首发 | 从在轨服务看太空攻防发展趋势

导语

2021年美国太空探索技术公司（SpaceX）发射的“星链”（Starlink）卫星，先后两次危险接近中国空间站。出于安全考虑，中国空间站组合体两次实施“紧急避碰”。中国常驻联合国（维也纳）代表团就此向联合国秘书长提交普通照会。随着太空技术的发展，特别是“星链”的建设，国际太空轨道资源日益趋紧。在此背景下，如何减少卫星总体成本成为了研究的热点问题，在轨服务技术（On-orbit Servicing, OOS）越来越受到重视，其潜在军事价值也日益凸显。本文将从在轨服务技术出发，介绍其发生技术异化的原因，以及太空攻防的特点和发展趋势。

▲图1 中国载人空间站“天宫”示意图

一、在轨服务技术概述

自1957年开启太空探索至今，人类已累计发射14450颗卫星。太空产业蓬勃发展，世界进入了以商业航天快速发展为特征的太空2.0时代，对太空创新技术的需求逐年增加。“星链”作为太空创新技术的典型代表，其一次发射就能将50颗左右的卫星送入轨道。这样的发射效率使得太空轨道资源愈发紧张。根据欧空局业务中心2022年12月公布的数据，受到太空监视网络定期跟踪并在目录中的碎片数量为32800块，累计发生的航天器破碎、爆炸或碰撞造成的碎片化异常事件数量超过630件。预估在轨碎片中，大于10cm的碎片有约36500块，1cm~10cm大小的碎片有一百万块，而1mm~1cm大小的碎片有接近1.3亿块。因此，太空2.0时代解决太空探索的可持续发展问题迫在眉睫，需要新技术来保护太空环境。

在轨服务成为了解决太空2.0时代问题的答案之一，其作为一种综合性技术，可实现航天器的在轨维修和升级，也可有效清除失效卫星和太空碎片垃圾。美国太空安全领域的专家约瑟夫·佩顿（Joseph N. Pelton），将其重要作用总结为：

•思考（Rethink）：探索创新技术，通过创新技术的研发实现可持续太空经济；

•减少（Reduce）：提供太空碎片的移除技术，减少太空碎片，改善太空环境；

•再生（Reuse）：提供在轨加注或升级技术，使失效航天器重新运作，减少新卫星的发射；

•循环（Recycle）：提供在轨回收技术，在轨回收天线等部件进行重复利用。

另一方面，若在轨服务技术改变其服务和清理对象，便可具备军事应用的前景，成为太空攻防的利器。这一特点促使其发生了技术异化，显示出了军民两用性。这种两用性将使得执行在轨服务的航天器，能够在获得最优攻防收益的同时，利用自身的民用服务属性，规避舆论指责和条约争端。

二、在轨服务技术的异化

在轨服务的核心技术是交会和接近操作（Rendezvous and Proximity Operations, RPO），涉及靠近、交会、触及、捕捉和离轨等多个操作，具有极为重要的军事应用价值。

▲图2 在轨卫星捕获想象图

（一）在轨服务技术异化的原因

在轨服务的异化过程伴随其技术的不断发展。美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA）的“凤凰计划”（Phoenix Project）可实现在轨天线的拆解，“地球同步轨道卫星机器人”计划（Robotic Servicing of Geosynchronous Satellites Project, RSGS）可实现对目标的接近、三维扫描，并通过机械臂实现捕获和维修；欧洲航空航天局的“地球同步轨道清理机器人计划”（Robotic Geostationary Orbit Restorer, ROGER）可通过绳网实现目标捕获。随着在轨服务技术的发展，其可执行的操作越来越复杂，也展现出越来越高的军事价值。

▲图3 OOS异化概念分析图

上图展示了在轨服务技术异化的过程。从图中可以看出，在轨服务技术发生异化的因素主要有两个——核心技术RPO的应用和军事作战概念的发展。一方面，在轨服务的核心技术发展成熟后，可用于自主天基反卫星系统中。根据太空攻防的主被动关系，利用核心技术可以实现打击/反打击、侦察/反侦察、接近/逃离等一系列攻防行动。这些拓展的功能直接导致了在轨服务技术不可避免的异化演变。另一方面是太空对抗概念的提出。美国军队最早提出太空作战的概念，其将太空控制与对抗按照属性分为进攻和防御。在进攻上，美军重点在“多研少产”，即注重创新、超前的概念。在轨服务按照发展需求，被异化为对目标的摧毁和降级（即摧毁目标的部分功能）。在防御上，美军重在实现“主被结合”，构建弹性太空体系，即卫星将具有重构能力，载荷不再集中在单颗卫星上，具体将体现在细胞星和分布式航天器，并利用在轨服务技术实现天基作战中的后勤保障与装备维护。

（二）在轨服务技术的军事应用特点

在轨服务技术的军事化应用，有助于打造太空攻防弹性体系，掌握主动权和控制权。下表总结了一些在轨服务技术的原用途及其异化后的军事用途：

▼表1 在轨服务技术异化用途

由此可见，在轨服务具有攻防一体的优秀属性。

（1）防御端。现代战争对天基资产的依赖愈发明显。以俄乌冲突为例，当战区的互联网光纤、电话线、手机信号塔以及太空通信设备被摧毁，前线通信将受到巨大影响，大大改变战争进程。正是意识到这一重要性，“星链”于2022年12月3日正式上线“星盾”（Starshield）服务，这意味着“星链”系统正式实现军事化。可见，太空防御能力的建立在太空战场中至关重要，将直接影响战争的成败。

在轨服务技术具有突出的太空防御能力，一方面，它可以对损坏的卫星及时进行在轨维修和燃料补充，相比于地基重新发射重要卫星进行再部署，在轨维修具有很低的效费比。另一方面，在轨服务技术的演化技术——在轨组装（On-orbit Assembly, OOA）技术，可以通过模块化卫星组装来实现在轨建造，这在太空防御上是一项变革性技术。未来甚至可以通过大规模在轨建造，实现太空基站的建立，而太空基站就相当于天基航母，可以从太空基站实现维修飞船的发射，进一步提高后勤维修速度，建造后勤保障的天基营地。在轨建造的航天器还可以通过对自身模块的修复，延长在轨寿命。因此，在轨服务可以提高天基响应速度，实现快速在轨修复，这不仅增加了敌方的硬杀伤攻击的成本，还增强了太空防御体系的弹性，是太空攻防和天军后勤保障的关键技术。

（2）进攻端。以美国凤凰计划为例，模块卫星被发射后，可将目标航天器的天线进行拆解摧毁，还可以用于对卫星换脑，即通过对卫星关键模块的拆解，变更卫星的操作权或者使卫星降级。现阶段的在轨服务操作已经可以实现在轨攻击，因此，发展在轨操作技术对未来太空攻防体系的建设具有重要意义。

三、太空攻防的发展趋势

联合国大会通过的《外层空间条约》（Outer Space Treaty）第四条规定：“禁止在环绕地球的轨道上放置携带核武器或任何其他种类大规模毁灭性武器的空间物体，禁止在天体上安装这种武器，或以任何其他方式在外层空间放置这种武器”。该规定旨在实现太空无核化，但没有规定外层空间的完全非军事化。各国仍然可以自由地在外层空间部署任何类型的军事卫星，而在轨服务的异化加剧了这一紧张形势。因此，各国起草了一系列条约，用于加强国际合作、建立信任以及促进外层空间的和平利用，但以美国为主的世界军事强国，从未停止过对太空的军事化应用。

▲图4 太空军备竞赛示意图

如图4所示，新兴时代太空武器按照射程可以分为6类。这6类武器两两制约，例如天基小于10km射程的反卫星武器的出现将带来天基小于10km射程防御武器，前者需要受到监控，后者则仅可出于防御目的部署；天基10km或以上射程的反卫星武器和防御武器都需要被禁止；针对地面目标的天基武器也需要被禁止，但由于在轨服务技术的异化，无法判断服务航天器是否为地面发射的反卫星武器，因此只能进行密切监控。

可见，进攻和防御武器的射程同步增加，且由于在轨服务的异化，使得这类卫星难以被禁止发射，对其他国家来说存在巨大威胁，这将不可避免地引发军备竞赛。正因如此，在轨服务的商业发展受到了多方限制，但实际上在轨服务技术已为太空的军事化打开了一扇窗，很可能成为未来太空攻防的主要手段。

四、总结

总体来看，在轨服务技术的异化将给太空攻防体系建设带来实质性变革。从技术上看，未来太空攻防体系的发展，将受到在轨服务技术军民两用性的影响，攻防一体化装备将成为今后各国的研究重点，各国将进一步提升在轨卫星的自我修复能力，就建设弹性太空体系展开竞争；从政策上看，各国将继续在政策和条约的制定上争夺话语权，力求为自身的太空攻防体系建设抢占法律和舆论的优势地位，值得我们紧密关注。

THE  END

文字 | 王璟贤、史宏林

图片 | 来源于作者自制和网络

编辑 | 谢士娇

审阅 | 欧祉辛

友情支持 | NUDT未来战争研究俱乐部

“军事高科技在线”征稿啦！！

详情请戳👇👇👇

往期精彩