2015年9月14日美智库评述中国的空间对抗能力与美国的空间系统.docx

美智库评述中国的空间对抗能力与美国的空间系统 2015年9月14日，兰德公司发布题为美国-中国军事记分卡：军队、地理及不断演变的力量平衡（1996-2017）的报告。报告第10章评估了中国的空间对抗能力发展情况，以及这些能力在成像、信号情报、导弹预警、海洋监视、通信、定位导航与授时（PNT）及气象领域给美国天基系统带来的风险。报告认为，中国的空间对抗能力正在全面增强；在许多领域，美国军方正在采取举措降低威胁，这些举措能否有效取决于美国未来几年在空间防御方面的投入，以及美国能否设法降低其空间系统的脆弱性。一、 中国空间对抗能力发展中国的卫星激光测距站网络可能有能力干扰美国的卫星；动能反卫星和动能弹道导弹防御能力试验令美国低地球轨道（LEO）卫星变得更加脆弱；俄制干扰系统及高功率两用无线电发射机可能被用于对抗美国的通信和ISR卫星。（一）激光器中国正在开展激光武器研究工作，相关具体信息外界所知不多。卫星测距是与激光器技术相关的一个领域。中国的卫星激光测距站网络由5个固定测距站组成，分别位于上海、长春、北京、武汉及昆明的太空天文台。中国1972年启动卫星激光测距项目，已发展出好几代系统，单次测距精度从第一代系统的1-2米，到1986年提升为5厘米，到2000年提升为12-30毫米，到如今，通过参与“国际激光测距服务”获得世界其他测距站的数据，并与本国卫星激光测距站的数据相结合，中国的卫星轨道参数计算已经达到亚厘米级精度。中国可以通过适当提高卫星激光测距网络的运行功率或照射时间，给美国的卫星传感器造成毁伤；即使中国无意将卫星激光测距网络本身作为武器使用，仍有可能将其作为空间对抗“杀伤链”的一个关键元素，为其他武器瞄准美国卫星提供足够精确的数据。（二）动能反卫星能力和弹道导弹防御能力动能反卫星能力 中国于2007年1月进行了一次动能反卫星能力试验，发射一枚中程弹道导弹（MRBM）击毁了轨道高度为850千米的本国已报废气象卫星“风云”-1C。这一试验令很多在这一轨道高度运行的美国低地球轨道（LEO）卫星变得更脆弱，美国官方随后将这一反卫星武器命名为SC-19。此前，中国曾于2005年10月、2006年4月和11月实施过3次前期试验。2013年5月，中国再次进行向空间发射地基导弹的试验，被广泛认为是在测试重要的新型反卫星能力。该次试验的发射高度至少是1万千米，也可能达到了3.5万千米。有分析称，中国似乎是想要发展一种可向深空轨道上部署的动能杀伤器，可以到达中地球轨道（MEO）、大椭圆轨道（HEO）和地球静止轨道（GEO），如果这是真的，将代表中国反卫能力取得了重大进展。动能弹道导弹防御能力 中国分别于2010年1月、2013年1月及2014年7月宣布成功试验地基动能弹道导弹防御拦截弹。该拦截弹使用了与反卫星系统一样的跟踪、定位和制导基础设施，其中包含4套可覆盖俄罗斯、中亚、南亚和东南亚的大型相控阵雷达（LPAR）。中国的反弹道导弹（ABM）系统及其相关基础设施代表了一种双重用途的技术，同样会对美国的卫星构成威胁，就像中国的反卫星能力会对美国的卫星构成威胁那样。考虑到这些试验的拦截高度与2007年反卫试验的拦截高度相似，且三次试验使用的拦截弹很可能是一枚SC-19，某些分析人员对这三次试验与2007年试验的区别表示质疑，并将这两轮试验所涉系统都称为“碰撞杀伤”系统。（三）无线电射频干扰器及其他能力美国防部2007年以来的中国军力报告指出，20世纪90年代购自乌克兰的超高频卫星通信干扰器及可能的国产系统令中国具备了干扰普通卫星通信波段和GPS接收机的能力。解放军已研发多种动能、非动能武器和干扰器，以降级或拒止敌利用天基平台的能力。中国也正在研发和部署无需造成物理毁伤就能扰乱敌卫星运行或行使功能的能力。解放军还在研究卫星干扰器、动能武器、高功率激光器、高功率微波武器、粒子束武器、电磁脉冲武器,用于空间对抗。甚至，中国还可以将用于其他目的的两用技术作为这种专用能力的补充。譬如，利用高功率无线电发射机对美国卫星的某些频段发射无线电噪音束，以干扰其接收机。二、中国空间对抗能力对美国空间能力造成的风险1996年，中国空间对抗能力对美国空间系统构成的威胁很小；但随后5年，中国射频干扰器、低能和高能激光武器及其他定向能武器技术的发展对美国构成的威胁越来越大。除中国的攻击能力以外，美国不同卫星星座所面临威胁的程度取决于星座内卫星的高度、数量和轨道，以及相关系统在遭遇攻击的情况下维持其功能的能力。大多数美国空间能力所面临的风险比美国降低这些风险的能力发展更快。其中，通信卫星和成像系统面临的威胁尤其严重；而对于美国全球定位系统和导弹预警系统而言，升级卫星的功能、提升卫星的数量将使风险大幅降低。（一）通信卫星 2003年，美国各类别天基系统中通信系统面临的风险最高：军事卫星通信（MILSATCOM）集中在有限数量的地球同步轨道（GEO）平台上，它所提供的多数频道都处于易受干扰的频段；此外，军事行动对带宽需求的增长速度远超出了专用军事卫星通信系统的能力，美军通过租用商用卫星通信运营商的频道来满足超额需求，但这些商用卫星的收发器也集中在地球同步轨道，甚至更易受到干扰。20032010年，美国在通信带宽方面的作战需求仍然保持很高，2005年以后，中国干扰器研究的持续发展将美国天基通信所面临的风险推向了一个更高水平；不过，美国在此期间也出现了可以在某种程度上降低这些风险的新情况：一是部分美军用户开始将战术通信转移至运行在低地球轨道（LEO）上的商用卫星通信系统，如“铱卫星”和“全球星”，这些系统具有分布式特征，与集中在地球同步轨道主要节点进行通信的系统相比，具有更强大的内在抗干扰威胁能力；二是军事卫星通信能力得以极大增强，20072015年，美国共发射了6颗“宽带全球卫星通信”卫星（WGS），计划未来再发射4颗，通过利用新技术改进带宽使用效率，一颗WGS的通信处理量比全部“国防卫星通信系统”星座（美军此前专用宽带连接的主要来源）的通信处理量还要大，美军还发射了3颗“先进极高频系统”卫星，将提供强大的通信能力（包括在核环境下），一旦整个“先进极高频系统”星座5颗卫星全部就位，其通信吞吐量将达到军事卫星（Milstar）系统的10倍，并将取而代之；三是美军方越来越注重将满足军用需求的部件安装到商用卫星平台上，以提高其安全性和抗干扰威胁能力。尽管所有这些举措加在一起也无法消除中国无线电射频干扰器发展带来的全部风险，但更大的能力和弹性却能使中国攻击相关系统的收效减弱，从而起到威慑作用。（二）信号情报能力 与通信卫星不同，美国的信号情报航天器部署在地球同步轨道、低地球轨道、中地球轨道、大椭圆轨道上，且信号情报传感器是“被动”监视信号，不传输能暴露其存在的无线电射频能量。这些传感器的高度分布式特性，以及其中任一传感器在既定时间内所监视频率的不确定性，使得针对它们的定位和干扰变得较为困难。（三）海洋监视卫星 海洋监视卫星在低地球轨道上运行，令其轨迹缩小至最小程度，但也受到中国动能反卫星（ASAT）和弹道导弹防御（BMD）武器发展的威胁。海洋监视卫星轨道的运行部分都在海洋上空，中国要想干扰这些卫星，就要把干扰器置于舰船上，并部署在其寻求掩蔽的舰船近旁，这将暴露中国军舰的位置，并在很大程度上挫败干扰器的目的。（四）卫星成像能力 成像卫星的低密度、高需求性质令其在战争中较易受到攻击。美国天基影像的制造者和用户从“地球眼”（GeoEye）等民用和商用对地观测系统购买图像，为其从政府平台获得的数据提供补充，这样做分散了负荷，并在某种程度上降低了风险。不过，这些资产也在低地球轨道上运行，且为数不多。（五）气象卫星 气象卫星可能是美国各类别空间系统中面临中国攻击风险最低的类别。这些资产为军事行动提供了重要支持，虽然其中一部分因为运行在低地球轨道上，而暴露于中国反卫星和弹道导弹防御武器的威胁之下，但气象卫星整体上具有分散部署的特征，并参与了国际气象服务，国防气象卫星（DMSP）系统遭受攻击引发的损失可以由美国家海洋和大气管理局“极地轨道环境系统”（POES）、“地球静止轨道环境系统”（GOSS）及联合国世界气象组织其他成员国的气象卫星提供的数据弥补，而攻击气象卫星将会升级与美国的冲突，并横向升级与非美国卫星的所有者之间的冲突，政治风险重大，回报率却较低。（六）定位、导航与授时卫星 19962003年，美国定位、导航与授时（PNT）卫星所面临的风险上升，很大程度上由中国无线电射频干扰器和激光器的发展导致，但也面临其他威胁，如俄罗斯1997年推出的干扰“全球定位系统”（GPS）卫星下行链路信号的可持设备。20032010年，美国的GPS发展大幅抵消了中国同时期攻击性系统进一步发展的影响：空军1997年开始用GPS Block IIR卫星替代Block IIA卫星，到2003年已有足够多替代卫星服役并显现优势，这些卫星配备了可重新编程的处理器，能在飞行中解决遇到的问题并进行升级，还可实现更高精度的星间测距，其中，Block IIR-M卫星拥有更强大的下行链路发射机和两种新型M-代码信号，具备更高的精度、加密和抗干扰能力；与此同时，GPS地面接收器抗攻击技术也取得了进步，如可控接收方向图天线（CRPA）可使干扰信号失效、选择可用性反欺骗模块（SAASM）软件升级等。2010以后，GPS网络变得更富弹性，一定程度抵消了所面临的风险：截至2015年3月，美国共发射了9颗Block IIF卫星，最后3颗预计在2016年1月之前发射，该系列卫星采用了新型的在轨加密军用码，改进了交叉链路，增加了信号功率，拥有更快的处理器及更大的内存；Block IIIA将成为GPS新星座中首型卫星，其拥有更高数据速率的交叉链路、更大的信号强度及高功率的点波束，可以满足更严格的抗干扰需求。（七）导弹预警卫星 19962003年期间，中国在激光器方面的发展令导弹预警卫星面临的风险升高。中国2006年对美国卫星实施的激光照射则表明，20032010年期间美国导弹预警卫星面临的风险进一步上升；不过，在此期间，美国分别于2006年6月和2008年3月发射了前2个“天基红外系统”（SBIRS）大椭圆轨道（HEO）有效载荷，SBIRS是“国防支援系统”卫星星座的后续系统：一方面，每个“天基红外系统”有效载荷包含可在多频段运行的扫瞄和监视传感器，与此对比，每颗“国防支援系统”卫星只搭载一个可在单一频段（短波）扫描的红外传感器；另一方面，导弹预警卫星也在多个轨道上运行，其中“天基红外系统”在大椭圆轨道和地球同步轨道运行，这些特点增加了中国利用激光器致盲相关系统的难度，从而降低了遭受攻击的风险。美空军还分别于2011年和2013年发射了首两颗“天基红外系统”地球同步轨道卫星，预计第3颗和第4颗将于2015年和2016年发射。如果有关“天基红外系统”发射计划如期完成，美国导弹预警系统2017年之前所面临的风险将降低。三、中美空间对抗对比中国空间对抗系统令美军或军民两用卫星陷入风险的能力（中国优势），以及美军不受阻碍利用空间资产的能力（美国优势），可得出结论如下：中国在1996年的空间对抗能力较低，这一时期属于“美国优势”期；到2003年，虽然解放军据报道采购了干扰器并开展了激光器试验，但中国展示的只是有限、实用的空间对抗能力，这一时期仍属于“美国优势”期，但优势程度有所下降；20032010年，中国试验了动能反卫星武器、照射了美国卫星并增强了干扰能力，展示出更为广泛的空间对抗能力，美国大部分卫星暴露在增强的风险中，2010年中美空间对抗处于“大致对等”状态；此后，中国继续发展空间对抗能力，威胁也随之增强，但美国军方近期也承诺将加大空间资产保护力度，从而令部分领域的威胁降低，整体而言，2017年中美仍将保持“对等态势”，但与2010年相比，优势相对将向中国转移。在亚洲可能发生的一切紧急事态中，美军都将严重依赖空间能力。具体到台湾和南沙群岛作战想定中，虽然中国的空间对抗能力在这两种情况下没有多大分别，但作战想定的特征对结果也具有一定影响。例如