1.3 获取外国太空和反太空技术

2014年克里米亚事件后遭受制裁,通过多种途径获取太空技术、信息和专业知识寻求突破制裁限制,以支持经济和军事行动目标。

1.4 ISR卫星

设计并使用了 世界上最先进能力的ISR卫星,包括30多颗提供光电图像、新雷达观测平台、导弹预警以及电子和信号情报卫星;为俄罗斯提供弹道导弹发射预警,支持俄军行动所需的光电图像 。俄罗斯发射和维护其军用专用ISR卫星的能力因遭受制裁受到削弱,但其民用和商用卫星越来越多地用于完成军事任务。

1.5 卫星通信

俄罗斯拥有并运营多种商业和军用卫星群,虽然在2014年遭受制裁,但仍对其卫星进行了现代化更替,支以持全球军事和准军事部署,维持对其军队的指挥控制。

1.6定位、导航、授时(PNT)能力

在21世纪初重建 GLONASS,2011年恢复全部运行能力;目前可根据需要发射卫星来维持星座,并开发下一代GLONASS。俄军利用GLONASS来实现军事系统部署、部队调动和精确制导武器投送。

1.7 载人航天和太空探索

2021年4月俄罗斯提及退出 国际太空站,但承诺继续参与到2025年;Luch中继卫星实现国际太空站与地球间通信;俄罗斯已提出向阿联酋等其他国际合作伙伴出售联盟号座席,弥补国际太空站运输需求的减少收入。

制订了在未来40年内进行月球探测和定居计划;已讨论与中国、欧盟和美国合作实现其月球计划;中、俄于2021年3月签署备忘录,共建 国际月球研究站(ILRS)

图:俄罗斯太空探索任务

图: 俄罗斯航天运载火箭简介

1.8 太空发射能力

俄罗斯正在更新和改进其太空发射能力,以提高可靠性,缓解环境问题,提高制造效率,并支持未来的载人航天和深空探索任务。

图: 俄罗斯航天局ROSCOSMOS从东方航天器发射场发射联盟-2.1b号卫星

1.9 深空探测任务

实现中、重型运载火箭模块化,可根据客户要求定制;支持拟议的载人月球和火星探测任务的超重型火箭开发处于早期阶段;因财政困难商业海上发射被搁置; 2022年禁止美国采购俄火箭发动机禁令生效,俄企从2019年起面临负面影响。

1.10 太空态势感知

由各种望远镜、雷达和其他传感器组成的俄太空监视网络能够搜索、跟踪和描述所有地球轨道上的卫星,支持其情报收集、反恐、太空定位、太空飞行安全、卫星异常分辨率和太空碎片监测; 主要任务弹道导弹早期预警。

1.11 电子战能力

俄军除了已部署地基电子战系统外,还开发并部署了一套具备机动性、自动化和能对抗西方天基C4ISR和武器的改进型制导系统。

图: 在战场上部署了卫星通讯干扰器

图:俄罗斯Krashuka-4干扰机

1.12 网络威胁

从2010年起,俄军把发展 网络太空作战作为一项确保信息优势的整体概念;认为天基信息收集和传输具有战略决定性,已采取措施实现军队信息攻击和防御组织及能力现代化。

1.13 定向能武器

俄罗斯拥有几套 可致盲卫星传感器的地基激光武器。2018年7月交付的具有打击轨道卫星的地面移动Peresvet激光武器已部署五个战略导弹师,Peresvet通过致盲星上光学跟踪系统,掩盖战略导弹系统机动;在21世纪20年代中后期将部署更具破坏卫星的激光武器;到2030年,还可能部署更高功率激光器,将威胁扩展至卫星的所有结构,而不仅是光电ISR。

1.14 反卫星导弹威胁

正在开发和测试 Nudol移动导弹防御系统,能摧毁弹道导弹和低轨道卫星,该系统在2021年11月完成测试,展示了该导弹摧毁低轨卫星的能力;正在开发针对低轨航天器的Burevestnika空中发射反卫星武器。

1.15 轨道威胁

检查或维修卫星临近操作技术可用来攻击他国卫星,俄罗斯分别于2017、2019和2020年进行了测试;正在制造一颗具有轨道服务能力同步轨道卫星,也具有反卫星有能力。

2.潜在挑战

伊朗和朝鲜被视为潜在挑战

2.1 伊朗

图:2020年4月22日,伊朗成功发射了Noor-1低轨卫星

伊朗已经开发了先进的能力,包括运载火箭、通信和遥感卫星;运载火箭仅能将小型卫星发射到低轨轨道上且不可靠;2020年和2022年发射了混合液体和固体燃料运载火箭,将提高洲际弹道导弹的潜力;莫达夫公司计划开发更大、性能更优的Sarir和Soroush运载火箭。

从2015年8月起尝试从俄罗斯购买ISR系统以获得天基ISR,但该统尚未部署。

伊朗认识到太空和反太空能力的战略价值,并将试图在冲突中阻止敌方使用太空。已经发展了 干扰天基通信和GPS信号的能力并在网站上销售几种GPS干扰器;运载火箭技术的进步可用于开发陆基反卫星导弹;于2013年建立了其首个太空监测中心,提高了其太空域感知能力;2005年,加入了亚太太空合作组织,以访问其他国家的太空态势感知,并希望扩大与该组织的合作。

2.2 朝鲜

图: 朝鲜发射银河3号卫星

朝鲜的太空发射及相关跟踪设施已具备为卫星发射支持能力;2021年1月,已经完成了卫星设计,目前正在实施全面的太空能力工作,开发新的或改进的运载火箭或军用卫星;已展示了包括 GPS和卫星通信干扰、冲突期间阻断天基导航和通信的非动能反太空能力。

2020年,针对美国及合作伙伴进行了大量的网络攻击并试图侵入美国政府的各种网络;朝鲜黑客组织已瞄准了包括太空技术的航天业;弹道导弹和运载火箭可在冲突中用来瞄准卫星;已将两颗卫星送入轨道;太空计划还用于测试弹道导弹技术;这些系统提供了可用于发展远程和多级弹道导弹的宝贵数据。

3.未来问题

2030年及以后的关键太空问题

3.1 可重复使用太空技术的发展带来的商业机会和军事优势

可重复使用航天技将推动商业太空旅游业,包括亚轨道和轨道飞行,然而其开发和制造困难且昂贵。目前正通过回收、翻新和重复使用火箭级、整流罩和太空舱的方式,大幅降低航天飞行成本。 俄罗斯NPO Energomash火箭推进公司正在推进重复使用运载火箭提案;对RD-180发动机改造,使其可重复使用达10次;俄罗斯Myasishchev航天公司正在设计重复使用运载火箭第一级,在第二级分离后返回发射中心;宣布了多个空天飞机项目,但没有取得重大进展。

3.2 载人航天和环月行动

在过去的20年里,外国竞争者已经将登月任务视为主要的示范项目技术的先进性和国家实力,已有40多个国家通过俄罗斯或美国的载人航天飞行任务将宇航员送入轨道。

3.3 碎片和轨道碰撞对太空业务的挑战

由于太空发射数量的增加、碰撞造成的持续碎片、电池爆炸和进一步的反卫星测试事件,低地球轨道上的大型废弃物体发生碰撞的可能性正在增加,且继续增加,给太空环境造成威胁。

轨道上的碎片。截至2022年1月,地球轨道上被跟踪和分类记录的10厘米以上的物体超过25000个。在轨航天器的主要风险来自未列入目录的尺寸在5毫米到10厘米之间的致命不可跟踪碎片(LNT)。

碎片造成的威胁。太空碎片会对卫星和载人飞船造成损坏,为了增强承受小碎片的撞击,增加额外的加固功能使得卫星制造成本增加;规避撞击而频繁地机动会增加燃料消耗,增加操作的复杂性和费用,并缩短航天器的寿命,在保持相同太空能力的情况下则需要更多的太空发射。

碎片的轨道寿命。碎片停留在轨道上的时间在很大程度上取决于其大小和高度——物体越小,轨道越高,它们在太空停留的时间就 越长。500公里高度轨道的垃圾和碎片寿命约10年,1500公里高度轨道可能会存留一万多年。两个物体在975公里高度轨道处的碰撞概率大约是每年120分之一。碎片的轨道寿命越长,产生碰撞的机会也会越大。

图: 在地球轨道上大于10厘米的被追踪物体的计算机渲染图

图: 太空垃圾碰撞概率

图:太空威胁的连续性

4.总结与展望

太空优势推动俄罗斯等国提高其进入太空和太空作战能力,将寻求不断更新的反空间能力,并 将太空优势更好地整合到军队中。俄罗斯寻求扩大太空探索计划,并计划在未来30年内探索月球和火星。如果成功,将会试图开发月球自然资源。伊朗和朝鲜将专注于提高其在民用和军事领域的能力,以对抗通信和导航等天基服务。双方都将保持对对手实施电子战的能力,理论上可以利用其导弹和运载火箭技术的进步来瞄准轨道卫星。由于在地球静止轨道以外的距离跟踪和监测航天器的固有困难,深空行动将对太空资产构成潜在的挑战。 随着航天国家数量的增加,太空和反太空能力越来越多地融入军事行动,在轨资产将面临新的风险。

随着技术和成本壁垒的降低以及国际太空支持伙伴关系的增加,太空服务将继续在世界范围内激增。国家、非国家和商业行为者将越来越多地获得来自太空的数据和服务。至少到2025年,太空发射公司和卫星服务提供商的数量将会增加。随着越来越多的商业、学术甚至私人团体能够到达轨道,预计太空中的卫星和碎片将会增加。轨道物体的增长将推动更多商业和政府卫星跟踪的需求,以帮助区分威胁和非威胁,并预测和防止碰撞,这将是一项艰巨的任务。

(全文完)

参考链接:

[1]https://www.defense.gov/News/News-Stories/Article/Article/2997723/defense-intelligence-agency-report-details-space-based-threats-from-competitors/

[2]https://www.dia.mil/Portals/110/Documents/News/Military_Power_Publications/Challenges_Security_Space_2022.pdf

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