“沉默咆哮者”升空 美国天基作战系统新动向.pdf

博览太空探索9月1 0 日，美国宇宙神5 5 5 1 型火箭在卡纳维拉尔角太空军基地点火升空，经过约6.5 个小时飞行后，将3 个载荷送入预定轨道。这次保密任务代号是NROL-107，部署载荷被称作“沉默咆哮者”（Si l e n t b a r k e r）卫星系统，标志着美国天基作战系统部署进入新阶段。美国军情部门合作“沉默咆哮者”的前身是美国空军的“天基空间监视系统一后续”项目。由于2 0 1 0 年发射的用于观测太空物体的“天基空间监视系统”Block10卫星在2 0 2 0 年寿命到HRO*SILENTBARKER*USSF期，美国空军需要开发新系统，并强化监视太空物体的能力。与此同时，美国国家侦察办公室（NRO）对地球静止轨道的光学侦察卫星产生了兴趣，恰逢美国空军需要补发1 颗光学空间态势感知卫星，因此两者一拍即合，将项目合并为“沉默咆哮者”当时任务仅招标了1 次发射。这颗卫星在2 0 2 2 年7 月运抵卡纳拉维拉尔角，准备发射，但遭遇了异常情况，随后被退还给制造商。虽然美国太空军和NRO都未公布制造商，但外界通过合同分析，可以确定L3哈里斯公司是承包商之一。值得注意的是，美国国家侦察办公室在发射前公布了整个“沉默咆哮者”项目规划：整个天基卫星系统分3次发射建设，第一次是NROL-107任务，力争在2 0 2 6 年具备完善的作战能力。根据美国政府总审计署发布的信息，到那时，预计“沉默咆哮者”项目总耗资将达到9.9 4亿美元。根据NROL-107任务的招标要求，将把载荷送入一条远地点高度36101千米、近地点高度3 5 47 1 千米、倾角0 度、周期2 4小时的地球静止轨道。宇宙神5 5 5 1 型火箭最多可将3850千克载荷送入该轨道。最终，UNITEDSTATESSPACEFORCE发射任务徽章是一只狐狸卫星将定点于东经1 0 5 度。由于这次发射将3 个载荷送入轨道，分别编号USA-34、U SA-3 47 和USA-348,说明该项目首次部署的不仅是1 颗具有空间态势感知和对地遥感功能的静止轨道卫星，而是能够协作观测的多星组合体。预计后续发射的两次“沉默咆哮者”大概率也是类似的多星系统，其卫星数量将远远超过目前在轨部署的“静止轨道空间态势感知”项目、“快速在轨空间技术评估环”项目等。美国国家侦察办公室在发射前表示，NROL-107任务载荷可以提供“人道主义服务”，暗示至少1 颗卫星拥有较大口径的光学成像系统，可以提供较大幅宽的中低分辨率广域成像。虽然其前身“天基空间监视美国“天基空间监视系统”运作示意图SPACEEXPLORATION 2023.111 61太空探索博览美国太空军希望发展一套空间监视系统，密切监控他国卫星，并在他国卫星开始实施机动时予以限制和封锁。这应该是对“沉默咆哮者”项目“羁押”功能的较合理解释。鉴于静止轨道上的小型立方星亮度很低，在地面望远镜中几乎无法被成像，因此这些小卫星是相对“隐形”的存在，可以很方便地被部署到对美军空间资产有威胁的他国卫星附近。换句话说，美军这套系统在理论上可以实现对地球静止轨道的“绝对掌控”，甚至可以发展为“静止轨道全面摧毁系统”的原型。至于“沉默咆哮者”项目载荷，有分析认为，主要是配置大口径光学越来越多的航天器恐将成为空间监视目标系统”Block10卫星使用了转台，以便跟踪太空目标，但要想实现静止轨道对地成像，更大口径的光学成像系统是必不可少的，转台可能并不适用。再联系到2 0 1 1 年发射的USA-224“增强成像系统”卫星上使用了超敏捷平台，外界推测，NROL-107任务载荷也应用了该技术，以获得便捷的对地/对天快速指向切换能力。“沉默咆哮者”的运作方式成像系统的超高敏捷、超高稳定、超观察、获得高分辨率图像的技术判读高精度卫星，用于实现对静止轨道的类卫星不同，“沉默咆哮者”中的监广域跟踪和监视，并负责高水平遥测视卫星很可能是用于轨道测量的小卫遥感。这类卫星作为整个系统的中枢，星。众所周知，美国太空军对一些静能够在形势较缓和时期进行对地光学止轨道上的高机动卫星（如俄罗斯的观测。“奥林匹斯”-K）十分忌惮，认为一些载荷适配器作为机动中枢，这些卫星将在特殊情况下对美国重要携带更小的卫星，实现地球静止轨道空间资产（如宽视场预警卫星、核爆巡航。必要时，这些载荷适配器也可伽马射线监测卫星、下一代红外情报以携带侦察载荷，充当系统中更低一收集与预警卫星、L波段战略广播增级的空间态势感知卫星。挂在载荷适强通信卫星等）形成重大威胁。因此，配器上的小卫星采用敏捷体制，具有美国太空军的盖特林将军公开表示，“沉默咆哮者”项目是“威慢”战略的一部分。这也是美国首次明确公开“静止轨道威慢系统”。盖特林将军对“沉默咆哮者”项目的任务进行了生动描述：“了解静止轨道上的情况，羁押可能有威胁的卫星。”与此同时，美国国家侦察办公室将该项目描述为“看门狗”（Watchdog）。其实，“沉默咆哮者”的英文名字由代表监视、防御的“Silent”和代表威慢、进攻的“Barker”两部分组成，显示该项目将部署不同功能的卫星。外界认为，与传统上专注于抵近载荷适配器部署多颗小卫星示意图6212023.11SPACEEXPLORATION博览太空探索高机动性能，主要用于抵近美国太空军认定的“有威胁卫星”，实现“看门狗”的功能，甚至策略更激进一些，抵近“有威胁卫星”并在其上面布置超小型刀片状设备，实施寄生式监控和破坏。总而言之，“看门狗”的含义意味着，该系统能够提供对“有威胁卫星”的预警能力，弥补常规地基和低轨天基态势感知系统对高轨道监测能力较弱的缺点，同时有望实现对高轨高机动目标的威慢和“羁押”，限制他国卫星机动，减少其对美国天基资产的威胁。打造静止轨道“奇兵”提到美国太空军的高机动性高轨道作战系统，就不能回避ESPA，全ESPA环卫星部署小卫星示意图称为“渐进增强型一次性运载火箭次级载荷适配器”，是由诺格公司研制的环形结构，主要材质是钛合金。ESPA又被改造为卫星，称为ESPA环卫星，比较著名的有月球撞击坑遥感与观测卫星等。相比ESPA这种无动力结构，ESPA环卫星改装时仅添加了推进系统和电子元器件，结构相当简单，适合大批量生产。该卫星平台结构紧凑，高仅6 1.5 厘米，直径1 5 7.5 厘米，每个端口可携带1 8 1 千克载荷，总携带载荷质量达1 0 8 6 千克，根据配置不同，拥有每秒40 0 8 0 0 米的速度增量，工作寿命1 6 年。同时，它可以在侧面挂载6 1 2 个小型载荷，包括可分离式和不可分离式。美国太空军对ESPA环卫星的“弹性”构架十分器重，以此为基础结构，启动了多个航天器项目。这些任务一般搭配美国新一代空间资产发射，因此NROL-107任务大概率也携带了ESPA环卫星，辅助搭载所谓“抵近敏捷卫星”。这些ESPA环卫星一方面可以作为新型空间试验载荷的运行平台，另一方面，可以通过携带小型抵近敏捷卫星，作为美国空间资产的“护卫力量”。第一颗美国军用ESPA环卫星“老鹰”（EAGLE，学名全称是“渐进增强型一次性运载火箭次级载荷适配器改装静止轨道试验”）的任务就证明了这两条。“老鹰”携带了新体制逆合成孔径激光雷达，进行原理验证。该雷达可以获得分辨率远远超过光学系统衍射极限的图像，被宣传为“空间态势第一颗美国军用ESPA环卫星“老鹰”执行任务示意图SPACEEXPLORATION 2023.11163太空探率博览柯伊伯带小天体还要暗弱的小卫星。不过，这种对抗手段要求静止轨道空间态势感知能力达到全新的水平，而美国太空军为了对抗这种由自己提出的战法，研发了“沉默咆哮者”系统，防备他国的高机动小卫星抵近自己的天基资产。值得注意的是，ESPA环卫星具有轨道组装能力，被比喻为“超大型空间无人机蜂群”，可以通过一套机械臂实现轨道组装和分离，打造更加灵活、有“弹性”的静止轨道空间架构。因此，ESPA环卫星被美国太空军视为未来空间作战系统的中坚力量美军利用载荷适配器和小卫星开展空间自动导航与定位试验和根本手段，又拥有极强的空间数据感知对抗规则的改变者”“老鹰”又释放了一颗美国空军实验室研发的小卫星，被认为是小型抵近空间态势感知卫星的原型星。因为这颗小卫星应用了专门适配ESPA环卫星的1 3 0 千克平台，而该平台首次应用是2 0 1 4年发射的本地空间自动导航与定位试验卫星，帮助试验卫星实现了对火箭4米尺寸末级的跟踪与成像。这款平台具备40 0 米秒的速度增量，可以在分离后8 年内依靠自主推进系统严格维持静止轨道。ESPA环卫星可以和挂载的次级载荷之间实现电力、数据交联，配置的太阳翼在任务开始时具备1 2 0 0 瓦功率，并通过总线分配给载荷9 5 0 瓦。ESPA环卫星还配置有9 6 安时的锂离子电池，对于干重不到5 0 0 千克的卫星来说，算得上电力充沛。ESPA环卫星还配置有3 6 吉比特容量硬盘，又具备直接对地2 5 6 千比特/秒以及对美军通信卫星1.6 兆比特/秒的通信传输速率。借助1 5 5 3 B总线、通用数据链接口等，ESPA环卫星还实现了各个载荷之间的数据互联互通，也就是说，如果某一颗ESPA环卫星挂载了一些空间态势感知载荷，那么每个载荷都能获取其他载荷的观测结果。如果爆发太空战，ESPA环卫星可以挂载较大口径的光学成像系统，前出到安全位置，并实时将数据引导到小巧的“杀手卫星”上。由于距离太远，地基系统恐怕很难发现这些比配置大型太阳翼的ESPA-HP环卫星示意图整合能力，对于竞争者来说，是极其棘手的存在。未来，更强大的ESPA-HP环卫星将进入太空，携带电推进系统，从而极大地提升载荷携带量和寿命。甚至有的航天单位提出构想，基于6412023.11 SPACEEXPLORATION博览太空探索ESPA-HP环卫星，研制配备超大型柔性太阳翼的电推进航天器。进一步追求不对称优势美国太空军不仅希望大量部署ESPA环卫星，随着“沉默咆哮者”系统建设进程，主要用于平常时段空间目标探测的地球同步空间态势感知计划（GSSAP）卫星也正在实现性能提升。第一组GSSAP卫星于2 0 1 4年发射，今年退役。第二组GSSAP卫星在2 0 1 6 年发射，目前仍然在静止轨道上持续巡航。今年上半年，第七颗和第八颗GSSAP卫星的订单已授出。前两组GSSAP卫星均由配备4米整流罩的德尔它4M+火箭发射，而更新的GSSAP卫星发射任务则选择了配备5 米整流罩的宇宙神5 5 1 1型火箭，表明新卫星很可能使用了新体制载荷。外界认为，这种载荷就是“老鹰”曾测试的新体制逆合成孔径激光雷达，有望显著增大新型GSSAP卫星对空间目标成像距离，“杀手卫星”作战想象图美军正在积极推动地球同步空间态势感知计划卫星部署也会提升对手对抗难度。在此之前，美国曾提出过更多的太空战概念设想。比如，X-GEO概念企图在比静止轨道更高的空间部署打击力量，从“墓地轨道”到地月空间都属于其影响范围，甚至2 0 2 2 年发射的为绕月空间站探路的“顶石”卫星也要验证在月球轨道作战的相关技术。配合X-GEO概念，美国太空军希望在高轨道部署低可探测性卫星，辅以各种消光消红外技术，尽可能降低卫星被探测到的概率。在X-GEO概念中，“墓地轨道”是重要的作战环境，“杀手卫星”将隐藏在众多废弃航天器中，或者伪装为废弃卫星，伺机发动攻击。无论如何，美国在静止轨道上的投入力度越来越大，无论是正在试验的新体制逆合成孔径激光雷达系统、刚发射的NROL-107任务载荷，还是未来的可组装式ESPA环卫星，都代表着美国为争夺空间霸权而不遗余力。与此同时，美国遍布全球的地面站可以及时操作卫星进行攻防行动。“半人马座”系列上面级又提供了强大的轨道“直送”能力，极大简化了部署静止轨道卫星的复杂度，使得ESPA环卫星之类的小卫星进入静止轨道变得更加方便，令静止轨道变得更加“危机四伏”。在这种背景下，一些更加强力的太空威慢系统逐渐浮现，“沉默咆哮者”项目的“威慢”概念正是美国进一步扩展太空霸权的明显体现。责任编辑：高辰SPACEEXPLORATION2023.11165