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專為美軍服務:星盾究竟有多厲害?藉助星盾: SpaceX已做好戰鬥準備

由 星辰大海路上的種花家 發表于 綜藝2023-01-29
簡介一個相當有意思的問題,國內媒體上一直在傳聞星鏈具有反導功能,理由也很簡單,星鏈的衛星都裝備了離子發動機,一旦監測到地方發射彈道導彈,那麼在全球近地軌道上執行的星鏈衛星就會在地面控制中心的控制下,以攔截最優軌跡先後順序飛行控制攔截導彈,由於建

你怎麼理解服務,什麼是好的服務

1月19日,美媒SpaceNews刊發了一篇SpaceX推出星盾業務的新聞稿,稱目前SpaceX已經成為了美國家安全領域發射的重要提供商,此前推出一項名為“星盾”的業務試圖擴大份額,利用SpaceX在星鏈寬頻衛星網路投資,為美軍提供更多應用層面的服務!

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已經有了星鏈:馬斯克為何還要星盾?

星鏈在烏克蘭的軍事應用已經讓大家對這種通訊方式有了很大的瞭解,它提供的實時通訊服務正好適合烏克蘭這樣基礎通訊設施基本被摧毀的國家,烏軍在國土上的大部分地球都能獲得兆位元級別的資料通訊服務!

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除了烏軍內部以及接入網際網路獲取資訊外,還能接入北約的預警網路感知戰場環境,讓俄軍對此恨之入骨卻又無可奈何,因為俄羅斯不敢冒著與美國翻臉的風險將星鏈衛星擊毀,此前不被看好的星鏈居然給烏軍續命成功,真是讓人大跌眼鏡。

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之所以星鏈如此能耐是因為這種通訊方式完全不同於此前的網際網路接入方式,星鏈是利用近地軌道上的3000多顆衛星(建成後總數約為4。2萬顆)為地面中繼或者以星間鏈路的方式接從最近的地面站接入全球網際網路。

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而地面端則是一個小型相控陣天線,主要在其扇面工作範圍內,波束會自動指向近地軌道的衛星,波束角度窄,指向性很高,干擾相當困難,只要天上有星鏈衛星經過,那麼通訊即可一直保持。

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原本設計這種通訊方式的目的是為全球難以接入網際網路的海洋、沙漠以及高原與極地和偏遠地區的使用者準備的,但沒想到的是這種很少依賴烏克蘭地面設施的通訊方式成為了烏軍戰時通訊的優秀補充。

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當然星鏈不只是烏軍使用,美軍早就將其納入了資料鏈系統,早在2019年時美軍的C-130透過星連結入美軍的LINK資料鏈,測試獲得了圓滿成功,2020年時美國空軍在實彈演習中利用Starlink作為LINK資料鏈的通訊鏈路支援其先進的戰場管理系統協調作戰,另外美軍非洲司令部還專門為在非洲執行作戰任務的美軍訂購了星鏈通訊服務。

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美軍使用星鏈並不引人注意,但烏軍的大規模使用卻讓大家認識到一個事實,星鏈的軍事通訊應用價值相當大,然而SpaceX並不滿足於此,就在2022年12月2日,SpaceX就已經公佈了其“星盾”方案,CNBC在12月5日做了專題報道,其中一個理由就是美軍並不想軍事通訊與民用通訊混雜在一起,需要建設一個有別於星鏈卻同樣可以全球應用的資料鏈系統:

美軍認為目前的星鏈系統協議太複雜、資料接入標準難以滿足美軍對軍用資料鏈的要求,美國防部官員表示,星鏈網路技術高度專用,很難整合到美軍希望構建的混合架構中,因此希望有一套行之有效的轉換或者單獨構建一套專用網路。

星盾的業務範圍:星盾能提供的服務有哪些

建立星鏈專用網路只是星盾的其中一個子專案,在SpaceX的網站上介紹的星盾完全不止這些應用,列出的總共有三大項:

1、地球觀測:星盾發射帶有感測有效載荷的衛星,並將處理後的資料直接提供給使用者。

2、通訊:星盾為該設施的政府使用者提供可靠的全球通訊。

3、託管負載:Starshield建造衛星匯流排以支援最苛刻的客戶有效載荷任務。

其中第二項就是上文中說明的SpaceX將為美軍以及美國政府提供可靠的全球通訊,但目前還不確定星盾是否會在星鏈衛星提供的頻寬中開闢一條美軍專用線路還是建設星盾獨立衛星網路。

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地球觀測:官方解釋是帶有感測器的衛星對地觀測,這不只是大家理解的光學觀測,還有紅外等方式的波段觀測,比如Starshield將為美國軍方發展導彈探測與跟蹤的星座,還為Leidos公司(2020年與諾斯羅普-格魯曼競爭導彈防禦局合同以設計高超音速和彈道導彈防禦衛星的四家公司之一)設計了四顆機密紅外觀測衛星,這是高超音速感知星座的一部分,SpaceX似乎對此計劃志在必得。

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託管負載:這個有點像提供一個電源、資料加密等的衛星平臺,載荷則向美政府和軍方開放,衛星可以製造後直接安裝發射,比如在SpaceNews報道中介紹SpaceX 將提供託管“機密有效載荷和安全處理資料,以滿足最苛刻的政府要求”、“並提供比商業Starlink服務更高級別的加密”。

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SpaceNews的作者桑德拉歐文表示,在寫成該文之前向SpaceX官方確認星盾產品線的細節,但SpaceX並沒有官方回覆,不過Metrea Strategic Insights的國防預算分析師兼董事總經理Todd Harrison表示,Starshield(星盾)可能會提供定製的Starlink(星鏈)衛星和終端,國防部可以擁有或租賃這些衛星和終端。

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哈里斯還稱,SpaceX一定會利用其已經大規模發展起來的衛星製造業務,生產更復雜的衛星。他指出,近地空間已經成為國家安全重要的空間延伸,像SpaceX這樣的企業可以大規模低成本生產衛星,正是美國所需要的。

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12月23日,美國會通過了2023支出法案,為國防部增加了693億美元的支出,其中有17億美元是劃撥給太空部隊的。而SpaceX最新推出的星盾主要三塊業務,幾乎涵蓋了美軍未來的發展方向,安全通訊、偵察資料外包代理以及在軌載荷託管,能以更低成本為美軍服務。

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奧緯諮詢 (Oliver Wyman) 的航天行業分析師兼負責人安德魯·佩恩 (Andrew Penn) 將 Starshield 視為“SpaceX 利用其大規模製造衛星和終端的合乎邏輯的下一步:通過了SDA和相關國家安全措施”工作。”

為瞌睡人送上枕頭

美軍正處在一個快速轉變的時期,國防部缺乏一種創新的模式來為美軍提高作戰效能,前美國空軍太空作戰軍官、現任 True Anomaly 執行長的 Even Rogers 表示,這些評論承認美國軍方“將不得不採用一種新模式”來採購太空系統:

“太空部隊需要與像SpaceX這樣的公司以及任何能夠提供完全整合的任務解決方案的公司合作,而不僅僅是演算法或單一的航天器。”

星盾是一種能為美國防部整體打包解決的方式,這將大大減輕國防部的創新壓力,並且打包解決也將為美國防部大幅節省開支,SpaceX在此時推出星盾服務,顯然具有極其靈敏的嗅覺,當然SpaceX一定有獨特的資訊渠道,否則怎麼會和美軍一拍即合呢?

延伸閱讀:星鏈到底有沒有反導功能?

一個相當有意思的問題,國內媒體上一直在傳聞星鏈具有反導功能,理由也很簡單,星鏈的衛星都裝備了離子發動機,一旦監測到地方發射彈道導彈,那麼在全球近地軌道上執行的星鏈衛星就會在地面控制中心的控制下,以攔截最優軌跡先後順序飛行控制攔截導彈,由於建成後星鏈衛星高達4。2萬顆,所以攔截成功率將會很高。

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真能攔截?其實精度差幾個數量級

中段反導估計各位都聽說過,這是彈道導彈飛行時間最長的,距離最高的一個階段,一般導彈的射高為其射程的1/4,比如射程10000千米的洲際導彈,它的射高約為2500千米,發射後出大氣層到彈頭再入大氣層,至少要經過大約20多分鐘,所以攔截方在早期預警雷達發現後會確認其軌跡,然後再決定是否在這個時間段內發射並攔截該導彈。

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由於洲際導彈在二級或者三級分離後就不再加速,因此會在上升段結束後將MRV分離出來,而且會根據攻擊目的地不一樣逐個分離彈頭,甚至還有誘餌彈頭,攔截彈需要甄別目標並選擇進行攔截。

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已經從MRV分離的彈頭很小,最多也就1米多一點,直徑幾十釐米的一個圓錐體,紅外訊號與雷達訊號都不強,因此攔截彈的KKV彈頭上裝載了高精度的雷達、紅外以及光學跟蹤裝置,KKV彈頭為直接碰撞型,因此必須要有分米級的引導精度才能讓彈頭相互碰撞以摧毀目標。

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KKV的彈頭上除了高精度的感測器以外,還有控制精度極高的十字佈置的發動機,這種發動機反應十分靈敏,會根據感測器獲取的位置修正自身的位置,以便在預定的位置撞上彈頭,這個精度與控制延時要求極高,無法遠端控制,只能自身攜帶感測器與發動機修正。

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星鏈衛星的離子發動機(白色箭頭)

而星鏈衛星裝載的發動機是推力只有幾十毫牛級別的離子發動機,並且軌跡控制還在SpaceX的星鏈執行總部,並且對導彈軌跡的測算還是地面雷達完成的,因此會遭遇幾個難題:

1、星鏈衛星發動機推力太小,軌跡改變速度太慢,並且只有推力發動機,要修正軌跡需要調整衛星姿態慢慢修正;

2、地面雷達給出的導彈軌跡精度很差,可能會百米級甚至千米級;

3、地面雷達與星鏈衛星之間存在嚴重控制延時,這個精度無法用在導彈彈頭攔截上;

雖然星鏈衛星攔截機會有四次,前兩次是彈道導彈穿過350千米~550千米的區域時,星鏈在這裡有兩層衛星,另一次是從拋物線軌跡的下降段從550千米~350千米的區域,但仍然沒有任何作用。

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因為星鏈衛星的控制精度根本無法與導彈攔截的KKV彈頭相比,兩者的精度大概要相差2個數量級以上,所以星鏈衛星想要攔截彈道導彈這是一項不可能完成的任務,不過從理論上來看,如果控制星鏈衛星去撞擊另一顆衛星或者空間站倒是有可能,但也不一定能命中目標,原因也是雷達測算的精度與軌道控制精度問題。