中美军队通信与一体化作战【5-5】建军用低轨卫星互联网刻不容缓

幼萱解析 2024-12-03 15:41:04

无人通信系统是美军取得无人作战制高点的重要内核。早在 2014 年,美国国防部就提出了“第三次抵消”战略,其中无人系统被确定为重点发展领域。美军自 2018 年开始加大无人作战领域的资源投入并采用多种管理方式建设无人作战力量队伍,美海军越来越多的引入无人系统并编入作战编制序列,中继通信技术是海军无人平台的通信关键。2021-2035 财年美军各军种计划共投入120 亿美元用于研发无人系统。美军近年来不断发展的无人“蜂群”作战概念,在无人平台的音频传输等对卫星宽带提出极高的要求,目前美军 10Gps 的速率难以满足实时数据传输的目标。美军无人平台中已经开始使用综合化的通信系统,但其容量及性能还未完全满足未来无人作战的需求。随电子系统综合化和模块技术的成熟,综合化的无人通信系统将成为趋势。

表 12:美军部分无人装备通信系统组成

国内厂商积极布局无人作战通信系统,全面助推无人化作战发展。在军事需求和技术推动的双牵引模式下,各上下游通过总体规划、装备新研、技术改造等手段,来全面推动无人作战的发展。海格通信在行业内的率先布局无人系统,统筹开展无人系统平台、无人信息领域核心技术开发等,围绕无人深拓业务。上海瀚讯通过布局军用无人平台宽带移动通信系统助力无人通信系统的发展。星网宇达重点布局智能无人系统,通过无人机、无人车、卫星通信及导航产品的综合应用,建设空地一体的无人对抗系统。

2. 宽频段:宽带设备的需求迫切,渗透率低

传统通信系统无法满足现代战争对速率和带宽的需求,军用宽带通信系统战略意义重大。传统军用无线移动通信系统是窄带、以中低速率为主,最高传输速率较低,且以话音、数据传输为主,图像、视频业务不支持或不足,限制了作战应用和作战效果,尤其是现代战争作战概念的变化,对地理图像信息、现场视频信息和态势感知信息的需求将会急剧增加,数据量将会呈指数增长,高的传输速率、高的网络性和高的机动性将会更加重要,这就对军用无线移动通信系统提出了新的、更高的要求,即要构建适合于多媒体业务的、充分考虑机动性和网络化需求的宽带移动通信系统。我国军用宽带通信系统市场渗透率很低,有望得到重点发展。目前中美基于 4G/5G 技术的新一代军用宽带通信系统从技术能力和成熟度方面大体相当,

但我国军用无线宽带通信设备从十三五中后期才开始正式列装采购,市场渗透率很低。我军宽带移动通信系统的建设刚刚起步,各军兵种的试点建设方兴未艾,随着中央军委《关于深化国防和军队改革的意见》的逐步落实和完善,未来 10 年全军将迎来窄带向宽带信息化建设的快速发展,军用宽带通信行业在技术、质量和数量上有巨大的发展空间,将迎来高速增长。目前国内军用宽带参与者仅有上海瀚讯和大唐联诚。

3、卫星通信:建设军用低轨卫星互联网刻不容缓

“星链”低轨宽带互联网卫星系统在俄乌冲突中发挥重要作用,充分体现其军事战略作用。虽然“星链”计划声称是商业卫星星座计划,但 2022 年俄乌冲突爆发后,“星链”系统充分参与作战并发挥重要作用,为乌克兰政府、国防和关键基础设施部门提供冗余网络支持。在乌军传统指挥控制通信系统遭到破坏后,“星链”系统提供的超视距通信手段保障了乌军指挥链的畅通。“星链”还传输了大量无人机、卫星等侦察资产获得的态势感知信息,为乌军打击俄军目标提供了重要支持。特别是在建立指挥中心与察打一体无人机之间的数据传输链路方面,“星链”表现出色,“无人机+卫星通信”成为完成察打一体任务的最佳组合。目前,“星链”是唯一一个在对抗环境中使用过的商业低轨宽带互联网卫星系统。

图 23:乌克兰军人与巴赫穆特星链卫星宽带系统天线

SpaceX 公司正式发布“星盾”互联网星座项目,“星链”走向军事化。美国军方一直高度关注“星链”计划的军事化潜力,2019 年,美国空军资助太空探索技术公司测试“星链”卫星与军用飞机的加密互联网服务。2020 年 5 月,美国陆军与太空探索技术公司签署协议,计划使用“星链”卫星宽带进行跨军事网络数据传输。2020 年 10 月,太空探索技术公司获得美国防部 1.5 亿美元合同,用于开发军用版“星链”卫星技术。而“星链”卫星在俄乌冲突中的表现,进一步推动该计划的军事化。2022 年 12 月 2 日,美国太空探索技术公司正式发布名为“星盾”的互联网星座项目。“星盾”可看做是“星链”星座的军用版本,计划在 3 年内向近地轨道部署 1.5 万颗以上的卫星,将主要开展三方面业务:

第一是对地遥感能力;第二是利用现有“星链”的低轨通信技术,实时快速回传遥感数据;第三是利用基于“星链”的通用卫星平台,模块化托管各种军用载荷,提供供电、通讯、热控、总线等一条龙服务,标志着“星链”计划军事化应用发展到新阶段的“星盾”计划诞生。低轨卫星军事化转型发展推动太空军备竞赛。美国太空版中心地带理论提出:“谁控制了地球轨道,谁就控制了近地空间;谁控制了近地空间,谁就控制了地球。“星盾”计划的问世,加速了低轨卫星军事化转型发展,凸显出美国急于抢占外空轨道资源,及颠覆现有作战体系的野心。“星盾”计划基于“星链”技术,且两者相互兼容,将进一步模糊太空军事化准则,引发外太空领域争端,推动太空军备竞赛。

图 24:SpaceX“星盾”计划

低轨卫星互联网具备通信能力强、载荷搭载广、能力冗余、成本较低等天然优势,其军事潜力加速战场环境、作战样式和战争形态的深度演变,潜藏巨大军事价值。

⚫高速宽带战时通信能力。低轨卫星互联网星座可以提供低延时、高通量、广覆盖、高可靠的战时全球卫星通信能力,可为机动部队提供超视距联通服务,控制远程传感器与飞行器,或实时传输战场信息,打通传感器与攻击平台的连接壁垒。

⚫全地域全天时无缝隙侦察监视能力。过顶次数有限和造价昂贵是当前世界各国侦察卫星存在的共同问题,低轨巨型星座的布局使得每个地区上空每隔很短一段时间就会有几颗卫星过境,多颗搭载侦察载荷的卫星可以彼此配合,实现对特定目标的全天候侦察,或者与地面站、预警机、侦察机等结合,形成空天地一体的纵深侦察体系,大幅提升全球感知能力。

⚫高精度导航能力。低轨卫星互联网可以通过软件升级实现与 GPS 信号的兼容,能够进一步提升 GPS 系统的精度。此外,由于低轨卫星信号较强,不易受地面信号干扰,在一定程度上提高了 GPS 系统的抗干扰能力。

⚫高可靠导弹防御。“星链”卫星拥有发射全向波束的能力,可以对导弹和航天器进行遥测、跟踪和控制,进而提高对敌方运载火箭/ 导弹轨道的高精度预测和预警能力,为后续的拦截提供信息支撑,并提供了防御弹道导弹的一种最佳方法,即在它们发射之前将其击毁。另一方面,基于低轨卫星的低成本特点,可进行对撞自毁或者多星自毁来产生大量空间碎片,从而封锁整个轨道以达到拦截弹道导弹核弹头的目的,影响他国的核打击能力。

⚫天基打击能力。低轨卫星搭载机械臂、弹头、激光、微波等攻击性载荷,可形成对天、对空、对地、对海等空间领域的多维度打击能力。

⚫太空封锁。若“星链”计划的 4 万多颗卫星全部发射到位后,在地球低轨道就筑起一道屏障,其他国家的火箭要确定发射窗口,就要和“星链”协商,否则就会和它们的卫星相撞。如果在战时,“星链”就可以对敌方实行“太空封锁”。

表 13:“星链”在不同场景的杀伤链中可发挥的作用

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