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美军事卫星通信系统面临资金短缺 军方需做取舍

    时间:2016年08月30日    浏览次数: 收藏
导读:美国智库战略和预算评估中心(CSBA)近期刊登了资深研究员托德•哈里森的研究文章《美军未来军事卫星通信系统》,对未来美军军事卫星通
美国智库“战略和预算评估中心”(CSBA)近期刊登了资深研究员托德•哈里森的研究文章《美军未来军事卫星通信系统》,对未来美军军事卫星通信系统可能面临的威胁、挑战、结构、作用和选择进行了分析并提出六条建议。文章认为,军事卫星通信系统是所有其它武器系统的基础设施,但美军面临着需求与资金短缺之间的挑战,军方在发展未来卫星通信系统时要充分权衡利弊并做取舍。

  星通信系统

图为地球同步转移轨道的发射成本。
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图为地球同步转移轨道的发射成本。 [保存到相册]
图为国防预算周期。
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图为国防预算周期。 [保存到相册]
图为交织电文范例。
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图为交织电文范例。 [保存到相册]
图为军事卫星通信系统风险矩阵。
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图为军事卫星通信系统风险矩阵。 [保存到相册]
图为马其诺防线及德军入侵法国路线图。
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图为马其诺防线及德军入侵法国路线图。 [保存到相册]
图为上行和下行干扰示例。
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图为上行和下行干扰示例。 [保存到相册]
图为四星星座之间的交联示例。
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图为四星星座之间的交联示例。 [保存到相册]
图为位于夏威夷的瓦希阿瓦通信站。
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图为位于夏威夷的瓦希阿瓦通信站。

  前言

  太空已不再是美军的避难所。在上世纪六十和七十年代,美国和苏联支配着太空的使用权,在两个太空大国之间出现了一种战略均衡 。这种均衡一直持续到了冷战之后,乃至其它国家开始发展自己的太空计划,而且太空的商业利用已开始兴旺起来。然而,自从冷战结束以后,太空领域开始变得越来越拥挤。如今,有40多个国家拥有或使用卫星,几乎所有国家都将太空技术运用于民用领域,如天气预报和精确导航 。美国太空司令部对轨道上的1000多颗卫星和21000个其它人造物体(其中多为太空碎片)保持着跟踪 。这些在轨卫星有60%是用于通信,而且大多数都是商用卫星 。

  随着太空探索国和私企数量的增加,太空领域的竞争也日益激烈。一些国家看到了太空系统给美军带来的独特优势,并发展自己的太空能力来在太空挑战美国。这方面最为明显的例子是中国于2007年成功试射了反卫星(ASAT)武器,在低地轨道(LEO)摧毁了一枚废弃的气象卫星 。此外,电子攻击、网络攻击和对太空系统使用的地面设施发动的攻击也越来越引起关注,因为这种攻击的技术门槛较低,攻击者较为隐蔽,其技术也更容易扩散。

  天基能力的作用

  随着太空领域变得越来越拥挤、竞争越来越激烈,美军利用太空的方式也在发生变化。在冷战的大部分时间里,太空系统主要用来支援战略任务,如导弹预警、情报搜集和核指挥与控制。支援战术任务即使不是一种事后的想法,也是属于次要的选择 。然而,1991年的海湾战争标志着天基能力使用方面的重大转变,这种能力被用于支援常规作战部队。在海湾战争中,天基能力,如精确导航、授时和通信,被融合到了武器系统里。这种融合形成了一种新能力,有人将其称之为“天基侦察打击综合体” 。

  如今,美军依靠天基系统来为许多核心能力提供支援。太空系统可以搜集成像情报,通过截获电磁信号来在全球范围内持续提供情报、监视和侦察(ISR)支援。全球定位系统(GPS)为广泛的军、民用户提供着精确导航和授时服务。卫星还可用于导弹来袭预警和天气预报。美国空军太空司令部前高级军官罗伯特•布特沃兹(Robert Butterworth)说道,“技术使太空不断延伸到了战争领域,而潜在敌人则在发展可将战争延伸到太空领域的能力” 。军队越来越多地依赖天基能力,太空域也变得越来越拥挤、竞争越来越激烈,但军事太空系统却没有跟上这些变化的步伐 。

  美国没有充分认识和解决军事太空系统缺陷的部分原因是对太空军事化和武器化的旷日持久的辩论。由于包括通信卫星在内的太空系统已成为美国全球力量投送能力的一部分,太空其实已经是军事化了——也就是说,军方已经认识到了使用太空资产所带来的价值和好处 。此外,这些能力及其以所产生的效果为美国创造出了如此巨大的优势,以致军事太空系统已成为一种有效的武器系统,哪怕是这些系统在表面上并未武器化。那种认为军事太空系统不是武器的观点无异于说M-16不是自动步枪,而只不过是一种发射弹药的支撑能力。这种观点淡化了太空的军事用途以及它所呈现的对潜在敌人颇具吸引力的目标。在其它国家看来,美国的军事太空系统就是武器系统,太空可以成为或将成为各国争夺的战争领域。

  然而,太空系统又不同于许多其它武器系统,因为太空系统无法简单地与敌方武器系统进行比较并以此来确定哪个国家更具优势。例如,拥有更多更好的坦克或许可在地面战中占据优势。但这一逻辑在太空领域不一定适用。军事太空系统是全球设施的一部分,它能提高核心作战能力,如精确打击和全球兵力投送能力。美国可能比某些对手拥有更多、更先进的卫星,但这并不意味着美国具备足够的太空能力来支援其作战部队。军事太空系统的价值最终将体现在它们如何来帮助一个国家赢得战争。美国并不需要具备比潜在敌人更大的太空能力。美国需要的是通过可靠、灵活的太空能力来使其它武器系统变得比敌人的更强大。正如布特沃兹所说的,“太空力量所要做的将取决于美军怎样来制定战争计划,而不是看其它国家将制造什么和发射什么” 。所以,对卫星的数量和类型进行直接比较并非衡量太空军事竞争能力强大与否的合理标准。重要的是这些卫星支援其它领域的作战力量的能力和这些系统所面临的威胁。

  虽然越来越拥挤和竞争日趋激烈的太空领域也是所有军事太空系统所面临的挑战,但本文主要通过对军事卫星通信(MILSATCOM)系统的研究来分析不断变化的威胁环境是如何影响下代系统所需之能力的。和其它军事太空系统一样,军事卫星通信系统提供了其它武器系统所需之核心基础设施服务。所有层次的作战力量都要依靠军事卫星通信系统来在海、陆、空领域提供可靠的全球通信支援。此外,军队对军事卫星通信系统的使用也在成倍增长。例如,在1991年海湾战争期间,一支约50人的部署部队对军事卫星通信系统的需求峰值约为100兆比特/秒。八年后,北约在塞尔维亚的“盟军行动”期间,单是美军就用掉了250兆比特/秒的卫星带宽。在2003年的“自由伊拉克行动”开始之时,数量上还不到第一次海湾战争时一半的部署部队对军事卫星通信需求却上升到了2400 兆比特/秒 。

  目前军事卫星通信结构

  目前的军事卫星通信结构由军方操控的三种系统组成,即:宽带、窄带和受保护系统。宽带系统具备高数据率数据和视频传输能力(达到和超过274 兆比特/秒) 。美军目前拥有两个主要宽带卫星星座,即较早的X波段“国防卫星通信系统”(DSCS)和较新的“宽带全球卫星通信”(WGS)系统,所使用的是X和Ku两种波段。美军还从商用宽带卫星(如国际通信卫星)上租用了转发器来对两个军事卫星系统进行补充。据估计,美国国防部80%的卫星通信需求由商用卫星系统来满足 。

  窄带系统通过超高频为移动用户提供音频和低数据率(284 兆比特/秒)通信服务 。目前用于窄带通信的主要军事通信系统是早期的“超高频后续”(UFO)星座。下代窄带星座的首颗卫星,即“移动用户目标系统”(MUOS),已于2012年发射。另外四颗卫星已列入计划,包括一颗在轨备用卫星。美军也从一些商业卫星公司(如铱星公司)租用了商用窄带服务。

  受保护军事卫星通信系统具备保密安全的通信能力,难以侦测、截获和干扰并在一定程度上能克服核爆炸所带来的大气影响。受保护系统哪怕是在受到灾难性攻击时也能为战略部队提供通信服务,使战术用户具备高度可靠和安全的通信手段。

  美国目前拥有两个极高频(EHF)受保护通信星座。一个是早期的“军事星”(Milstar)星座,具备1.5兆比特/秒数据率;另一个是近期发射的“先进极高频”(AEHF)星座,其数据率为8.2兆比特/秒 。这两个星座得到了“临时极地系统”(IPS)的补充,这是由两颗在极地轨道上运行的卫星组成的星座,可覆盖北纬65度以上的区域 。为减少对易受攻击的地面站的依赖,“军事星”和““先进极高频”星座通过卫星间链接将数据从一颗卫星直接传送到另一颗卫星而不通过地面站。

  军事卫星通信结构还包括控制部分和终端部分。控制部分由地面站和辅助设施组成,辅助设施控制着卫星平台(即:保持正常轨道)和有效载荷(即:向各用户协调和分配卫星资源)。终端部分包括通过卫星进行通信联络的终端用户装置(即:无线电通信装置)。终端部分可以是移动的也可以是固定的,可以同其它武器系统整合。终端系统虽然单价价格并不贵,但装备数量大,因而在整个系统成本中占了相当大的比率。例如,“超高频后续”(UFO)系统目前已装备了67000个终端机(及50多种不同型号的终端机) 。

  太空战略选择

  目前,军事卫星通信正处于一个岔路口。“转型性卫星通信系统”(TSAT)原计划是要构建未来宽带和受保护通信系统的。自从该计划于2009年终止后就再没有启动新的军事卫星通信计划。目前的计划是继续购买更多“宽带全球卫星通信”(WGS)、“先进极高频”(AEHF)和“移动用户目标系统”(MUOS)卫星来维持现有星座,同时军方将重新审查其未来计划。就在军方考虑其选择的同时,对卫星通信的需求量也在持续增加,并且目前卫星通信结构存在的缺陷仍然得不到解决。由于研制和装备军事卫星通信系统需要很长时间,在未来几年内军方所作的决定——无论是继续购进现有系统还是发展新的卫星通信系统——都将决定着未来几十年作战部队将具备的作战能力。

  当“转型性卫星通信系统”计划终止以后,当时的国防部长罗伯特•盖茨便敦促军方“从99%的精致服务型平台转向寻求80%的解决方案,也就是能按时、按预算和大批量生产的多种服务方案” 。太空系统所面临的威胁在不断增加,而下代军事卫星通信结构则无法实现“转型性卫星通信系统”计划所寻求的“99%”的精致方案。但是,“80%”的方案不应当被理解为目前系统具备80%的可靠性能力。“80%”的方案应当是在成本、时间表和性能之间进行合理调整后能为作战部队提供最大价值的方案。

  美军在太空领域需要作出重要的战略选择,即:在竞争日趋激烈的太空环境中是否应优先发展能对抗军事卫星通信系统所面临的威胁的能力?在预算减少的情况下,这就需要在其它方面做出牺牲,如军事卫星通信系统的整体能力。本报告将对国防部选择在竞争激烈的太空环境中发展下代军事卫星通信结构时所面临的挑战和机遇进行分析。第一章分析了军事卫星通信系统所面临的物理、电子和网络威胁。第二章就这些系统在资金短缺环境中所面临的程序威胁进行了讨论。第三章提出了应对这两种挑战的方法(技术、程序和操作)。第四章以三个任务领域为例对这些方法进行了评估,这三个任务领域就是全球监视与打击、特种作战和战略力量。最后根据美军所面临的战略选择及其未来作战方式就未来军事卫星通信结构提出一些建议。

  第一章 太空系统面临的威胁

  一、太空中的马其诺防线

  1930年1月,法国陆军部长安德烈•马其诺在下院发表讲话时说道,“无论采取什么新的战争形式,无论是使用空军、毒气还是现代战争不同的攻击程序,最重要的是防止敌军入侵我们的领土” 。马其诺说服了他的国人,开始了一个雄心勃勃的工程,沿法德边境修建一条防御工事网以防入侵。他所构思的这一条工事——也就是所谓的马其诺防线——在当时算得上是一个宏伟的工程壮举。该工事的主体部分,也是该工程的杰作,被埋在山岳和山脊之下约100英尺的地方,并有地铁相连接以便运送部队和供给物资,而且计划能维持三个月。为防第一次世界大战时曾使用过的化学武器,法国还专门设计了空气过滤系统来防止部队受到毒气的攻击 。

  马其诺防线是个令人骄傲的技术成就,而且它的确起到了抵御德军穿过阿尔萨斯和洛林地区直接入侵法国的作用。但是,德军还是于1940年轻松地攻入了巴黎。德军知道法国在德法边境沿线修建的防线很难突破,于是便避开马其诺防线,通过比利时和卢森堡迂回攻入了法国。就像鲁道夫•切明斯基(Rudolph Chelminski)所说的,“马其诺防线的缺陷不仅是操作上的失误,而且其倡导者们也没有预料到仅仅在二十年的时间里战争形式会有如此大的变化” 。马其诺防线的案例表明,一支军队可以为一种类型的威胁做好充足的准备,但到头来则很容易受到另一种威胁的攻击。

  美国目前就是在冒修建太空马其诺防线的风险。在冷战的大部分时间里,太空系统主要为战略冲突而设计。战争延伸到太空被认为是不太可能,或最多只会成为美苏两国开始大规模核战争的前奏。从这一角度来看,太空系统——尤其是军事卫星通信系统——所需之防护类型是能在核打击下存活下来 。此外,也不是所有军事卫星通信系统都要能抗核打击——只有用于核指挥与控制系统的卫星才需要具备这一能力。

  有一种不言而喻的想法是,在常规战争中核威慑能发挥作用,太空系统不会受到攻击。这种冷战后思维的后果之一就是,美国的太空系统,尤其是军事卫星通信系统,在常规冲突中存在着严重的缺陷。潜在对手则没有这类的缺陷,因为没有哪个国家的军队像美军那样严重依赖太空系统。这种不对称使传统的威慑在太空中成了一个难题。就像当初德国违反国际准则,通过比利时和卢森堡攻击法国一样,未来的敌人也可能利用美国的弱点,违反国际准则在太空领域发动攻击。

  由于美军要靠天基能力来保证全球兵力投送,敌人就可能将反太空作战用作阻止美军进入战略重要区域的主要手段。反介入和区域拒止(A2/AD)作战就是为限制美军向某个区域投送兵力而设计的。2013年美国国防部向国会递交的中国军力报告指出,中国人民解放军正在发展“能在反介入和区域拒止作战中起关键支撑作用的反太空能力”。该报告断言(没有提出具体来源):

  “中国人民解放军的文章强调要‘摧毁、破坏和干扰敌侦察和通信卫星’,提出将这类系统以及导航和早期预警卫星纳入攻击目标范围,‘使敌人变瞎变聋’。解放军通过对美国及其盟国军队的作战分析后认为,‘摧毁或俘获卫星和其它传感器……可使敌手在战场上丧失主动权并使他们的精确制导武器难以发挥作用” 。

  在冷战期间,由于卫星发射的高成本以及除核战争外卫星几乎不会面临什么威胁,将军事卫星通信能力集中在少数几颗卫星上是可以的。但这种旧系统一直延续到了现在的星座,而且没有考虑到在反介入和区域拒止环境中的反太空作战的重要性。本章找出了军事卫星通信系统的缺陷并将它们分为三类威胁,即:物理攻击、电子攻击和网络攻击。

  (一)物理攻击

  军事卫星通信系统很容易受到几种不同形式的物理攻击。动能攻击就是通过使用反卫星武器来打击卫星或在卫星附近引爆弹头来摧毁卫星。2007年中国试射了一枚直接攻击型反卫星武器并成功击毁了中国自己的一颗低地轨道卫星 。美国也如法炮制,于2008年用一枚“标准-3”(SM-3)型导弹(在更低的高度)拦截并摧毁了一颗原计划在几天内重返大气层的美国失效的军事卫星 。核武器也可用作攻击卫星的动能武器,在太空或高空引爆核武器也可在物理上摧毁卫星或损坏卫星的电子系统。卫星也会受到同轨威胁,可将一颗在轨卫星有意机动到另一颗卫星轨道上去撞毁该卫星。除美国外,印度、俄罗斯、中国和日本都具备了制造和发射用于此目的的小型卫星的必要技术,其它国家也会发展这一技术 。还可使用太空雷来悄无声息地跟踪目标卫星并在接到指令后引爆炸药 。

  动能武器攻击会给所攻击的卫星系统带来灾难性后果,使这些系统完全和永远丧失功能。此外,动能武器攻击还会产生太空碎片,对未直接卷入冲突的其它国家和公司的卫星造成影响。例如,中国于2007年进行的反卫星试验所产生的碎片在美国太空司令部跟踪到的22000个人造物体中占14%——约3000块太空碎片大到足以进行跟踪 。若用核武器进行太空攻击,那么其巨大的辐射所产生的影响将远远超出所攻击的卫星系统本身 。总体上,使用动能武器的破坏性很大,其后果不可逆转而且有很高的附带损害风险。因此,在太空中使用这类武器很可能会被看作是冲突的升级。

  非动能物理攻击武器可暂时或部分削弱卫星的功能,也不容易产生太空碎片。诸如激光和大功率微波系统等定向能武器可更快地(在几秒钟内)瞄准太空系统,所产生的影响也并非那么直接和明显。例如,高能激光可用来损坏卫星关键部件,如太阳能电池板和传感器。但需要使用光束质量高、稳定性和瞄准性强的兆瓦级激光——这种高成本技术不是谁都可以掌握的 。然而,2006年9月有报报道说中国使用地面激光照射美国的卫星,企图“致盲”美国卫星,这说明这一技术虽然先进但也不是不可触及的 。

  卫星并不是军事卫星通信系统中唯一可能受到物理攻击的部分。除了攻击轨道上的卫星外,敌人也可以通过攻击卫星地面站来取得相同的效果。地面站或许更容易受到攻击,因为地面站的目标更为明显,其位置可以是国外而且属于软目标。例如,通信站(见图2)是军事卫星通信用户重要的数据中继站。像“宽带全球卫星”这样的宽带系统,来自前方用户的数据常常通过卫星发送到通信站,从这里再通过另一颗卫星或光纤传送给世界各地的用户。“移动用户目标”窄带系统用户更为依赖地面站,因为所有通信都必须通过地面控制中心,即便是这两种用户都处于同一颗卫星的覆盖之下 。受保护军事卫星通信系统,如“军事星”和“先进极高频”系统,则较少依赖地面站,因为它们可进行卫星间链接。这种链接使它们能够在卫星之间将数据从一个战区传送到另一个战区而无须通过地面中转站。

  地面站很容易受到多种形式的直接物理攻击。制导火箭、大炮、迫击炮和导弹(G-RAMM)可用来在视距外对地面站发动攻击,而火箭推进榴弹和轻武器则可用于在近距离毁坏天线。也可通过攻击地面站的电网、供水管道和高容量通信线路来破坏地面站。虽然攻击卫星地面站会对通信链接造成重大影响,但这种影响并非永久性的。卫星制造需要几年的时间,而且一旦发射后就不能对其进行维修,而地面站则可根据其受损程度用几天、几周或几个月的时间将其修复。

  (二)电子攻击

  电子攻击就是使用电磁能来对通信系统进行干扰,也就是通常所说的电子干扰。电子干扰器必须使用与被攻击系统相同的频率并在其天线覆盖范围内。与物理攻击不同,电子干扰是可逆转的——一旦干扰器停止工作,通信就能恢复。上行干扰器可通过发射足够的噪音来干扰卫星接收信号,使卫星无法区分信号和噪音。上行干扰控制链接可使卫星无法接收从地面站发来的指令。上行干扰还能通过干扰向卫星传输的上行数据来扰乱通过卫星传输的用户数据,破坏发往所有接收者的下行传输数据。上行干扰器的功率必须与它所干扰的信号功率一样强大,而且还必须位于它所攻击的卫星天线的覆盖范围内 。要达到这一条件不是特别困难,因为卫星天线的覆盖范围直径一般都在几百英里到几千英里。

  上行干扰器可对许多卫星用户产生广泛的影响,而下行干扰器的影响范围则相对较小。下行干扰器通过制造和发射下行信号的卫星相同的频率噪音来干扰地面卫星用户。只要下行干扰器的功率与地面用户接收的信号强度相当就能产生干扰效果,当然还必须位于接收终端天线的覆盖范围内,这就限制了单台干扰器所能干扰地面终端的数量。由于许多地面终端都使用面对天空的定向天线,所以下行干扰器的位置要高于目标终端的位置才能起到更好效果。解决这一局限的方式通常是在空中平台上使用下行干扰器,让干扰器位于地面终端和卫星之间,使干扰器能覆盖更大范围内的更多终端机 。使用小型天线(弱小终端)或全向天线的地面终端的接收范围较广,因而更易受到下行干扰。

  2006年,时任美国战略司令部副司令罗伯特•凯勒(Robert Kehler)中将在议会下院军事委员会战略部队小组委员会的听证会上说道,美军所租用的商用卫星系统曾受到过干扰 。例如,在对“自由伊拉克行动”期间一年半时间内商用卫星通信链接进行分析后发现,有50次针对军事通信的有记录的干扰事件,其中29次被确定是无意的“自我干扰”,如终端操作使用了错误的频率或终端设置不正确等;21次的原因无法确定,5次被怀疑是敌方的干扰。这5次可疑干扰都发生在上行信号上,方位为西南亚地区,使用的是运用连续波载波信号的发射器。使用连续波载波信号是非常可疑的,因为这不可能是友军用户的意外发射。此外,在这些案例中所使用的连续波载波信号在一波段内不断变换中心频率——这是在干扰中常见的“扫频”信号,因为它能在较宽的频谱中产生间歇性中断 。

  正如这一案例所表明的,干扰有时也难以发现或辨别是否属于意外干扰,也很难搞清干扰的来源。即便搞清了干扰的来源,要对其进行压制也并非易事。例如,2003年有报道说“美国之音”对伊朗的电视广播受到了发射源来自古巴境内的干扰。古巴位于实施这些广播的劳拉天网公司的卫星天线的覆盖范围内,因而是实施上行干扰的理想位置。这一干扰源被确定是位于哈瓦那附近 。干扰有可能是古巴政府所为,但也可能是古巴政府不知道干扰出自其境内。但无论是古巴政府知情与否,他们都没有与美国合作来消除干扰源的意愿。

  (三)网络攻击

  军事卫星通信系统也容易受到网络攻击,并以此来截获数据、损坏数据或恶意控制系统。与在电磁频谱中干扰数据传输的电子攻击不同,网络攻击针对的是数据本身和使用这些数据的系统。任何系统的数据界面都有可能是入侵点,包括卫星和终端的天线以及地面站与地面网之间的连接线。网络攻击可针对卫星、地面控制站和终端。对某个部分成功实施的攻击可被用来对另一部分发起新的攻击。网络攻击对军事卫星通信系统造成的影响包括局部中断(即导致一台终端机掉线)、大面积故障甚至永远失去卫星。网络攻击虽然能查到攻击源但也很困难,因为攻击方可能使用多种隐蔽手段,如利用黑客主机来发动攻击。

  网络攻击的目的很多,包括通信系统探测和监视;数据截获和采集;数据篡改和欺骗以及控制、操纵和指挥主要系统。例如,敌方可以进入某个系统来监测数据流并掌握敏感的操作信息,如用户位置以及哪些用户与哪些用户进行联系等。也可通过网络攻击来秘密拦截通信系统,采集信息以支援作战行动。更为高深的网络攻击可通过篡改通信系统所传输的数据来欺骗终端用户,或使所有用户对系统的完整性产生怀疑。具有破坏性的网络攻击包括控制系统。例如,如果敌方控制了卫星,他们就能关闭所有通信系统,将卫星移动到别的轨道,或通过切断其燃料供应和毁坏其电子系统来摧毁卫星。而且,自己方控制员还很难发现卫星失去控制的真正原因,因为偶然也会发生意外故障。

  和物理攻击和电子攻击一样,太空中的网络攻击已经发生过。2009年,从伊拉克和阿富汗的反叛分子的笔记本电脑里发现了他们从美国“捕食者”无人机上截获的视频信号。由于该视频信号在传输时没有任何保护或加密措施,反叛分子才得以通过商用软件来截获该数据 。2011年,“美中经济与安全审查委员会”向国会递交的一份报告指出,在2007年和2008年间有四次针对美国政府卫星的网络攻击案例,其目的是想控制卫星系统。其中最成功的一次是对美国国家航空航天局(NASA)的地球观测卫星(Terra EOS)发动的攻击。该委员会就这次攻击指出,“责任方完成了所有指挥卫星所需之步骤但没有下达命令” 。

  二、威胁对比

  虽然在研制下代军事卫星通信系统时要考虑到上述漏洞,但它们也有轻重缓急之分。这些漏洞的优先顺序应根据它们的潜在影响和发生机率来确定(见图4)。对军事行动影响较大的漏洞被敌利用的可能性也更高(见右上方表格),因而应放在最高优先位置来处理。

  衡量威胁造成的影响程度的主要标准是破坏规模和持续时间。例如,动能反卫星武器可造成大范围和长时间的破坏,因为它会摧毁卫星,这需要几年的时间来重新替换,攻击所产生的轨道碎片在未来几十年里都会对其它太空系统造成影响。上行干扰的影响相对较小,因为它虽然能影响到所有卫星用户,但是短暂的而且不会对卫星系统造成永久破坏。下行干扰也是短暂的,而且与上行干扰相比干扰范围更有限,因为它只会对干扰器视线范围内的用户造成干扰。

  了解某个漏洞可能被利用的主要标准是发动攻击所需之资源(难度)和属性。技术越复杂或成本越高的攻击能实施的敌人就越少,只需要一般技术的攻击使用的机率就越高。另一个可能性是敌方更喜欢发动隐蔽性强、不容易被发现和被对方报复的攻击形式。例如,上行和下行干扰就是更普遍的攻击形式,因为这种攻击可使用商用现货技术,而且,正如前面所述,间歇性干扰是很难被侦测到其干扰源的。使用动能反卫星武器的可能性相对较小,因为这需要更为先进的技术,而且美国导弹预警卫星能发现导弹发射地,从而招致报复。

  图4中所表明的主要局限是,威胁的影响和可能性都是主观估计,还需进行定期性分析。然而,对这些弱点做出轻重缓急排列对于搞清孰轻孰重是很有必要的。

  第二章 资金制约

  在防务计划中有一句格言是“敌人也有一票”,意思是敌方的决策会对你的计划产生影响。这句格言可以延伸到国会和采办体系,因为,和易受物理攻击、电子攻击和网络攻击一样,军事卫星通信系统也会受到成本超支、资金不稳和其它妨碍卫星上天的因素的影响。在军方开始计划下代军事卫星通信系统时,费用承受能力是个主要问题。本章将对国防预算环境、军事卫星通信系统的主要成本和这些系统必须面对的程序威胁进行讨论。

  一、预算环境

  在美国整个历史中,国防预算总是根据经济和安全环境的变化而无规则地上升和下降。目前,国防预算似乎进入了一个下降周期并将在未来十年保持这种趋势。从1998财年到2012财年,国防总预算上升了108%,除掉伊拉克和阿富汗战争的开支后是59%。除了赤字削减协议外,2011年出台的“预算控制法”(BCA)还设定了直到2021财年的预算限额。这些限额在2011年11月被自动减少,当时所谓的“超级委员会”未能按“预算控制法”要求找到进一步减少赤字的办法。根据修改后的预算限额,2012财年国防部的基本预算将比2010财年减少13%——或是减少33%如果包括战争开支的话 。

  这一缩减程度与以往的缩减基本相同。当朝鲜战争结束后,国防开支从最高峰(1952财年至1955财年)减少了51%。在越南战争时期国防预算在1968财年达到了最高峰,到1975财年下降了25%。同样,上世纪八十年代国防预算从1985财年的最高峰下降到了1998财年的最低点。值得注意的是,以往每次较大的预算削减都伴随着裁军。例如,朝鲜战争后总兵力从360万减少到了250万,越南战争结束后总兵力从350万减少到了200万,在上世纪八十年代的增兵之后从220万减少到了140万。

  但这次预算削减将很可能与以往不同,因为这次增兵与以往不同。在过去的十年里国防开支的增加并未伴随有大的军力扩充——总兵力一直保持在145万与151万人之间。现在的总兵力与刚开始扩军时基本一样,这使得国防部很难像以往那样在光是减少军队规模不减预算中坐收节余了。

  与上次扩军时变得规模又大又贵不同,现在军队只剩下更贵了。例如,从2001财年到2012财年,作为通胀补贴,每个军人的津贴增加了56%或每年4.1% 。于是,国防部预算用于与军人相关的费用从2001财年的30%上升到了2012年的34%。即使是军人成本回归到历史上年增长率2.6%的标准,那么按照现行法律规定到2021财年这笔开支也将占国防部预算的46% 。和平时期每个军人的作战和生活费也从2001财年增加了34%,或每年2.7% 。如果和平时期的作战和生活费回归到历史上的2.5%年增长率标准,那么到2021年这笔开支也将占国防部预算的40% 。

  在这一背景下,预算中只有14%可用于采办、研究、发展、试验和评估、军事建筑和家庭住房。目前,国防部将预算中的36%用于这些开支。在这种预算环境中,军事卫星通信项目不仅要与其它更小的采办预算项目竞争,而且还要与采办项目之外的其它优先项目竞争,如部队结构、战备和军事补偿等。

  虽然应对竞争更激烈的威胁环境应该是下代军事卫星通信系统的优先目标,但成本承受能力也很重要。其挑战是既要提高应对威胁的能力,又不要推高成本,使军事卫星通信系统在成本上能承受得起。其中重要的第一步是弄清军事卫星通信系统、太空、控制和终端部分的主要成本推手是什么。

  二、主要成本推手

  (一)太空部分

  太空部分的主要成本构成是卫星,包括卫星平台及载荷以及将卫星送入轨道的运载火箭。卫星成本根据系统类型的不同而差别很大。表1列出了目前“先进极高频”、“宽带全球卫星”和“移动用户目标系统”卫星的平均单位成本,包括所有经常成本和非经常成本。虽然卫星的体积差别不大,但它们的成本可以相差五倍。受保护卫星(如“先进极高频“卫星)的成本要高得多,因为这种卫星平台及载荷更为复杂并具有很多独特的军事要求。例如,虽然”先进极高频“卫星平台是基于洛克希德•马丁公司的A2100商业卫星家族平台,但它必须要在抗核打击方面有所加强以满足战略用户需求。与此形成对照,“宽带全球卫星”平台使用的是波音公司的702HP商业卫星平台并稍作改造,这样可充分利用商业技术,减少非经常研制成本。这三种卫星的载荷都是专门为军事目的而研制的,包括其频段、波形和其它以军事为目的的需求。

  卫星星座

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