国外苹果id小火箭
在俄乌冲突中,星链和鸽群卫星系统这些小卫星组成大型商业星座,为乌克兰军队提供了通信、侦察之类的功能。它们的表现意味着,超大星座已经登上了战争舞台,成为一个不可忽视的战争工具。那么小卫星组成的超大星座到底会如何影响战争形态呢?
超大星座的出现,和小卫星技术的成熟是有直接关系的。美国军方一直想要建立覆盖全球的庞大星座,供通信或者侦察之用。早在21世纪初,美军就启动了一个称为“未来成像结构”的星座计划,打算投入250亿美元巨资,部署一个可见光星座和一个雷达星座,对全球形成15分钟重访周期。然而这两个星座最后全都因为经费超支、技术不能满足要求下马了。
其实现在看来,这两个星座的指标都不算太高。但在当时,因为相机和合成孔径雷达(SAR)的小型化工作还没有做到位,所以波音、洛·马、雷声这样的国防工业巨头出面也没能解决问题。“未来成像结构”一再重组,也没有实现设计指标。
但是2010年以后,相机和雷达的小型化、低价化趋势越来越明显。这其中有两个比较典型的案例。首先是美国的行星实验室公司的鸽群卫星,卫星质量只有5千克,却能够实现2米的分辨率,达到了军用普查型卫星的水平。日本初创企业合成视角公司、五车二空间公司(CapellaSpace)、冰眼公司(Iceye)、捕食SAR公司(PredaSAR)和本影公司(Umbra),都在试图建立合成孔径雷达小卫星组成的星座。
当然,低轨道星座也可以提供独特的能力。比如在通信领域,传统的GEO卫星对高纬度地区的覆盖就很差,对南北极地区就更是通信盲区。这主要是因为地球是圆的,纬度高到了一定程度,地球自己的曲率就把卫星和地面之间的通信视线挡住了。而低轨道卫星可以飞行到极区上空,提供通信服务。这种需求在南极并不突出,但是在北冰洋上空就不一样了。那里是美国和俄罗斯激烈争夺的地方,双方都经常用核潜艇在北极冰下活动,还经常顶开冰层露出水面,表示威慑的意图。最近一些年气候变暖,北极冰盖有大范围融化的趋势。很多人担心,这会带来海平面上升之类的问题。但是美俄两国的能源利益集团正在摩拳擦掌,准备去开采北冰洋下方的石油天然气。所以,低轨道星座有了新的用武之地。
另外一个赋能技术就是人工智能。虽然当今的人工智能水平还不算太高,但是已经能够让单颗卫星甚至整个星座实现“自治”了。这样就不需要以前那么多卫星地面站,减轻了用户部门的负担,也提高了卫星系统的总体抗压能力。
首先,小卫星让小型火箭进入了发射服务市场的主流。从上世纪90年代开始,小卫星成为热门话题。但在当时,小卫星主要承担技术验证和功能比较单一的科学研究活动,虽然在学术上很受重视,但在发射市场上是比较边缘化的。小卫星进入业务主流之后,小火箭也就具备了大量、频繁发射的机会,不再像“人马座”那样几年才有一次发射机会。因此,这些年有大量小型火箭进入市场,其中包括火箭实验室公司的电子号火箭、维珍轨道公司的运载器一号火箭,而更多的小火箭还在路上。
第二,大规模星座的部署,让大型火箭有了新的用武之地。其中最为典型的就是美国猎鹰9火箭。这种火箭虽然因为可重复使用而著名,并且大幅度降低了航天发射的费用,但如果没有星链星座的建设和发射,猎鹰9火箭的任务也是严重不饱满的。而大型火箭也要解决一些重要的技术问题,才能适应小卫星和超大星座的发射需求,主要是小卫星释放器和释放技术。例如,猎鹰9火箭单次发射可以最多携带60颗星链卫星进入太空,只有这样才能保证星座建设的进度。
如今,在小卫星技术和火箭技术并驾齐驱之下,大规模星座建设已经成为一件不算很难的事情。只要找到足够多的投资,就能够把星座部署起来。那么,这件事和军事应用有啥关系呢?
目前已经进入部署阶段的各个星座企业,都公开地把军事领域作为自己的重要市场来开发。星链系统在军事上的应用,已经有大量内容披露,这里不再赘述。只讨论已经开通或者即将开通业务的另外3个星座。
一网公司把军事用途列入政府市场的门类。公司官网自称,一网把广泛的卫星访问和扩展的地面能力结合起来,为世界各地的政府和机构提供最佳、可靠和可互操作的解决方案。一网星座可以服务于所有部门,包括武装部队、维持和平人员、应急响应人员、情报和安全机构,“在最重要的时间和地点为最终用户提供改变游戏规则的连接”。
一网公司在网站上特别展示了一种战术绿色涂装的卫星终端,号称可以支持不同网关、用户终端(UT)、波形和软件的地面网络,确保快速部署、安全、多域和实时连接。
一网公司还强调,自己的星座采用低延迟和低地球轨道(LEO)连接,覆盖了99.7%的地球表面(包括北极和南极),能够在世界范围内快速部署。
在陆军方面,一网公司自称在“最复杂和最有对抗性的作战环境中”,面对能够中断、降级和拦截通信的装备精良的对手,可以确保实时连接,其小型、坚固、轻便的用户终端可以随身携带,也可以集成在载人/非载人地面车辆上,以支持机械化部队、摩托化部队和徒步部队的指挥、控制和通信系统、网络情报、监视和侦察要求。
在航空兵领域,一网自称可以为固定翼飞机、直升机提供无缝隙安全空中连接,“达到了改变游戏规则的水平”。为飞行员和机组人员提供低延迟和高吞吐量连接,能够优化多域指挥与控制以及定位、导航和定时(PNT),即使在最强电子干扰下也是如此。
在海军领域,一网自称可以为全球各种海上特遣部队提供战术和战略连接,确保在最孤立和最强电子干扰环境中进行舰队间和舰队内通信,实现安全、低延迟和高吞吐量的连接。护卫舰、驱逐舰和航空母舰、两栖攻击舰甚至潜艇上,都可以安装一网终端。
光速星座从一开始就非常重视军事应用。公司自称,可以在国内和全球范围内提供关键任务连接,支持军队的态势感知、情报收集和士气、福利、娱乐连接,覆盖陆地、空中、公海。公司还特意强调,可以利用激光星间链路向需求高的地区动态分配额外容量,确保政府和国防应用安全、可靠和高效的全球连接。
鸽群作为一个强大的对地观测星座,当然也不会放过军事市场。该公司表示,自己把持续的全球卫星监测与低延迟任务配对,为不断变化的地缘政治环境提供早期情报。借助基于机器学习的分析反馈,为情报组织和国防组织提供决策和危机管理所需的数据。利用高频地理空间数据,其关注感兴趣的领域和活动,优化有限的资源,并为决策和情报活动提供信息。
比如说,星座可以检测威胁并预测变化,监控港口和机场,填补与航空、海上活动有关的情报空白,加强战斗监控、应急计划、指示和警告监控国外苹果id小火箭。
其实,世界上如今只有星链可以叫做超大星座。其他的几个星座,比如鸽群星座、一网星座、光速星座,规模只有数百颗,只能叫做大型星座。
到目前为止,人们对超大星座的担忧还是一个“提前量”。真正可以叫做超大星座的,只有美国的星链系统。按照第一阶段建设计划,星链将完成1.2万颗的部署规模。要向第二阶段的4.2万颗规模迈进,以当前“猎鹰9”的发射能力未必能够满足。这主要是因为,星链卫星的设计寿命是5年。如今,距离第一批星链卫星发射已经有3年多时间。等到第一轮发射的星链卫星陆续进入退役期,补网发射的任务将非常繁重。甚至可以认为,如今一年发射多少颗,5年后就要把这些卫星重新发射一遍。“猎鹰9”虽然可以源源不断制造出来,并且重复使用,但发射场的流量是有极限的,每年可以发射的火箭数量有一个上限。这就决定了每年可以上天的“星链”数量是有上限的。国外有分析家计算认为,除非马斯克把正在研制的“星舰”及其运载火箭用来发射“星链”,否则1.2万颗就是星链系统的规模上限。
另外几个星座的规模就相对小得多,鸽群星座的在轨规模保持在200颗左右。一网星座迄今为止发射了146颗,预计在2022年完成648颗的一期组网计划。“光速”星座的设计部署数量只有298颗,到2022年6月又缩减到198颗,虽然规模依然不小,但算不上是巨型星座了。但是,这并不意味着以后不会出现新的、更大的星座。2020年,一网星座刚刚摆脱破产的命运,就立刻向美国联邦通信委员会提出申请,建设规模接近4.8万颗的第二代星座。如果一网和星链的计划全都实现,意味着近地轨道上会有超过10万颗小卫星。这给全人类带来的问题将是很严重的。
首先就是严重占用轨道资源。虽然按照马斯克的说法,地球轨道上可以容纳几百亿颗卫星,但以当今的空间交通管制模式,几千颗卫星都会发生碰撞事故,更不要说十万颗了。人类的交通活动,无论是在地上、海上还是空中,都经历了一个从野生到规范、从无序到有序的过程。如果没有现代的交通管理体系,马路上根本不可能容纳这么多汽车。所以,美国企业在空间交通管制体系尚且没有建立起来的今天,就要发射10万颗以上的小卫星,是不负责任的做法。
这么大量的卫星,一个星座集中在550千米左右的轨道高度,一个星座集中在1200千米左右的轨道高度,给穿过这个区域的卫星或者火箭带来了巨大的碰撞风险。发射5年后,有大量卫星退役,要降低轨道进入大气层烧毁,又给1200千米以下高度运行的卫星带来了碰撞风险。
但是,对于美国军方来说,这或许就是个很好的图景,一方面有充足的空间段资源给自己使用,另一方面又给其他航天国家制造了巨大的麻烦。
超过10万颗通信卫星,提供了丰富的空间段资源,无论通信还是导航增强,都让美军能够采购到低价而充足的服务。虽然一网和星链不经营对地观测,但如果是美国公司经营的对地观测卫星,可以在美国政府和美国军方的协调下,用美国太空军的雷达网进行轨道协调,避免碰撞事故。而且,美军可以在商业小卫星基础上,改造出适合自己的军用卫星。太空探索技术公司用星链平台参与美军新一代导弹预警卫星研制,就是个明显的案例。
目前,除了美国,还没有其他国家具备同等的小卫星大批量制造能力。所以,等一网和星链完全部署后,太空里的绝大多数卫星都是美国的,如果有其他国家的卫星因为干扰、碰撞而遭到损失,甚至很难起一点波澜。这样,不但空间交通管制成了美国内政,连空间无线电频率资源管理,可能都成了美国内政,其他国家就很难维持自己的空间基础设施了。
至于卫星太多影响天文观测之类的事情,在美国独霸太空的场景下,就是个小话题。所以说,如果没有全球化的空间交通管制,如果美国不肯尊重其他国家的太空使用权,超大星座的存在本身,就是对其他国家、对人类航天事业的巨大威胁。
本文为澎湃号作者或机构在澎湃新闻上传并发布,仅代表该作者或机构观点,不代表澎湃新闻的观点或立场,澎湃新闻仅提供信息发布平台。申请澎湃号请用电脑访问。