美太空發展局舉辦「下一代太空體系架構」工業日活動

在7月1日發布信息徵詢書後，美太空發展局（SDA）於7月23日舉辦了「下一代太空體系架構」工業日活動，鼓勵工業界對其信息徵詢書做出回應。活動期間，美國防部和SDA領導人表明了其建立太空架構的三個要點，並從威脅、能力需求、概念架構、關鍵挑戰及後續計劃等方面闡述了除支持層以外的下一代太空架構設想。

一、三個要點

美國防部負責研究和工程的副部長邁克·格里芬在工業日期間闡述了SDA與軍方其他太空組織的不同之處

1. 實現彈性

在美國目前的太空架構中，每個星座都由少量大型精密衛星組成，因此任意一顆衛星被摧毀或失效都可能對戰場產生重大影響。因此，SDA代理局長德里克·圖尼爾表示，該局致力於創建一個「擴大數量、增加彈性」的架構，由數百顆可能承載多種有效載荷的小型衛星組成。在目前的軍事系統中，一兩顆衛星的損失可能是毀滅性的，但由數百顆衛星組成的衛星星座可以接受一兩顆衛星的損失。

2018年10月15日，DARPA宣布與小衛星製造商藍色峽谷技術公司達成一項價值150萬美元的合同，用於研發低地球軌道的「黑傑克」軍事通信與監視衛星。

2. 與合作夥伴協作

圖尼爾表示，未來國防太空架構所需的衛星並不會都由SDA建造，許多合作夥伴已在開發國防太空能力，SDA將把這些能力納入自身架構中。先進的極高頻系統、下一代天頂持續紅外項目、寬頻全球衛星通信系統和GPS等關鍵項目都不在SDA開發的架構之內。

美國防部負責研究和工程的副部長邁克·格里芬特別指出，儘管SDA的下一代太空架構由小型衛星構成，但不影響美空軍繼續使用和建造大型精密衛星。短期內，SDA的目標將是擴大美空軍現有的項目，或為在這些衛星系統無法使用時，提供備用系統。

2. 快速部署

SDA領導人希望儘快部署相關技術，而不是等到有最佳版本後再進行部署。SDA希望系統能夠在2022財年具備作戰能力。格里芬補充稱，太空威脅變化的速度極快，因此開發時間超過10~15年的太空系統屆時將失去意義。通過避開傳統的國防部採辦程序，SDA希望新系統能夠更快進入太空，然後通過軟體更新或發射新的小型衛星進行定期升級。

二、下一代太空設想

1. 傳輸層

威脅：對手的干擾活動，以及其他拒止、降級或破壞活動。

能力需求：解聚且擴散的架構，同時具備可靠全域通信和低延遲數據訪問的能力。

關鍵挑戰：擴散架構，匯流排製造生產線，低成本有效載荷技術，地面站，光學衛星鏈路，標準化和互操作性等。

後續計劃：預計到2023財年，部署光學星間鏈路系統，形成射頻鏈路與光學鏈路共存的格局。

2. 導航層

威脅：實現GPS級別的定位，在干擾場景下獲得優異性能，網路輔助天文歷、星曆及反欺騙干擾，用於測距和授時的交叉鏈路。

能力需求：由近地軌道衛星組建信標網路，推導準確星曆。

概念架構：導航層由兩層星座構成，其中156個太空飛行器位於極地軌道，143個太空飛行器位於赤道軌道。

關鍵挑戰：星座的自管理，時鐘同步，廉價的在軌時鐘，獨立且高度自動化的地面段。

後續計劃：2020財年，基於DARPA「黑傑克」等相關項目研發所需技術；2021財年，技術演示；2024財年，開發部分區域能力；2028財年，獲得全球能力。

3. 監管層

威脅：對時間敏感目標進行全天候、全時段的持續監視。

能力需求：針對海量目標的快速更新、低延遲態勢感知能力，促進「主動抑制發射」。

概念架構：除現有系統之外，主動感測系統加上被動感測系統仍需要建造數十顆到數百顆衛星。

關鍵挑戰：實現快速更新的敏捷性，星載處理，與傳輸層集成，與現有系統的介面，主動感測和被動感測的可負擔性，最大化每一軌道的任務時間等。

後續計劃：2021財年，關鍵技術演示；2023財年，建設初始星座；2024~2026財年，持續建設以完善架構。

4. 威懾層

威脅：航天大國在地月空間的探索和擴張日益增長。

能力需求：懾止敵方針對美國太空資產的攻擊。

概念架構：2條大偏心率、高傾角軌道；140條作為節點的擴散近地軌道；地月系統L1和L4節點；地月系統L2節點及月球星座。

關鍵挑戰：識別目標及背景信號，先進機動飛行器，星載處理，傳輸層通信，與作戰人員集成等。

後續計劃：2022財年，部署2~4顆大偏心率、高傾角軌道衛星；2023財年，部署L1節點系統；2025財年，部署多顆近地軌道衛星；2026財年，部署L4節點系統；2027財年，部署月球星座。

5. 跟蹤層

威脅：跟蹤跨域對手的先進導彈威脅及其他攻擊載體（包括高超聲速滑翔飛行器）。

能力需求：擁有足夠靈敏度以探測並跟蹤重要目標；良好的時空解析度及視線；星載處理，能夠向作戰人員發送低延遲信息；全球覆蓋；立體跟蹤；擁有多種軌道和平面，實現星座級彈性；與高空持久紅外架構和導彈防禦火控系統互操作；每一太空飛行器可搭載多種有效載荷。

關鍵挑戰：光學元件、焦平面陣列、高性能處理器及製冷器的大批量生產，在近地軌道實現先進任務數據處理等。

6. 戰鬥管理層

威脅：使用低延遲且擴散的近地軌道網格網路封堵關鍵殺傷鏈。這些網格網路與在軌計算協調，可藉助衛星軟體開發工具包部署無質量載荷。

能力需求：人工智慧使能的分散式戰鬥管理，包括自行確定任務和優先順序、機載處理和傳播、將空間感測器獲得的時間敏感數據產品直接交付給作戰人員等。

概念架構：能夠快速適應不斷變化威脅的開放架構，具備模塊化、可擴展（多任務和多有效載荷）、自構建、自修復、持續學習等特性，所有這些均以安全的數據處理為基礎。

關鍵挑戰：低延遲網路，在軌網格網路，在軌人工智慧計算，尺寸、重量及功率，熱控制，人工智慧系統設計，可信人工智慧，網路等。

後續計劃：2020~2022財年，演示在軌計算、太空雲；2023財年~2024財年，組建在軌網路；2025~2026財年，組建在軌網格網路；2027~2028財年，由智能自主系統和人工執行系統遂行任務。

來源 ：美國C4ISR與網路網站/圖片來自互聯網

軍事科學院軍事科學信息研究中心張岸佳 佘曉瓊

如需轉載請註明出處：「國防科技要聞」（ID：CDSTIC）

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