太空新战争

这是阿富汗战争的一个典型场景，太空——具体地说，一百多颗在轨道上运行的军用卫星——首次成为战争机器的核心：一名地面士兵发现了一个塔利班目标。他使用一种轻便的手持式全球定位系统 (GPS) 接收器（称为“plugger”），利用 GPS 卫星群计算目标的经度和纬度，并通过卫星将坐标发送到佛罗里达州的一个空军基地。从那里，警报被发送到沙特阿拉伯的指挥官，后者指挥一架捕食者无人机飞越塔利班据点，并通过卫星传送现场的实时视频。该目标被批准轰炸，一架 B-52 飞行员在 20,000 多英尺的高空巡航，安全地远离防空导弹的射程，在投掷联合直接攻击弹药 (JDAM) 炸弹之前，将 GPS 坐标输入到炸弹的计算机中。这种炸弹利用自己的 GPS 接收器向地面飞向目标，在距离目标几英尺的地方爆炸。整个过程只需几分钟，而不是像以前的战争那样需要几天时间。与已经过时的 10 万美元激光制导炸弹相比，2 万美元的 JDAM 炸弹非常划算，激光制导炸弹很难在灰尘、云层和烟雾中发现目标。

但也有令人遗憾的事件。12 月，一名空军观察员用他的插入器计算出塔利班目标的位置后，该设备的电池没电了。观察员更换了电池，并将 GPS 坐标传递给正在接近目标的 B-52。观察员没有意识到，他的插入器被编程为在重新启动时显示其自身位置的坐标。一枚 2,000 磅重的 JDAM 炸弹以毁灭性的精确度落下，杀死了三名特种部队士兵和五名阿富汗盟友。

即使没有人为失误，太空军事技术也可能不可靠。GPS 信号很容易受到干扰；最敏锐的间谍卫星也难以穿透云层；无数军事力量和系统之间的通信经常堵塞电波。同时，军事卫星完全没有防御能力，容易受到攻击。

国防部长唐纳德·拉姆斯菲尔德和政府其他官员表示，如果太空在未来战争中要发挥更大作用，解决方案就是“太空控制”。国防战略家们不仅关心弥补不足，还将太空视为一个新的、尚未开发的前沿。换句话说，他们希望占领太空制高点——不仅是为了监视全球敌方活动或从太空发动袭击，也是为了阻止对手进入太空作为军事制高点。这是一种危险的做法，也招致了批评，因为它会招致潜在对手和恐怖分子的反制措施——甚至可能引发太空全面战争。

尽管如此，美国军方规划人员仍秉持这一原则，致力于开展数十项太空技术研究。正在研发的新资产包括能够看穿伪装的卫星、能够监视部队和车辆运动的太空雷达、能够为士兵提供类似手机连接的更强大的通信卫星，以及能够跟踪弹道导弹的轨道传感器。五角大楼的愿望清单上的硬件包括具有进攻和防御潜力的物品，例如军用太空飞机、太空激光器和能够投掷几乎任何尺寸炸弹的再入飞行器。以下是未来几年可能进入轨道的物品的预览。

间谍卫星
美国国家侦察局和五角大楼计划在未来十年左右更换几乎全部的成像卫星，耗资超过 600 亿美元。该计划将购买一支比当今光学成像卫星更敏锐的“鸟群”，并最终购买能够提供目标连续视觉数据的设备（与现有卫星不同）。

正在考虑的一项技术是高光谱卫星，它能拍摄数百种不同的红外和可见光波段的图像。这种卫星可能很有用，例如，它可以发现隐藏在伪装网中的坦克，因为红外成像可以探测到发动机发出的热量（见“无处可藏”，2001 年 8 月）。

另一项正在审查的技术是太空雷达网络，该网络将不断从地球表面反射信号，并在所有条件下（即使是低云、暴风雨或黑暗）探测卡车和导弹发射器等移动目标。“如果你是一个坏人，你动了，我们就会看到你动，”空军副部长办公室负责军事空间事务的副部长罗伯特·迪克曼说。

军方已经使用机载雷达来发现移动的地面目标，例如在海湾战争期间监视科威特和伊拉克之间的主要道路“死亡公路”。1994 年和 2000 年，NASA 成功地将雷达系统安装在航天飞机上。但五角大楼想要的是全球全天候雷达覆盖，即不会危及飞行员生命或侵入外国领空的系统，需要二十多颗或更多高功率卫星在低地球轨道上运行。“我们希望能够在本世纪末左右实现飞行，”迪克曼说，“但太空雷达在技术上是一个艰巨的挑战，在财务上也是一个挑战。”

主要障碍是：该系统不仅必须从很远的距离（远远超过飞机的飞行高度）提供对“禁区”的深入观察，还必须与现有的通信设备集成，以便信息能够立即传递到地面和空中的部队。即使克服了这些问题，使用现有的卫星技术也可能无法在太空中放置足够多的此类设备以实现全面覆盖，因为建造和发射这些设备需要数十亿美元。国会已经否决了一项拟议的卫星雷达网络，即 Discoverer II，因为它不符合成本预期，空军和麻省理工学院的林肯实验室目前正在对替代方案进行分析，预计将于明年 11 月完成。

一种可能性是 21 世纪技术卫星（TechSat 21），这是美国空军研究实验室正在研究的一个概念（见左图“一个系统，多个眼睛”）。TechSat 21 将使用“虚拟卫星”——由每颗重约 300 磅的微型卫星组成的集群，而不是像汽车一样大小和重量的大型卫星。每颗微型卫星都将配备一个双基地接收器，不仅可以探测从其自身发射器反射回地球的雷达信号，还可以探测其邻近卫星发送的信号，从而提高所收集图像的分辨率。

研究人员确信，批量生产的微型卫星将最终取代如今体积庞大且成本更高的设备。其优点之一是：如果一颗微型卫星发生故障，则无需更换整个系统。而且它们将更加灵活，因为只需重新配置集群，操作员就可以执行不同的任务。例如，同一组微型卫星最初可以间隔很远以提供全球雷达覆盖，然后在数小时内移动得更近，对较小的区域进行精细搜索。

在 TechSat 21 准备就绪之前，还有许多工作要做。例如，研究人员必须弄清楚如何让微型卫星保持紧密的略微不同的轨道模式，而不会消耗太多燃料。TechSat 21 概念的第一次真正演示将在 2005 年进行，届时空军计划发射一组三颗相同的微型卫星，看看它们是否能以精确的队形飞行。

全球定位系统
下一代定位 GPS 卫星（称为 GPS III，请参阅“抗干扰信号”）与当前型号（除了军事应用外，还用于从农作物调查到创建汽车数字地图等各种用途）之间的显著区别在于，它们将为军用和民用提供不同的信号。这将使敌人更难干扰军事输出。两年前，空军研究实验室的工程师使用从互联网上下载的说明制造了一个价值 7,500 美元的自制设备，该设备可以轻易地将 GPS 信号淹没在电子噪音中，这一能力的重要性得到了强调。那次演示引发了人们的担忧，即任何仅能访问网络的敌人都可以避开智能炸弹袭击。为了避免这种情况，GPS III 计划在本世纪末准备就绪，它将发射比现有设备提供的功率更高、更集中的信号。如果没有昂贵而复杂的设备，这些所谓的点波束几乎不可能被干扰。

GPS III 卫星的时钟也将得到改进。卫星向地面接收器发送的时间信息越精确，接收器就越能准确地计算信号所经过的距离，然后使用至少三颗卫星的测量值“三角测量”出一个位置。有了更好的 GPS 位置数据，卫星制导武器将能够更准确地找到目标——误差在 1 米以内，而现在的误差约为 6 米。

弹性带宽
目前在轨运行的约 700 颗卫星中，约有一半是美国航天器，其中 110 颗是军用卫星，用于导航、通信、气象预报、成像、监视和导弹发射预警。问题在于，各个军种和情报机构都使用专有系统与这些卫星相连，专家称之为“烟囱式系统”，因为它们在地面站和太空站之间发送信息，但却不具备通过大网络传播数据的能力。雷神公司国土安全高级副总裁 Hugo Poza 说：“我们不希望看到到处都是独立的数据库。不共享信息是 9·11 事件的起因。这不是技术的失败，而是网络的失败。”

五角大楼希望通过所谓的“转型通信系统”来克服这些缺陷，这是一个能够管理和分发所有军事信息的巨型网络。例如，如果一架无人侦察机拍到了移动中的基地组织分子的照片，该照片将立即转发给地面上的特种部队，以便他们及时拦截敌人。

这种新型通信系统需要解决的重大缺陷之一是许多最新出现的遥远且未开发的冲突地区的带宽不足。无人驾驶的“捕食者”和“全球鹰”飞机拍摄的详细图像很容易使军事网络超载，尤其是在阿富汗等现有电信基础设施非常薄弱的​​地方。2004 年，军方计划首次发射其宽带补空卫星，该卫星将配备“有源”天线，具有多个通信波束，可聚焦到需要额外带宽的任何地方。这些卫星中的每颗都将能够提供比当今 10 个宽带通信航天器更多的带宽。

为了进一步提高带宽，军方希望早在 2005 年就开始用先进的激光光束光学系统取代未来卫星上的传统无线电信号技术。五角大楼已要求在明年的预算中拨款 2 亿美元启动激光通信，该机构认为激光通信能够处理最重的通信流量负载，并通过在卫星之间即时传递信息，更快地将信息传递到全球各地。

新型窄带系统的研发工作也在进行中，该系统可供只能携带有限装备进入战场的士兵进行语音或低数据速率通信。多卫星移动用户目标系统计划于 2008 年发射，将通过手持终端提供手机式语音和数据服务。

重新定义卫星

如今的卫星体积庞大、结构复杂，因此发射成本高昂。而且一旦进入轨道，就没有便宜又简单的维修方法了。这就是可升级卫星的想法对国防工业如此有吸引力的原因，国防工业的工程师借鉴计算机科学的理念，设计了一种“即插即用”卫星，可以在轨道上使用新软件重新编程，并进行检查、加油和维修。

第一步是国防高级研究计划局、NASA、波音公司和 Ball Aerospace and Technologies Corp. 联合努力，在几年内建造一颗名为 NextSat 的可修复卫星模型。然后，到 2006 年，该团队希望发射一颗较小的卫星，名为 ASTRO（自主太空运输机器人操作的缩写），与轨道上的 NextSat 会合，并证明这两颗卫星可以对接（参见“飞行中升级”）。如果这次演示成功，下一步将是全面开发一组真正的可升级卫星。

美国宇航局还资助了一项名为 DART（自主会合技术演示）的项目。参加此次测试的航天器由轨道科学公司制造，它将在尝试接近通信卫星、停在 15 米外、执行一系列防撞操作、然后飞向另一个轨道时配备机载视频传感器作为眼睛——所有操作均无需人工干预。

然而，这些新技术也有危险的一面。能够检查、加油或重新编程卫星的航天器也可能能够使卫星失去功能、摧毁或解除其程序。敌方微型卫星很难被发现，甚至可以被包裹在更大、看起来无害的卫星内。令人不安的是，2000 年，香港一家报纸援引中国消息人士的话说，中国已经对一颗“寄生”卫星进行了地面试验，这种卫星可以附着在敌方卫星上，并在必要时将其摧毁，但这一报道尚未得到证实。

普遍准备

军方最渴望的物品之一是太空飞机，这是一种可重复使用的无人驾驶飞行器，可在短时间内发射。它可以释放或为卫星加油，将它们移至新轨道，或更换它们的硬件和软件。它本身也可能充当临时卫星，用于监视或通信任务。北美防空司令部和美国太空司令部总司令埃德·埃伯哈特将军说，太空飞机还可以用于“瞄准目标”。

太空飞机的概念​​已经存在了 40 年。国家航天飞机计划旨在设计一种超音速喷气式飞机，可以像航天飞机一样将有效载荷送入太空，也可以用作轰炸机，在几个小时内到达世界各地的目的地。该计划于 1994 年被取消。工程师们意识到，这种飞机永远无法自行达到轨道速度。最近，NASA 放弃了对 X-33 的希望，这是航天飞机的替代方案，它应该从地面单级飞入轨道，而不是使用助推火箭，因为这项技术从未成功过。现在，NASA 已为太空发射计划拨款 48 亿美元，以开发航天飞机的替代品，这将是另一种两级可重复使用的运载火箭，但维护和运行成本要低得多。国防部已搭上该计划的便车。五角大楼版本的太空飞机预计将在本世纪末进行首次演示，军方希望到 2014 年能够拥有一架投入使用的无人驾驶飞行器。

这种太空飞机被称为太空作战飞行器 (SOV)，它将是一种货运飞机，可以运载各种有效载荷，而且可能不会比航天飞机大。在另一个项目中，五角大楼正在设计一种较小的无人太空飞机，称为太空机动飞行器 (SMV)，它可以由 SOV、火箭甚至高空飞机发射。SMV 可以在轨道上停留长达一年，然后自动降落在跑道上。波音公司已经制造了一个比例模型，并将其从直升机上投下，以展示其着陆能力。SMV 可能携带的有效载荷包括通用航空飞行器，这是一种用于从太空运送武器的再入飞行器（参见“投弹”）。

导弹防御

导弹防御是美国国防部预算中最大的研发项目。布什政府已要求在 2003 财年拨款 70 多亿美元，用于建造能够击落弹道导弹的系统。但在此之前，五角大楼必须设计出比美国现有国防支援计划 (DSP) 卫星更好的红外卫星。现有的 DSP 卫星可以判断导弹是否已向美国发射，但拦截导弹需要能够区分弹头和诱饵、跟踪由单个助推器释放的多个物体，并将轨迹信息传递给拦截器——而这些 DSP 都无法做到。

五角大楼正在开发一种由两部分组成的替代技术，即天基红外系统 (SBIRS) 高空和低空。高空卫星将在地球同步和高椭圆轨道上运行，取代预警 DSP 航天器，并在导弹发射时提供更清晰的飞行路线图。低空轨道卫星将提供更近距离的视野，以便精确跟踪单个弹头。

SBIRS High 计划本应在未来几年内发射，但已超出预算 22 亿美元，可能永远无法完成。“我们重新计算了成本，重新制定了计划，”国防部副部长爱德华·奥尔德里奇在 5 月 2 日的新闻发布会上说，“并向主要承包商洛克希德马丁公司和诺斯罗普·格鲁曼公司传达了这样的信息：他们正受到关注。如果我们发现从现在起六个月后，该计划正在走下坡路，我会毫不犹豫地停止。”SBIRS Low 计划也进行了重组，其第一颗卫星最早要到 2006 年才会发射。

与此同时，五角大楼正在研究两种未来可能用于拦截敌方导弹的武器：动能武器，包括通过与导弹相撞来摧毁导弹的“拦截弹”；定向能武器，如太空激光，也可以攻击地面目标。这些研究活动引起了批评人士的愤怒，他们认为这些研究活动是侵略行为，会给美国带来不利影响。华盛顿军事政策研究机构国防信息中心的研究主管、退役陆军上校丹尼尔·史密斯警告说：“将武器投入太空将为其他国家做同样的事情打开大门。”

军方正在为这种可能性做准备。2001 年 1 月，在科罗拉多州的施里弗空军基地，美国空军举行了有史以来的首次太空战争游戏。这场模拟冲突以 2017 年为背景，由一个“接近太空实力”的大国“红方”对抗一个邻国小国“棕方”。超级大国“蓝方”为“棕方”而战，随后太空战斗爆发——战斗者包括太空飞机、导弹防御系统、反卫星激光器、微型卫星、地基激光器以及先进的监视和通信卫星。正如可以预见的那样，军方官员得出结论，美国未来将不得不在太空武器上投入更多资金，以抵御“红方”。“它让很多人意识到了太空的重要性，”位于施里弗的太空战中心战争游戏和模拟分部副主任约翰·瓦格纳少校说。

在计划于 2003 年 2 月举行的一次扩展模拟演习中，演习者将使用军方希望清单中更为雄心勃勃的装备进行战斗，这些装备可能在 15 到 18 年内都无法准备就绪，例如太空雷达、导弹拦截器和尚未设计的可重复使用发射系统。这场为期一周的演习的一个目标是进一步了解所有武装部队如何将太空系统整合到他们的作战计划中。“我们的冷战部队正在发展成为更精简、更快速、更致命的部队，”瓦格纳说。“太空是所有这些事物不可或缺的一部分。”