2024年8月,联合空中力量能力中心发布文章《战场演变:联合空中力量在当代冲突中的作用》,文章指出,本文探讨了联合空中力量在现代战争中不断演变的作用,强调其在实现战场战略目标方面的关键作用。文章考察了空中能力的整合,以应对新兴技术和日益激烈的作战环境带来的挑战和机遇。讨论强调了北约需要调整其战略,增强互操作能力,并投资于尖端能力,以在当代冲突中保持优势。本文就联合空中力量如何继续塑造未来战争格局,确保北约在不断变化的全球安全格局中保持有效性提供了重要见解。
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编译 l 所长007
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一、介绍
互联互通的增强显著改变了战争方式,使其在物理、虚拟和认知维度上呈现出更加多样的作战手段和更快的作战速度。互联互通一直以来以各种形式存在,用于传递指挥官的命令和获取战场情报,但当前的作战环境需要贯穿所有五个领域的分布式、多样化路径,以支持具有足够敏捷性和弹性的数据流,从而实现卓越的决策周期。物理和虚拟维度的互联互通扩展并改进了指挥与控制 (C2),并加速了情报、监视、侦察 (ISR) 和目标定位周期,最终加速“观察-定位-决策-行动 (OODA)”循环,从而实现对敌方的认知优势。
乌克兰战争凸显了廉价易制技术以及分布式节点的扩散,这些技术旨在实现非对称作战效果。乌克兰正在利用分布式和连通性这两个概念,在与规模更大、资金更雄厚的对手的对抗中取得成功,展现了战场的演变。尽管乌克兰可能为了自身的生存而迅速采用了商用现货 (COTS) 能力,但北约必须认识到,这些趋势不仅适用于当今的战争,而且从乌克兰汲取的教训将被当前和未来的对手以颠覆性的方式在全球范围内应用。为了保持竞争力,北约必须积极创新整合互联分布式传感器和节点的能力。虽然跨所有领域的连通性至关重要,但本文将重点探讨北约新兴领域——网络和太空——的增强将如何推动战场的演变。
二、乌克兰的商业能力
自2022年俄罗斯入侵乌克兰以来,双方均已将商用技术重新用于指挥与控制 (C2)、情监侦 (ISR) 和动能作战。面对实力更胜一筹的空军,乌克兰利用小型且价格实惠的商用无人机系统 (UAS) 进行情监侦 (ISR) 和打击,从而能够以非对称方式部署大量可消耗且难以瞄准的作战能力。其价值主张显而易见:尽管小型无人机系统单个性能不如当代军事能力精良,但大量部署后,它们能够发挥类似的作战效果,同时降低自身部队的风险。由于成本和对部队的风险降低,这类新型空中力量成为一种可扩展的作战手段,能够有效发挥作用。除了小型无人机系统之外,俄罗斯和乌克兰都已将商用技术应用于互联互通。在网络空间领域,一个鲜为人知的发展是将普通智能手机融入到情监侦 (ISR) 和目标瞄准周期中。
据美国陆军训练与条令司令部G2称,智能手机已被用于众包无人机系统(UAS)路径跟踪、汇总通用作战图(COP)数据、辅助反击瞄准以及揭示敌方作战序列。智能手机的普及性极大地促进了分布式传感器网络的发展,因为它可以将实时数据发送到照亮战场的处理存储库。乌克兰开发了专门的软件应用程序,可以收集公民关于俄罗斯无人机系统目击事件的报告,军队可以利用这些报告预测敌方无人机系统的可能轨迹,从而为防空系统提供预警。此外,公民还通过智能手机应用程序报告敌方部队的集结和调动,从而加快了军队的情报、监视与侦察(ISR)和目标识别周期。“Liveuamap”(实时通用感知地图)是一个移动地理空间平台的例子,它利用人工智能对公民和军事用户提交的数据进行分类,以构建统一的通用作战图(COP)。还有一些更精巧的武器系统也可以将情报、监视与侦察(ISR)收集工作同样地贡献给目标识别周期和通用作战图(COP),但没有哪个比普通智能手机更分散、更经济高效。
然而,乌克兰并非唯一一个拥抱智能手机的国家。驻扎在前线附近的俄罗斯军队一直在使用手机和平板电脑记录乌克兰炮火的声音。通过至少三个智能设备上的麦克风,他们可以探测声波到达每个麦克风的时间延迟,然后将数据传输到一个集中系统,从而对炮火来源进行三角定位。从概念上讲,这种能力以前在战场上就已存在,但并非通过如此商用的媒介,或以如此灵活的方式在几分钟内造成破坏性影响。
随着双方在战场上继续使用智能手机,对作战安全(OPSEC)的担忧只会加剧。2022年3月,瓦格纳集团截获了十几个英国国家代码电话号码发出的信号,这些号码试图连接到乌克兰腹地附近的手机信号塔。这些信号使俄罗斯得以锁定目标,导致30枚巡航导弹击中了乌克兰的一个训练设施。甚至有报道称,俄罗斯无人机系统模仿手机信号塔进行监视。显然,更高的连通性可能会导致拦截和利用此类信号的相应行动。
除了增强网络空间连通性以改善情报、监视和侦察(ISR)和目标锁定周期外,乌克兰还利用“星链”(Starlink)等卫星通信系统来维持指挥与控制(C2)和情报、监视和侦察(ISR)。尽管俄罗斯试图发动网络战和电子战,但“星链”系统仍提供了弹性连通性,在地面基础设施或其他卫星服务不可用或被拒的情况下仍能维持服务。这种连通性维护了乌克兰的战术、战役和战略OODA(统一行动分析)循环,从而提高了决策的敏捷性。
战术上,乌克兰设计了通过 Starlink 从其无人机系统传输的实时视频进行实时瞄准、炮火修正和战斗损伤评估 (BDA) 的方法。通过使用卫星通信进行超视距瞄准,乌克兰取消了一个仅仅充当在过去使用双筒望远镜的观察员和炮兵团队之间传递信息的中介机构的单位,将其一个瞄准周期从 20 分钟缩短到 1 分钟。它完美地展示了空中、太空和陆地领域如何在前线附近相互同步作战,同时依靠任务式指挥的概念。操作员了解他们的目标,并且能够协调三个领域的战术责任以产生效果,而无需上级总部的干预或支持。
增强的连接性也会加速战术层面以上的 OODA 循环。与乌克兰的移动应用平台类似,野战部队开发了分布式网络路径,将更新的战场图像和 BDA 传递给更高级别的指挥规划人员。增强的态势感知能力使作战层面的指挥官能够进行敏捷决策,从而不断进行观察和定位。最后,在战略层面,通过 Starlink 实现的弹性连接能够以公民更常用的方式维护互联网接入。用美国国防创新部门官员的话来说,它“彻底摧毁了(弗拉基米尔)普京的信息战”。在战争初期,俄罗斯始终无法让泽连斯基总统噤声,因为大多数乌克兰人都能够获取足够的新闻来保持对周围环境的态势感知。他们最终也能够进行日常生活的基本功能,例如与朋友和家人的交流。然而,在被封锁且缺乏星链连接的城市,许多居民被俄罗斯人错误地说服,认为乌克兰本身已经不复存在,这让人不禁想到,如果没有卫星通信,将会发生什么可怕的事情。
当能力分布在众多资产上时,它们会变得更难被瞄准。Starlink 的弹性源于其分布式特性,即在低地球轨道 (LEO) 上发射一组“价格实惠”的小型卫星(不到 50 万美元),取代了在地球静止轨道(GEO)上停泊的大型单颗卫星(每颗 GEO 卫星 1 亿至 4 亿美元)。这种通过分布建立弹性的概念与许多小型商用 UAS 的出现相似,这些 UAS 实现了历史上数量较少、更精良的空中平台所能提供的相同效果。Starlink 的快速部署、机动性、低成本和广泛可用性证明了在现代战争中利用商用技术保持决策周期优势的优势。尽管遭到干扰,但由于其分布式架构和在受到挑战时敏捷的反应,Starlink 在竞争激烈的电磁环境中仍保持了弹性。
虽然乌克兰使用 COTS 技术带来了立竿见影的效果,但他们的部队在进入先前由俄罗斯控制的地区后确实遇到了卫星覆盖范围的限制。Starlink 已调整其卫星覆盖范围,以停用俄罗斯占领区的服务,从而阻止俄罗斯军队使用卫星通信。不幸的是,此举在乌克兰人进入这些区域后引发了麻烦。Starlink 说到底是一家私营公司,没有最新的情报和态势感知能力,因此无法立即恢复对解放区的服务。当一些乌克兰士兵推进到这些解放区时,他们发现自己与 Starlink 的连接断开了。这种“灾难性”的连接中断导致一些人感到恐慌和困惑,他们开始拨打求助热线以了解情况。因此,北约可以扩展同样的分散能力概念,以连接传感器和射手,但要达到能够利用32国联盟资源的规模。北约国家不必仅仅依赖战术控制之外的商业服务,而是可以整合自身强大的低地球轨道(LEO)星座,以补充星链(Starlink)等商业服务。这些集成网络将使其他四个领域现有的网络传输方式更加多样化。一个新兴的例子是美国太空发展局(SDA)的“扩散式作战空间架构”(PWSA)。
三、美国太空发展局的 PWSA
近期对低地球轨道卫星的投资是公共和私人领域的一个重要趋势,而 PWSA 就是军队拥抱这一趋势的一个例子。在太空领域,扩散卫星星座的定义是部署大量相同类型的有效载荷或系统来执行相同任务。具体而言,低地球轨道的扩散星座提供全球持续覆盖,并利用其相对较低的高度来最大限度地降低延迟和功率要求,而不会牺牲覆盖范围。PWSA 将增强连接性,以加快目标瞄准和 ISR 周期,并通过其分层架构增强 C2。每一层都对应于 PWSA 执行的一项功能。这七个层包括传输层、跟踪层、保管层、战斗管理层、新兴能力层、导航层和支持层。总的来说,这七个层将提供的一些具体示例如下:
战术数据链的低延迟数据传输,例如 Link-16,
探测和跟踪先进导弹威胁,包括高超音速导弹,
除了对时间紧迫的陆地和海上目标进行视距监视之外,
对联合全域指挥与控制(CJADC2)的太空贡献等等。
SDA 正在通过敏捷螺旋模型实施每一层,以两年为一个阶段快速推进采办周期。这种积极进取的方法高度重视保持部署进度,以最大程度地减少向作战人员交付能力的延迟。这是因为,对于历史上昂贵的非分布式太空能力而言,从设计到发射的时间意味着,到卫星投入使用时,战场可能已经发生了变化。用他们的话说,他们优先考虑两年一个阶段的时间表,以便现在就为作战人员部署一款“足够好”的产品,而不是冒险等到太晚才找到完美的解决方案。
随着新兴和颠覆性技术的引入,不断设计和发射的卫星星座能够快速响应战术作战人员的需求。与依赖寿命至少15年的卫星不同,扩散式低地球轨道(LEO)星座中的小型卫星通常寿命为5年,并且就PWSA而言,在此期间还具备在轨升级的能力。较短的寿命乍一看可能有些负面,但这些星座的持续卫星补充(即重建)提高了在轨灵活性,因为这些新架构的设计具有可扩展性、模块化和可升级性。
扩散式卫星星座提供了一种弹性方法,可以获取并传递与时间相关的协调作战方案 (COP)、情监侦 (ISR) 和目标数据以及视距外的整体指挥与控制 (C2)。由于这些星座分布分散,用户在任何给定时间始终能看到多颗卫星,因此它们也更能抵御电磁干扰。对于 PWSA 而言,传输层中的每颗卫星都配备了多条链路和有源相控阵天线,以便与机载、地面或海上资产进行弹性连接。该传输层是其他 PWSA 层所依赖的网络骨干,因此其弹性至关重要。该层中的每颗卫星还通过光通信终端与邻近卫星进行交联,这些终端本身就具有抗射频干扰的能力。在网络安全方面,SDA 正在实施零信任框架,以最大限度地防范恶意网络行为者。最后,由于需要摧毁的卫星数量众多,大量低价值资产的分布可以阻止针对卫星的动能效应。
很难低估像PWSA这样的低轨卫星星座的激增对北约情报、监视与侦察(ISR)系统的影响。随着战场形势的不断演变,北约必须加快决策周期才能跟上步伐。通过PWSA等可互操作的媒介将传感器实时连接到射手,防空系统操作员可以更快地接收警告和提示,目标可及的空中信息收集也可以更快地传达给战术规划人员。随着数据吞吐量在战场上变得越来越重要,激增的低轨卫星架构凭借其低延迟和持续覆盖的优势,提升了连接性。虽然乌克兰已经利用小型无人机、智能手机和星链卫星创新了获取实时ISR的能力,但像北约这样庞大的联盟,可以在更大规模上实现同样的目标,同时充分利用所有五个领域。
与情报、监视与侦察(ISR)优势相对应,将太空融入指挥与控制(C2)也为这一关键功能提供了稳健性和时效性。目前,北约通信通过地面视距跨越不同域。即使使用空中力量,由于地球曲率的原因,其范围也可能限制在约600公里。然而,态势感知和决策需要作战中心、指挥官、战地部队以及可能跨越更远距离的空中和海上平台之间的互联互通。通过像PWSA传输层这样的分布式网络,指挥与控制(C2)可以分散到更远的地方,以方便任务指挥,类似于乌克兰利用卫星通信在更短的时间内将其传感器连接到射击手的方式。由于传输层的架构具有互操作性,即使其卫星使用最先进的链路技术,也存在机载网关,可以将多个数据链路转换为最终用户所需的格式。换句话说,由于卫星上进行了格式转换,使用传统卫星通信设备的地面部队仍然可以连接到传输层。然后,传输可以通过多种路径,通过与其他卫星进行交联,最终到达最终目的地。最终,只要保持连接,作战人员无需关心数据需要多少次重新格式化、交联、下行传输或穿越不同的轨道平面和区域。互操作、即插即用的方法是促进跨域互联互通和避免技术瓶颈的最佳途径。
为展现其对互操作性的承诺,SDA 已首次成功演示了 Link-16 卫星轨道到地面连接。通过为地面、海上和空中平台提供持久且弹性的卫星网络,实现跨域和超视距共享 Link-16 数据,由此带来的战术连接增强应能加快战术决策周期,类似于乌克兰通过星链 (Starlink) 将其小型无人机系统 (UAS) 的 ISR 信号馈送连接至炮兵连的做法。接下来,SDA 将与北约伙伴在演习中测试 Link-16 卫星连接,目标是不久后实现 Link-16 的全球覆盖。
四、结论
当代冲突的特点是决策周期不断加快,通过分布式和多样化的网络路径,从传感器到射手的时间显著缩短。乌克兰已设计出创新方法,扩展其情报、监视和侦察(ISR)能力的覆盖范围,以便利用小型无人机系统(UAS)和智能手机进行观察和定位,同时寻找新的商业媒介,从地面和太空指挥与控制(C2)进行决策和行动。北约必须通过整合分布式网络来扩展这些概念,以增强稳健的实时连接。当通过可互操作的分布式架构将C5ISR集成到所有五个域中时,才能实现最佳的弹性。对乌克兰而言,这意味着通过普通智能手机和星链(Starlink)实现情报、监视和指挥与控制(ISR)连接。对北约国家而言,这可能是扩散低轨卫星星座,作为连接传感器、射手和指挥与控制链路的一种手段,从而显著加快情报、监视和瞄准周期。北约的能力和理论能否领先于对手进行创新,并成功适应战场的这种演变?还是北约将继续依赖传统的、集中式的、可能造成瓶颈风险的作战流程?
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