2022太空发射统计
1. 发射数量统计
在过去的2022年里,全球共进行了186次发射任务,其中成功178次,失败8次。2022年12月29日12时43分,长征三号乙运载火箭点火升空,将试验十号02星发射升空,中国航天2022年度任务圆满收官。这一年中国共进行了64次发射,位居全球第二。
12月28日SpaceX共完成了该公司2022年第60次发射任务,将54颗1.5版本带有激光通信链路的StarLink卫星送往轨道。StarLink及OneWeb两大卫星互联网星座在2022年持续发射组网,目前在轨数量如下:
星座名字 | 国家 | 在轨数量 | 用户频段 | 轨道高度 | 进度 |
StarLink | 美国 | 3322 | Ku,Ka | 500/1100km | 运营中 |
O3B | 英国/卢森堡 | 20 | Ka,V | 8000km | 运营中 |
OneWeb | 英国 | 502 | Ku,Ka,V | 500/1200km | 运营中 |
铱星 | 美国 | 75 | L | 700km | 运营中 |
全球星 | 美国 | 85 | L,S | 1500km | 运营中 |
ORBCOMM | 美国/加拿大 | 70 | VHF,UHF | 700km | 运营中 |
TelesatLEO | 加拿大 | 6 | Ka | 36000km | 在轨验证 |
Kepler | 加拿大 | 19 | UHF | 550km | 在轨验证 |
2. 军事卫星统计
受俄乌冲突的影响,世界各国加大军事方面的资金投入和能力建设,太空方面能力受到关注,俄罗斯在2022年期间共发射了14颗军事卫星。但多颗Cosmos卫星不久即再入大气层烧毁。以下为主要军事卫星发射列表:
时间 | 任务编号 | 国家 | 载荷名字 | 用途 |
1月13日 | Transporter-3 | 美国 | USA 320~USA 323 | 通信技术试验 |
1月21日 | USSF-8 | 美国 | USA 324 USA 325 | 地球同步空间态势感知 |
2月2日 | NROL-87 | 美国 | USA 326 | 成像侦查 |
2月5日 | - | 俄罗斯 | Neitron | 雷达成像卫星 |
3月8日 | - | 伊朗 | Nour 2 | 军事侦查 |
3月22日 | - | 俄罗斯 | Meridian M | 军事通信 |
4月7日 | - | 俄罗斯 | Cosmos 2554 | 电子情报卫星 |
4月17日 | NROL-85 | 美国 | USA 327 | 侦察卫星 |
4月29日 | - | 俄罗斯 | Cosmos 2555 | 光学侦查 |
5月19日 | - | 俄罗斯 | Cosmos 2556 | 地形成像 |
6月18日 | SARah-1 | 德国 | SARah-1 | 相控阵雷达 |
6月19日 | - | 美国 | USA 328~USA 331 | 通信技术试验 |
7月1日 | USSF-12 | 美国 | USA 332 USA 333 USA 337 | 宽视场 (WFOV) 卫星 太空实验 |
7月2日 | STP-S28A | 美国 | - | 技术试验 |
7月7日 | - | 俄罗斯 | Cosmos 2557 | GLONASS K导航卫星 |
7月13日 | NROL-162 | 美国 | USA 334 | 地球观测 |
8月1日 | - | 俄罗斯 | Cosmos 2558 | 光学成像 |
8月2日 | NROL-199 | 美国 | USA 335 | 地球观测 |
8月9日 | - | 伊朗 | Khayyam | 地球成像 |
9月24日 | NROL-91 | 美国 | USA 338 | 光学侦查 |
10月10日 | - | 俄罗斯 | Cosmos 2559 | GLONASS-K 导航卫星 |
10月15日 | - | 俄罗斯 | Cosmos 2560 | 光学侦查 |
10月21日 | - | 俄罗斯 | Cosmos 2561 Cosmos 2562 | 在轨巡视 |
11月1日 | USSF-44 | 美国 | USA 339 | 技术实验 |
11月2日 | - | 俄罗斯 | Cosmos 2563 | 导弹预警 |
11月28日 | - | 俄罗斯 | Cosmos 2564 | GLONASS导航卫星 |
11月30日 | - | 俄罗斯 | Cosmos 2565 | 电子侦查 |
美国前任总统特朗普于2019年8月31日在Twitter上曝光的一张伊朗卫星发射场照片再次引起关注,根据美国最新解密的文件显示,该照片的确来自美国KH-11系列光学间谍卫星USA 224。该推文发布后,全球天文学家逆向推算出其来自美国USA 224间谍卫星引起轰动。根据泄露的照片显示,美国USA 224卫星强大的成像分辨率,震撼了全球太空安全能力。
美国前总统特朗普泄露的卫星照片
3. 太空探测器
2022年12月20日,NASA 宣布InSight着陆器于2022年12月15日失去与地球的通信,并于2022年12月21日宣布任务结束,主要原因为太阳能电池板上的尘土无法被有效去除致发电能力不足。
2022年10月3日,印度空间研究组织发表声明称,其火星轨道飞行器任务MOM(Mangalyaan)正式宣布其失效,原因是探测器仪器失去燃料和电池电量。
美国为了压制中国在探月行动中取得的飞快进步,实施重返月球的“Artemis”计划,该计划的主要组成部分是太空发射系统(SLS)、猎户座飞船、月球门户空间站和商业载人着陆系统。2022年11月16日,美国发射SLS重型火箭,2022年12月11日,猎户座飞船返回太平洋,实现无人绕月飞行及返回的技术验证。
2022年,我国完成了自主空间站的在轨组装工作,先后进行了问天、梦天两个试验舱在轨组装形成T字型组合,并派遣多人前往空间站执行任务。1月份,我国发射“实践21号”太空碎片管理卫星,将废弃的北斗卫星从轨道“搬运”至“坟墓轨道”,体现了我国在轨碎片管理的强大能力。
太空安全事件及能力
1. 碎片及轨道安全
自人类进行太空发射活动至今,太空中的碎片和物体数量已威胁航天器的安全。根据ESA欧空局统计数据显示,截止2022年12月22日,人类共进行了6340次发射,共14710个卫星送上轨道,其中至今仍然在轨的数量约为9780个,仍依旧在运行的约为6800个,太空发现和跟踪目标数量32430个,超过640次的碰撞、爆炸等异常事件,总质量超过10500吨。
ESA太空碎片仿真
CZ-6A R/B太空碎片仿真
除此之外,H-2A DEB(38345,2012-025F)碎片于UTC时间2022年11月17日23点35分在轨解体,目前造成碎片数量超过50个,分布于620 km高度轨道上。
除碎片事件外,2022年美国宇航局完成了人类首次行星防御测试任务DART。美国东部时间9月26日19点14分,美国航天局将一艘航天器撞向了一颗围绕名为 Didymos 的太空岩石运行的小行星Dimorphos。Dimorphos 的直径约为 160米,它们的轨道位于距地球 4830万公里内,撞击 Dimorphos 的DART航天器重量为570kg,撞击时的速度高达21600千米/小时,该任务标志着人类首次有意改变太空中天体的运动。同时任务的经验和数据为未来研究行星防御提供了重要的数据支撑,经过初步观察,该撞击任务将这颗小卫星的轨道改变了 32分钟。
另一方面,俄罗斯Luch(olymp,40258)电子侦查卫星在2022年依然不断在轨窃听别国卫星通信网络,共在3个位置进行了停留,分别为东经59度、东经61度、西经18度附近。
在2021年年底,我国发射了两颗技术试验卫星“试验12-01”星与“试验12-02”星,然而刚刚入轨不久的2022年1月,美国USA 270太空监视卫星便偷偷有意靠近我国两颗卫星进行抵近侦查,我国立刻采取在轨机动,躲避其有目的靠近。根据分析,美国间谍卫星与我国卫星最近距离达到73km,中美两国卫星在太空上演了一场精彩的“猫捉老鼠”戏码。
2. Hack A Sat活动
2022年5月21日,美国举办第三届由DefCon黑客大会及美国军方合作推出的“Hack A Sat”活动。“Hack A Sat”活动的诞生标志着美国军方与安全技术领域在太空安全方面的成功合作,2019年8月在拉斯维加斯举行的 DEFCON 28 黑客大会期间,美国空军带来了F-15战斗机数据系统,并公开允许黑客对其入侵。黑客和安全研究人员团队将设备拆开,并在发现系统中的安全漏洞时报告了这些漏洞。军方官员对结果非常满意,他们决定在2020年再次参与并将目标定位卫星。该活动结合了航天与信息安全两个领域,题目围绕地面站、通信链路、卫星开展。第四届“Hack A Sat”活动将于2023年4月1日举办。
随着通信技术的发展,网络安全技术已经严重影响到航天系统安全,航天器系统中的空间段、链路段、地面段都将包含各种可被攻击的风险点。新的作战领域已经将信息战发展到太空战领域,未来的航天器系统安全将面临比地面传统互联网安全更加复杂的风险点。
当前安全技术领域由一些专有特长的人员组成,在计算机及通信领域的“黑客精神”所代表着对技术的深入研究精神,这类人发挥着他们的特长用于安全漏洞的发现和技术研究。卫星系统一直处于封闭式的管理中,但无法面临未来针对卫星通信方面的安全挑战。由于卫星通信系统往往受到保密限制,在开展类似安全验证活动的同时,既要保证活动结果的真实性,又要保证军事机密将是一个挑战。
3. ViaSat卫星网络攻击事件
2022年2月24日俄乌冲突爆发当天0时开始,给乌克兰境内提供卫星网络服务的美国卫星通信公司ViaSat的卫星网络遭遇攻击,攻击事件逐渐蔓延到欧洲国家,导致受影响的终端数量高达30000台。受攻击影响,网络恢复时间缓慢,各运营商对受攻击设备进行更换和修复造成至少千万美元损失。
经过调查发现,该事件受影响的设备型号分别为SurfBeam 2(型号:RM4100)和SurfBeam 2 Pro(型号:RM5111)。具体影响的运营商包括:德国的skyDSL、土耳其 Eser Telekom、英国Bigblu、西班牙 Skycyl、法国 Nordnet(Orange子公司)等。
ViaSat官方表示:“卫星网络的管理部分的错误配置使黑客能够远程访问并破坏调制解调器。大多数受影响的设备需要由现场技术人员或在维修站重新刷写固件,且必须更换一些设备。” 然而对于当前处于战争中的乌克兰来说,这显然不是一件容易的事情。ViaSat卫星网络为乌克兰众多单位提供卫星宽带服务,包括军事和政府部门,在2012年10月28日乌克兰议会选举期间,该卫星网络曾支持对12600多个投票站进行实时视频监控服务。
通过对受害者设备固件提取分析发现,受攻击者设备中的系统遭到恶意软件删除数据,导致设备无法正常启动。
通过分析其关键二进制恶意程序“ukrop”发现,该程序为MIPS ELF二进制运行文件,被称为“AcidRain”恶意软件的功能相对简单,其不断进行暴力尝试,对文件系统和各种已知的存储设备文件执行擦除,如果以root身份运行,该恶意程序会对文件系统中的非标准文件执行递归覆盖和删除。在此之后,会使用MEMGETINFO、MEMUNLOCK、MEMERASE 和 MEMWRITEOOB等方法将数据覆盖或者擦除。
通过代码逆向工作来看,其方法与VPNfilter恶意程序的代码具有相似之处,后者被美国司法部指控为俄罗斯支持的APT组织--APT 28。
当攻击完成之后,该恶意程序会将设备进行重启,遭遇擦除攻击的设备将处于瘫痪状态,只有重新刷写固件方可进行修复。
4. 民用卫星参与俄乌冲突
俄乌冲突爆发后,国际上部分民用太空资产直接参与战场情报支持,乌克兰上空目前约有50颗工作卫星为其提供服务。乌克兰副总理米哈伊洛·费多罗夫3月1日表示:“我们迫切需要机会观察俄罗斯军队的动向,尤其是在夜间,因为我们的技术是盲目的。”费多罗夫呼吁八家商业卫星公司发送SAR卫星数据以帮助乌克兰武装部队查看俄罗斯军队的动向。包括:Capella、Iceye、IQPS&Synspective、Spacety、Airbus、COSMO SkyMed、Sar-Lupe、Umbra提供SAR数据,Planet、MAXAR、Airbus、SIIS、Space View、Blacksky等公司提供光学数据。响应的公司之一是Capella,其创始人兼首席执行官 Payam Banazadeh 表示,该公司正在向乌克兰和美国政府提供乌克兰的卫星图像。值得注意的是,作为有严重乌克兰国家政府背景的EOS Data Analytics 公司在该次行动中扮演了非常重要的角色,该公司由乌克兰投资者Max Polyakov 博士创立,曾与多家公司签署战略合作协议以扩展乌克兰的卫星情报能力,包括Ursa Space、GEOSAT等公司。
作为一个民营公司,美国SpaceX公司逐渐对国际太空领域影响深远。其早些年推出的StarLink低轨卫星互联网星座,为目前国际上最为庞大的卫星互联网系统。
当乌克兰的基础通信网络由于俄乌冲突中断时,StarLink卫星网络对乌克兰提供了帮助。目前已约有22000台StarLink终端送到乌克兰中,部分终端给乌克兰军队提供了通信和战术情报支持。据CEO马斯克发表Twitter称,俄罗斯针对StarLink系统开展了信号干扰攻击,StarLink通过一行代码修复了该攻击造成的数小时网络中断。
根据最新公开的资料显示,美国国际开发署通过其承包商DAI自2022年2月11日以来致力于寻找乌克兰的卫星通信基础设施设备,这比俄罗斯开展军事行动提前了近两周时间。根据数据显示,在送达乌克兰的22000台StarLink终端设备中,有1333台是由美国国际开发署以1500美元的价格购买,3600个由SpaceX公司捐赠,近10000台正在运输途中,由欧盟国家捐赠。
StarLink系统对乌克兰军方的支持令各国军队产生担忧,StarLink由于数量庞大的星座带来的高弹性卫星网络,改变了以往卫星通信的模式和缺陷,民企给战争做支撑的案例将在未来战争中成为必须要考虑的因素之一。可以推断的是,StarLink系统在战争中体现的巨大优势,将为其在世界范围内树立更多的敌人,未来针对该系统的攻击武器将逐渐面世。
5. 太空安全能力
太空安全能力方面,通常分为以下几个关键能力:太空态势感知能力、太空ISR(情报、监视和侦察)能力、太空作战武器能力。国际上太空安全能力主要集中在航天大国之间,但随着太空活动的重要性逐渐增加,部分国家也在努力追赶太空方面的能力,例如英国对太空的兴趣正在上升,并于2021年9月发布了第一个《国家太空战略》,2022年2月发布了第一个《国防太空战略》,而最新曝光显示,波兰将在明年采购2套法国军事卫星及地面站系统。
努力中的法国
2022财年法国用于太空军的预算金额为6.46 亿欧元,相较于欧洲其它国家,法国近几年较为重视太空军事领域的发展。
法国Aster X 2022演习没有受到俄乌冲突的影响,于2月24日至4月3日在图卢兹的太空城举行。Aster X 名字取自 1965年由 Diamant 火箭发射的第一颗法国卫星。这次太空威胁模拟演习完全由太空司令部主导,是第二次与法国航天局CNES 密切合作组织的演习。其目的是定义和测试空间态势感知领域的某些操作流程,并测试我们在紧急情况下的反应能力。
“Aster X”太空安全演习
在该次演习中,模拟了10000个物体的轨道种群,并插入了涵盖所有威胁范围的16个事件。连接所有工具和参与者的任务网络,包括网络司令部、军事情报(DRM,负责观测卫星)、军事通信局(DIRISI,负责通信卫星)、CNES、可信赖的运营商和外国参与者(其他4个国家)以及处理影响伽利略的模拟事件的欧洲对外行动服务处)。
法国太空司令部(CDE)、法国国家空间研究中心(CNES)各单位的代表以及空中客车、赛峰集团、阿丽亚娜集团、CS集团或 ONERA 等某些实业家的代表参加了会议。Aster X 2022 演习是一项重大活动,高级代表和欧盟委员会将向欧盟国防部长介绍欧洲在国防和太空领域的举措,特别是重点关注星座安全连接、太空交通管理和欧盟未来的安全与国防太空战略。
在随后对外公布的PPT介绍中,法国的太空卫星系统资源主要包括三部分,由CERES、CELESTE(2029)系统负责情报卫星能力,已经发射了两颗CSO光学/热观测卫星以取代老旧的Helios 2卫星,第三颗CSO(部分由德国支付和运营)即将发射。
通信卫星能力方面,Syracuse 4A和4B正在取代Syracuse 3系统,目前4A正调整到GEO轨道。4C卫星将于2029年推出。法国并通过与意大利联合运营Athena-Fidus及使用意大利的 Sicral 2 卫星获得其通信能力。在后续的ARES计划工作中,包括空间态势感知、主动和被动太空防御及指挥控制工具,包括太空C2卫星,太空行动演示卫星和新的太空态势感知雷达。在地面光学观测平台中,TAROT是法国研究部的望远镜网络,Graves、LeoLabs、WeTrack等公司提供太空资产定位能力。
CDE和CNES 还建立了一个名为LISA(陆军空间创新实验室)的实验室,用于识别和支持国防部感兴趣的项目,这些项目来自传统的航天制造商和新的航天公司。他以三个项目为例:用于军事连接对象的 MIL-IoT、用于模拟对手机动的 ExoOps 以及用于与空间C2相关的高性能计算的Nemesis。
有趣的是,在报告PPT的最后透露,法国CDE太空司令部每年还组织一次黑客大会,以寻找更好的想法和人才。
朝鲜半岛的“太空梦”
朝鲜半岛的两个国家依然在努力实现自己的“太空梦”,朝鲜方面,导弹测试不断增加,从导弹技术到火箭技术,该国家在展示自己的太空野心。
金正恩强调,朝鲜正“全面发展”太空能力建设,建议开发新的或改进的卫星运载火箭(SLV)用于作战用途的卫星。据朝鲜中央通讯社(KCNA)官方媒体报道,科学家们于周四在朝鲜西海卫星发射场成功地对高推力固体燃料发动机进行了静态点火测试。“这次测试的目的是验证基于推力矢量控制技术的大推力固体燃料发动机的所有参数。这次重要试验为研制又一新型战略武器系统提供了可靠的科技保障。”朝中社表示。导弹发动机的测试被认为是朝鲜发展其战略武器系统的五年计划中关键一步。
朝鲜西海卫星发射场卫星照片
12月19日据朝鲜中央通讯社报道,朝鲜进行了研制一颗间谍卫星的“最后阶段试验”,这将是朝鲜第一颗军事侦察卫星。
据国家航天局新闻发言人介绍,这次试验主要是为了评估卫星摄影和数据传输系统以及地面控制系统的能力。本次测试还验证了试验卫星高角度发射到500km高空后的最佳环境下各类相机的摄影控制指令和姿态控制指令,一台全色相机20m分辨率测试,两台多光谱相机、视频发射器和多个波段的发射器和接收器、控制设备和电池。据朝中社报道,此次测试确认了重要的技术指标,包括空间环境中的相机操作技术、通信设备的数据处理和传输能力以及地面控制系统的跟踪和控制精度。
不甘落后的韩国最近正在投入更多时间和资源来增强其太空能力。韩国在 2022 年投资于国家太空计划的 6.19 亿美元,于 6 月21日首次发射了自己的火箭 Nuri(KSLV-II),将一颗商业卫星送入轨道。韩国计划2023年将自己的第一颗间谍卫星发射升空。今年早些时候,该国航天局 KARI 也在猎鹰9号上发射了月球轨道飞行器。该公司制定了大胆的太空经济路线图,旨在创建新的太空机构 KASA。
朝鲜测试实验卫星图像
强大的美国
作为刚成立三周年的美国太空部队(USSF),2022年美国太空部队的预算为174亿美元,空军后续追加拨款9.3亿美元支撑太空部队的发展。2023 财年的预算高达263亿美元包括计划拨款10亿美元用于开发新的导弹预警和跟踪星座,该星座由多个轨道的卫星组成。而美国宇航局NASA在2023年获得253.84亿美元的支持,比美国太空部队略低。
2019年3月成立的美国太空发展局(SDA)于2022年10月1日移交给美国太空部队,作为与SDA关系密切的SpaceX公司随即推出服务军方和政府机构的“星盾”计划。在2022年年底,美国军方所有的军事卫星都已移交给美国太空部队。
2022年12月14日,美国在韩国平泽乌山空军基地启动了其在外国领土上的第一个太空部队指挥部。据驻韩美军称:“新单位的任务是协调该地区的导弹预警、定位导航和授时以及卫星通信等太空行动和服务”。
美国STARCOM 太空训练和战备司令部于12月5日至16日在科罗拉多州施里弗太空部队基地举办了有史以来规模最大的太空旗帜演习,有165名参与者演练了欧洲冲突的潜在战略。Space Flag 是太空部队的主要训练演习,部分基于空军的一系列红旗演习。除了 Space Flag 之外,STARCOM 还开始进行一系列“天空系列”演习。9 月举行了实弹电子战演习“黑色天空”(Black Skies),“红天”演习将侧重于轨道战,而“蓝天”系列演习将侧重于网络战。
美国新启动的太空望远镜
由美国新研制的RAAF 空间监视望远镜(SST),9月30日宣布在澳大利亚西澳大利亚州埃克斯茅斯Harold E Holt 通信站投入使用,该望远镜将加入美国、澳大利亚和其它盟国的太空物体跟踪网络。美国军队运营着全球最强大的太空监视网络,其中地基光电深空监视(GEODSS)系统在跟踪深空物体方面起着至关重要的作用,是空间态势感知任务的重要组成部分,由美国科罗拉多州彼得森空军基地Space Delta 2 负责跟踪轨道上的所有人造物体。Space Delta 2从由遍布全球的光学和雷达传感器组成的太空监视网络(SSN)接收位置跟踪数据。
除地基监视网络外,美国军队还运营着地球同步空间态势感知计划(GSSAP),通过多颗在轨运行的卫星进行空间监视。据监测数据显示,2020年美国GSSAP卫星多次进行在轨机动,实施观察其他国家卫星的行为。
美国太空司令部在太空中追踪超过47000个物体,太空部队在2022年计划将该部分职责移交给商务部,从而更多关注太空事件,聚焦太空作战能力。
有趣的是,美国NASA宇航局2022年成立了一个16名科学家组成的小组,对研究不明空中现象(UAP)开展深入研究工作。包括天体生物学、数据科学、海洋学、遗传学、政策、行星科学、以及美国宇航局退役宇航员斯科特·凯利Scott Kelly。该小组将由天体物理学家大卫·斯佩格尔领导,于10月24日对天空中无法识别的物体开展独立研究。据曝光资料显示,美国历史上发生多起难以解释的不明空中现象,包括类似于UFO的不明飞行物活动。
澳大利亚与日本
2022年1月18日,澳大利亚皇家空军成立国防太空司令部(DSpC),代表着澳大利亚正式建立太空部队。首任司令为空军副元帅凯瑟琳·罗伯茨(Catherine Roberts),该司令部负责进行战略太空规划,以及太空设施的设计、建造、维护和运营。澳大利亚宣称国防部已经认识到太空的重要性,将太空视为一个作战领域,与现有的海上、陆地、空中和网络领域并驾齐驱。
2022年3月17日,日本在府中空军基地成立约70人的第二个太空作战中队, 隶属于航空自卫队(JASDF),第一个太空作战中队于2020年5月18日成立,其任务是通过构建太空态势监测平台来保障和稳定太空,第二太空作战中队将驻扎在山口县防府北空军基地,主要负责监测电磁干扰对日本卫星构成的威胁,2023年人员将增加到100人。
太空司令凯瑟琳·罗伯茨在斯特罗姆洛山天文台
澳大利亚与日本在近几年军事领域的合作密切,在航天领域双方共同合作完成部分航天任务,并发展相应的太空安全能力。10月22日,两国签署了新的安全协议,内容涵盖军事互操作性、情报、网络安全、太空合作、后勤、执法和能源安全等一系列主题上的合作。
澳大利亚在太空司令部成立之初宣布,未来10年将投入70亿美元用于建设其太空能力,并加强与美国的联盟合作。由于澳大利亚在全球优越的地理位置,西方国家在澳大利亚建设多个太空监视雷达和望远镜网络,开展多个太空技术合作,在以往的太空能力中,澳大利亚能力主要依赖于合作国家。但今年早些时候,编号为JP 9102的招标合同显示,澳大利亚正在进行其有史以来最大的太空合同,包括建设2~4颗军事通信卫星、地面设施及全周期维护服务。
日本宣称已经拥有一套先进的反太空能力,可以应对空间碎片及航天器干扰。根据文件显示,2023财年日本预算拨款 840 亿日元用于资助与太空相关的防御活动和计划。这包括 189 亿日元用于 ASDF 购买该国第一台基于激光的空间监视测距设备。军方曾宣称2023年将开始运行太空态势感知系统(SSA)。
日本航天能力中包括民用和商业空间技术,例如具有明确军事用途的隼鸟号航天器。Hayabusa 2太空探测器能够向小行星发射“子弹”,形成一个“炸弹”坑,用于收集地下样本。
俄罗斯与印度
受俄乌冲突的影响,俄罗斯在2022年的太空活动聚焦在作战领域,在俄乌冲突中,由于民用卫星资源支援俄乌战场,俄罗斯多次发表声明宣称对该部分资源的攻击合法性。俄罗斯的航天领域同样受到一定的西方制裁影响,取消了多个国际航天领域合作。8月17日,俄罗斯发射Cosmos 2558间谍卫星,与美国间谍卫星USA 326在相同的轨道面上,2020年年初,俄罗斯的Cosmos 2542卫星就上演了在轨跟踪美国USA 245卫星的戏码。
直升式反卫星武器方面,俄罗斯于2021年11月份进行反卫星导弹试验,造成超过1500个轨道碎片,并对国际空间站的运行造成一定的威胁。印度方面也具备相同的能力,后者于2019年3月成功进行了类似试验。
卫星信号武器方面,俄罗斯拥有强大的电子战武器,曾协助他国多次捕获美国先进无人机。有证据显示在乌克兰和白俄罗斯之间的边界检测到大量GPS干扰,但根据估算,俄罗斯并没有将GPS电子战能力发挥到极致。导航系统作为军事中重要的支撑技术,有着非常重要的战略价值。目前世界上成熟的导航系统为:GPS、北斗、伽利略、格洛纳斯,而作为拥有格洛纳斯的国家俄罗斯,在俄乌冲突中所使用的Su 34及Su 25战斗机中出现依赖美国Garmin商业GPS的身影,这让世界对格洛纳斯卫星的定位能力或其终端产品能力提出了质疑,这也解释了为什么俄罗斯没有让GPS干扰工作发挥到极致的原因。
太空态势感知方面,俄罗斯依赖雷达及光学设备,曾号称优于美国监视能力,虽多次宣布要公开其太空物体数据库但目前为止未曾兑现。
2022财年,印度给太空部门(DoS)的预算为13.7亿卢布,主要分配给印度空间研究组织(ISRO),因为该组织正在建设未来载人航天飞行任务Gaganyaan以及太阳、金星探测计划。印度太空对抗能力由国防航天局(DSA)和国防航天研究组织(DSRO)承担,总部位于印度卡纳塔克邦班加罗尔,前者的任务是运营印度的太空战和卫星情报资产,后者在负责研发各类反卫星武器。2019年3月,印度曾进行反卫星武器ASAT试验,造成大量轨道碎片。
迫于中国太空领域的技术发展和进步,印度在不断提高太空方面的预算追赶,该国计划2023年进行首次载人航天任务,尽管该国部分航天能力受到专家质疑,但不得不承认印度近几年的经济增长速度非常快速,且具有航天建设成本低的优势。
可怕的SpaceX
SpaceX公司全名Space Exploration Technologies Corp.是一家美国航天器制造商、太空发射供应商和一家卫星通信公司,总部位于加利福尼亚州霍桑,其目标是降低太空运输成本以实现火星殖民化。
SpaceX公司的火箭回收技术领先全球,火箭回收技术带来的发射成本的降低,改变了火箭发射市场的游戏规则,StarLink星座的出现为火箭回收技术带来的“副产品”,SpaceX的其它业务包括猎鹰运载火箭、龙飞船、StarShip星舰等,主要目的为实现火星殖民。
StarLink低轨卫星互联网星座的推出,在国际上引起巨大的轰动,该星座数量庞大,技术先进,开启了低轨卫星通信的技术变革。
2022年1月,SpaceX与五角大楼签署了价值超过1.02亿美元的合同,通过太空火箭回收技术进行军事物资的点对点运输服务,该合同表明SpaceX的StarShip火箭,将可能用于未来战场的军事物资运输,火箭回收技术将为战争提供支持。
2022年12月份,SpaceX公司对外宣布成立“STARFIELD”项目,中文译名为“星盾”计划。该项目将正式依托于StarLink现有的低轨卫星互联网技术,使用更高级别的加密和安全技术,为军队及政府特殊客户提供服务,该服务代表该公司正式将低轨卫星互联网星座用于军事用途。最初该项目侧重于地球观测、通信和托管有效载荷。“星盾”计划的推出无疑给美国传统卫星情报公司Planet和MAXAR带来不利消息,未来SpaceX业务可能涉及光学情报领域,抢占该部分市场份额。
根据分析来看,“星盾”计划的出现并非突然,早在1月13日与6月19日,猎鹰9号火箭便分两批次发射8颗美国军事卫星,该8颗卫星极可能是采用StarLink总线技术为美国军方研发的技术试验卫星,包括通信与其它有效载荷试验。
SpaceX火箭外观对比
欧盟SST能力
随着太空物体的增加,空间态势感知能力变得尤为重要。欧盟SSA计划目前由15个成员国加入,主要分为三个部分:空间天气(SWE)、近地天体(NEO)、空间监视与跟踪(SST)。SST空间监视与跟踪能力为目前公认的太空重要能力之一,该部分能力依靠天基传感器、地基雷达、光学等先进设备,对太空物体轨道、数量及形状进行编排计算,以解决太空碰撞预警、太空非法机动等问题。
欧盟SST传感器分布
欧盟SST网络依靠欧盟成员国家40多个地面雷达及望远镜网络,为世界上先进的太空态势感知网络。2001年,ESA欧空局的空间碎片望远镜(ESA SDT)在西班牙特内里费岛的泰德天文台开始运行,该SDT站由蔡司1米口径Ritchey-Chrétien(里奇·克雷蒂安)望远镜组成,该望远镜配备视场约为0.7°的光学器件和高效数码相机。该望远镜可以探测和跟踪GEO物体,星等可达+19至+21(小至10-15厘米)。
欧洲太空碎片检测数据目前已经超过3万多块,但碎片碰撞的事件溯源,仍是难题之一。近几年太空碎片相撞的风险明显增加,各国在思考解决方案以解决未来日益严峻的空间拥挤问题。
ESA西班牙泰德天文台
太空安全政策、法规
随着太空活动的增加及太空风险的增加,目前国际上各国家都在倡议和平利用太空从事相关活动。2022年,太空安全受到联合国及各大航天大国的重视,相关会议及政策逐渐推进。
1. 直升式反卫星倡议
今年4月份,美国副总统哈里斯在访问加州范登堡的美国太空军基地时宣布,美国将暂停直升式反卫星实验,并迅速在联合国提出相关倡议。该倡议被西方媒体支持和追捧,并陆续有加拿大、新西兰、日本、德国、法国、英国、韩国七个国家加入该倡议。
直升式反卫星武器(ASAT)是针对卫星暴力摧毁的手段之一,往往采用导弹将太空中的卫星目标摧毁,会造成大量的太空轨道碎片。而作为最早进行直升式反卫星武器、进行实验次数最多的国家便是美国。美国的直升式反卫星武器试验可追溯到上世纪60年代,当苏联卫星发射升空后,美国军方一直在使用导弹测试该方向的武器,积累针对太空卫星摧毁的技术和经验。
1959年,艾森豪威尔政府就开展了代号为“Bold Orion”的导弹试验,由B-47等战略轰炸机多次向近地轨道的报废靶标卫星发射“Bold Orion”拦截导弹。该导弹1958年5月26日至1959年10月13 日期间进行了 12 次试射。
1962 年,时任国防部长罗伯特·麦克纳马拉 (Robert McNamara) 批准了开发用于反卫星任务,部署了携带核战斗部的“Nike Zeus ”导弹,用核爆炸攻击低轨卫星。美国空军则以“PGM-17A”导弹为基础发展核反卫星导弹。
1985年9月13日,一架经过改装的F-15战斗机在约11.6公里高度,发射ASM-135反卫星导弹,成功击落距离地面552公里的太阳观测卫星。
2008年的“燃霜”行动中,美国海军动用宙斯盾巡洋舰发射“RIM-161”反导拦截导弹,击毁了一颗报废美国侦察卫星USA 193。
根据历史统计数据来看,美国所实施的ASAT测试活动时间远远早于其它国家,并且测试次数为国际最多,但美国在形成ASAT能力之后,逐渐缩减其每年的测试活动,并摇身一变成为“天使”角色,无疑是想借助国际力量限制其它国家在该方面的能力。反卫星武器技术方面,ASAT只是众多能力之一。反卫星武器主要分为以下几种:一是直升式反卫星武器,包括使用导弹等硬杀伤手段摧毁在轨卫星目标。二是电子信号干扰式反卫星武器,典型代表为美国L3 Harris为美国研发的Block反卫星武器系统,该系统经过不断升级换代,已经日渐成熟。三是太空高动能武器,包括激光、释放武器、电磁、物理抓取等手段在太空中实施目标破坏行为。美国近几年一直在大力发展该部分能力,美国X-37B轨道飞机作为世界上最神秘的飞行器之一,近几年多次往返太空执行神秘太空轨道任务。最近一次的飞行任务中,该航天器在轨飞行908天21小时,于2022年11月12日返回。据悉,美国陆军定向能系统集成实验室已成功测试50千瓦级激光武器和300千瓦级激光武器。
近几年,美国在外太空能力发展方面逐渐清楚,“限制”比发展更能快速遏制其它国家的能力,且随着低轨卫星星座的崛起,该部分能力的攻击效果受到限制。
2. 太空政策优化进程
1967年发表的《外层空间条约》已经诞生了50多年,随着太空活动的日益增加,该规则已经不完全适用于今天的太空活动。太空活动往往伴随着军事目的,地缘政治问题不断影响着国际之间的太空合作。俄乌冲突后,俄罗斯正计划退出国际空间站活动,而美国国会禁止美国宇航局与中国太空活动开展合作,伽利略导航系统的研发之初也有我国的参与,但最后仍然被迫退出而研发出我国自己的北斗系统。
美国提出的《阿尔忒弥斯协定》(Artemis Accords)描述以1967年《外层空间条约》为基础的共同原则愿景,以创造一个安全和透明的环境,促进全人类进行探索、科学和商业活动。目前已有21个国家签署了《阿尔忒弥斯协定》。
中国在外太空安全方面一直未停止努力。2008年,中国和俄罗斯向联合国裁谈会提交了《防止在外空放置武器、对外空物体使用或威胁使用武力条约》(PPWT)草案,并根据各方反馈于2014年作了更新,草案受到多个国家支持。我国希望各方展现政治意愿, 以PPWT为基础启动谈判,早日达成防止外空武器化和军备竞赛的国际条约。2014年,中国与俄罗斯等国共提出“不首先在外空部署武器”决议并获得高票通过。然而美国针对该项提议进行各种“规避”,并在后续提出了停止直升式反卫星倡议,
当前国际有限的轨道、频率资源,正在以国际电信联盟以先到先得的方式进行分配,这导致国际出现争夺相关资源的局面,而对于后入者造成的困境难以解决。以StarLink卫星互联网星座为例,该星座数量庞大占用的轨道资源、对天文观测带来的挑战以及对未开通服务的国家造成的影响,值得国际开展相关讨论。
根据联合国大会第 76/231 号决议,通过规范、规则和负责任行为原则减少空间威胁的不限成员名额工作组于2022 年 2 月 7 日至 9 日在联合国日内瓦办事处万国宫召开了组织会议。第一届会议于2022年5月9日至13日举行。第二届会议将于2022年9月12日至16日举行。在设立不限成员名额工作组之前,大会在其第 75/36 号决议中请秘书长征求会员国对进一步制定和实施负责任行为的规范、规则和原则以及关于减少对外层空间的误解和误判的风险,该工作组的成立无疑会给停滞不前的太空安全规则提供动力,尽管很多问题难以实现国际各国的共识。
中国在该工作组发表的声明表示:防止外空军备竞赛是关键前提为了和平、安全和外层空间的可持续利用。无论是从历史的角度还是从现实的角度来看,这种武器的根本原因是超级大国企图称霸外层空间。这是一把达摩克利斯之剑长悬在外太空上空。虽然冷战在30年前就已结束,某大国仍固守冷战思维,不断奉行单边战略优势并授权更多的空间计划和操作来主导外层空间。它奉行“太空主导”战略,宣布外层空间为作战领域。它还建立了太空部队和太空司令部,并合并了商业太空企业进入他们的太空作战系统。此外,经常进行太空武器试验和军事演习;军事同盟的建立是为了加强太空战备。同时还建立了一些其他太空大国专用的太空军事机构,以提高其太空部队的能力。肯定军事政治集团甚至将外层空间定义为集体行动的作战域防御条款适用。这些举措清楚地表明,太空武器化和军备竞赛及其对全球战略的负面影响稳定,以及对太空和平与安全的长期损害。
可预见的是,国际太空安全将逐渐受到国际社会重视,并未可持续发展提供策略和规则。无论国际太空政策未来如何发展,始终应保持服务于国际各国的利益基础,共同利用太空空间给人类未来带来便利的目的。
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