美国国防部及其所属军种正通过多元化商业航天能力执行多样化任务,但不同任务类型对商业服务的依赖程度存在显著差异。当前,全球航天产业快速发展,随着技术不断进步,商业服务支撑国防需求的能力日益提升,能够为美国国防部自有系统与能力提供有价值的补充。但不可忽视的是,商业服务在对抗性环境中存在脆弱性,这也是美国国防部评估其适用性时的核心考虑因素。

兰德公司2025年2月发布研究报告《将商业航天服务纳入美国国防部行动中的作战与政策影响》,聚焦卫星通信、太空域感知(SDA)、遥感监测、环境监控、定位导航授时(PNT)及太空物流六大商业航天领域,系统性分析了其需求增长对美太空作战效能、国防体系韧性及国际政策环境可能产生的潜在影响。本文基于兰德公司报告进行编译,旨在为研究人员提供参考,希望能够为相关人员了解美国防部商业航天领域军事应用提供相关信息。

0商业卫星通信对美国防部军事行动的支持与融入

美国国防部数十年来不断利用商业卫星通信增强其军事卫星通信能力。随着美军对卫星通信容量、韧性及高性能需求的不断增长,商业卫星通信行业日益扩大的容量、多样化服务及技术创新有望满足美国防部的多项需求。为此,美国防部正推动将商业卫星通信更深度整合至其未来卫星通信架构中。

鉴于商业卫星通信在支持军事行动中预期将发挥越来越重要的作用,人们担心(尤其是在冲突时期)商业卫星通信访问中断可能会对美国防部任务产生不利影响。因此,美国国防部考虑制定缓解措施以应对此类风险。

1.1美国防部当前和预期对商业卫星通信的使用

美国太空军运营着军事卫星通信系统,为美国军队、总统、国防部长、参谋长联席会议及国际合作伙伴提供指挥控制与其他信息交互所需的语音、数据和视频传输能力。当前美军事卫星通信架构包括以下三类系统,通过不同卫星通信能力满足不同任务与用户的多样化需求:

• 受保护卫星通信(军事星(Milstar)、其后续先进极高频(AEHF)星座,以及作为AEHF临时极地系统及其后续增强极地系统(EPS)补充的极地轨道搭载有效载荷);

• 宽带卫星通信(国防卫星通信系统(DSCS)、其后续宽带全球卫星通信系统(WGS),以及全球广播服务(GBS)搭载载荷);

• 窄带卫星通信(UHF后续星(UHF Follow-On,UFO)及其后续移动用户目标系统(MUOS))。

受保护卫星通信系统为核指挥、控制和通信战略用户以及少数需要具备高抗干扰和低探测或截获概率能力的战术用户提供支持。宽带卫星通信用户主要是那些对容量和数据速率有较高需求的用户,而窄带卫星通信用户则是容量或数据速率需求较低的高机动性用户。

(1)当前美国防部对商业卫星通信的使用

商业卫星通信系统不具备受保护军事卫星通信系统所提供的能力(例如,低探测或截获概率、抗毁通信能力),而且商业市场上也不存在这类军事专用能力在需求。商业卫星通信服务主要为美国防部的宽带和窄带卫星通信应用提供支持。美国国防部用户选择商业卫星通信有以下几个原因:

第一,由于美国防部的卫星通信容量需求超出了其当前军事卫星通信架构所能提供的能力,因而需要利用商业卫星通信扩充美国防部的卫星通信容量。

第二,对于那些在执行任务时无法优先获得军事卫星通信容量,或者在军事卫星通信覆盖不到的地区(如极地地区)开展行动的国防部用户而言,商业卫星通信可能是唯一选择。

第三,与美国防部利益相关方的讨论表明,使用军事卫星通信并非总能做到及时响应或稳定可靠,而采购商业卫星通信能够在需要时确保获得卫星通信服务。

最后,与当前的军事卫星通信系统相比,美国国防部用户可能更青睐商业卫星通信,因为其具有更易设置和使用的特点,例如,终端设置更简单,用户管理和带宽分配更灵活、响应更及时,并且性能更优(如数据传输速率更高)。

商业卫星通信为美国国防部在全球范围内的多样化任务及用户提供支持。任务类别包括机载情报、监视和侦察(ISR)、后勤、指挥控制(C2)、特种作战、官兵福利与娱乐活动以及军事训练。除了为美国空军、陆军、海军陆战队、海军和特种作战司令部提供支持外,商业卫星通信还为美海岸警卫队、各战区作战司令部,以及美国防部下属众多机构和其他美国政府机构提供支持。尽管美国太空军负责统筹美国防部全系统的商业卫星通信采购,但其自身尚未直接使用此类服务。

卫星通信行业主要服务于商业客户,美国国防部在整个客户群体中占比很小。然而,美国防部却是许多大型卫星通信运营商的最大单一客户。尽管全球商业卫星通信行业拥有超过50家运营商,但市场份额集中在少数几家全球性企业,包括国际海事卫星组织Inmarsat(2023年与Viasat合并)、铱星通信公司(Iridium)、欧洲通信卫星公司(Eutelsat)、SES、Viasat和国际通信卫星组织(Intelsat)等。未来,像SpaceX和OneWeb(2023年与Eutelsat合并)这样的扩散型LEO(pLEO)卫星星座运营商,也可能成为服务美国国防部的运营商之一。

商业与军用卫星通信的使用比例因具体用户群体而异,且随着先进商业卫星通信系统的部署(如高通量卫星和pLEO星座大幅提升容量),以及美国国防部用户对高数据速率、低延迟应用的需求,这种混合模式预计将发生显著变化。

(2)美国国防部对商业卫星通信的预期使用

根据对美国国防部未来卫星通信潜在需求以及商业卫星通信市场前景的评估,使用商业卫星通信来支持军事行动的情况可能会大幅增加。然而,其增长幅度和速度仍不确定,这受到多种因素的影响,例如商业卫星通信在未来作战概念中的作用,以及美国国防部未来卫星通信兵力设计的实施情况,包括地面基础设施的现代化(如混合终端、企业卫星通信管理和控制能力)。

美国防部对宽带卫星通信容量的需求预计在未来将大幅增长。众多因素会推动对卫星通信需求的预期增长。各种未来作战场景和相关作战概念要求在大量作战单元之间进行大量信息交换,并且这种需求在战术层面日益凸显。美国国防部也在越来越多使用需要实现远距离高带宽的技术(例如,来自传感平台的近实时视频传输;在战术边缘通过云计算实现的人工智能和机器学习等能力)。例如,美国国防部的联合全域指挥控制(JADC2)概念旨在将大量传感器网络与指挥中心和射手连接起来,使联合部队能够在对手尚未完成决策周期的情况下采取行动。美国空军、陆军和海军都在根据自身任务和职能推进JADC2概念的实施。JADC2的实施需要快速传输大量数据、使用人工智能技术以及韧性网络。因此,卫星通信是JADC2的关键推动因素。未来概念,如JADC2,将推动对高带宽、低延迟和抗干扰卫星通信能力需求的不断增长。

美国国防部众多用户群体计划转向利用商业卫星通信来满足其不断增长的卫星通信需求。与这一预期相符,美国太空作战分析中心最近的太空数据传输力量设计将商业卫星通信作为关键要素之一。该力量设计并未规定商业卫星通信在卫星通信架构中所占的具体比例,但指出,在具备适当安全框架的情况下,美国国防部的大部分宽带卫星通信需求可以通过商业卫星通信能力来满足。

商业卫星通信行业有能力满足美国国防部对宽带卫星通信容量以及其他能力(如低延迟需求)的预期高需求。全球卫星通信市场已经成熟,预计在未来十年将稳步增长,能够提供多样化能力组合。特别是,随着Ku和Ka频段GEO高通量卫星和pLEO卫星星座的推出,宽带商业卫星通信市场容量预计将显著增长。多种新兴卫星通信技术(如波束控制、调零)和架构方法(pLEO、多轨道)将提供更优质的差异化服务,进一步增强抵御各种威胁的韧性。然而,提供窄带卫星通信能力的市场细分领域比提供宽带卫星通信能力的市场规模小得多且多样性不足。因此,若商业卫星通信市场无法充分满足传统UHF频段能力覆盖及容量需求(即无法有效支持既有UHF无线电)美国国防部将面临风险。

1.2商业卫星通信在美国防部提高卫星通信架构韧性规划中的作用

美国太空军的太空数据传输力量设计为美国防部的卫星通信能力发展决策提供了指导。该力量设计提出了一种将军事卫星通信与商业和盟国卫星通信能力相结合的混合架构。除了成本和性能外,韧性也是太空力量设计开发过程中的关键评估标准之一。美国太空军的混合卫星通信架构体现了美国国防部《联合出版物3-14》中太空能力韧性分类法列出的的多种韧性属性:扩散、多样化、受保护、分散化与分布式。商业卫星通信主要有助于实现扩散和多样化;商业卫星通信行业有众多运营商,其卫星星座规模各异,从在MEO运行的约20颗卫星,到在GEO的约50颗卫星,再到在LEO的数千颗卫星,并且使用不同技术在各种频段运行。因此,混合卫星通信架构的目的就是利用多轨道、多频段和多供应商优势。利用多供应商还将通过扩散部署增强地面段(如扩散型网关)韧性。

最终,只有将商业卫星通信能力与军事卫星通信能力在DOTmLPF-P(条令、组织、训练、装备(设备)、领导与教育、人员、设施和政策)等多个维度进行整合,才能实现力量设计中的预期韧性效果。也就是说,除了空间段(即卫星)之外,还需要落实其他要素,以便卫星通信用户能够在所有不同网络之间无缝漫游,并在各种运行条件下保持连接能力,就像在单一通信网络上一样。要实现这一目标,美国国防部需要:对其卫星通信地面架构和终端进行现代化改造;改进其对商业卫星通信的采购和运营管理方式。

例如,目前许多用户终端缺乏在军事卫星通信和商业卫星通信、多个频段、多种轨道或多个商业卫星通信供应商之间灵活运行的能力。美国国防部目前采购商业卫星通信的方式无法实现企业范围内对商业卫星通信资源的共享。各个用户组织都与供应商签订一对一合同。因此,除非合同条款中有明确规定,否则一个用户组织无法访问另一个用户组织从不同甚至相同供应商处采购的能力。此外,每个用户组织都与供应商合作,对自己的商业卫星通信资源进行运营管理。美国国防部没有一个单一运营部门具备对商业卫星通信运行的企业级态势感知能力,这使得管理集成架构的运营变得极为困难。

多个利益相关方正在开发并投资各种使能技术,如混合终端(例如,美国陆军的下一代战术终端、美国空军的“全球闪电”计划),接入多轨道、多频段和多供应商能力,以及接入企业级卫星通信管理能力(美国太空军的卫星通信企业管理与控制计划)来管理混合网络。

然而,所有这些工作的同步和实施可能需要数年甚至更长时间。因此,还需要进一步完善商业卫星通信采购策略,并促进集成卫星通信企业管理运营概念的成熟。虽然用户群体普遍认同将商业卫星通信与军事卫星通信相结合的愿景,但仍有一些用户对全面实施混合架构持怀疑态度,并对在企业管理框架下(类似于目前对军事卫星通信的管理方式)失去对自己商业卫星通信服务的运营控制权表示担忧。根据这些混合架构使能技术能否实现以及能否克服潜在文化挑战,商业卫星通信在美国国防部提高卫星通信架构韧性计划中的作用可能会被推迟或削弱。

1.3商业卫星通信接入中断的作战影响与应对措施

鉴于商业卫星通信在支持武装部队行动方面的广泛应用,失去这些服务可能会对所支持任务的作战效能产生不利影响。然而,如前所述,商业卫星通信在军事领域有很多应用,对每种应用的相关作战影响取决于具体情况。为了研究失去商业卫星通信可能带来的各种潜在作战影响,兰德公司研究了美军各军种当前及未来用于支持任务的主要商业卫星通信应用。基于对直接支持作战行动的任务类别以及与美国国防部用户群体的讨论,选择了以下应用:

• 机载ISR(美国空军)

• 作战指挥控制(美国空军)

• 指挥、控制、通信与后勤以及蓝军跟踪(美国陆军)

• 海上指挥控制(美国海军)

• 多任务(美国海军陆战队)

• 反舰火力(美国海军陆战队)

为了通过这些案例研究评估潜在作战影响,研究考察了这些应用对商业卫星通信的依赖程度、所支持任务的关键性,以及是否有办法减轻服务中断的影响。

(1)机载ISR(美国空军)

机载ISR是一项关键性联合任务,通过对敌方部队进行特征描述、监测活动和行动、识别和跟踪潜在目标、提供威胁预警以及评估战斗损伤等,为美军作战司令部提供支持,同时还能满足其他信息需求。机载ISR作为一项联合任务,有可能为所有友军提供支持,但主要由美国空军执行,长期以来一直被视为美国空军的五大核心任务之一。美军作战司令部在为当前行动提供支持时,往往更依赖机载ISR而非其他情报来源,原因在于其拥有直接指挥控制权限。各司令部无需争夺机载ISR资源即可获取空中ISR平台的多样化能力。在美军某些战区,通常每天都会有多架次的机载ISR任务。

机载ISR是一项关键且高强度的任务,高度依赖卫星通信来维持广阔且通常偏远地域的指挥控制及传感器数据链路。由于传感器数据(如视频馈送和高分辨率图像)相比多数战术数据需要更高通信带宽,机载ISR平台通常需要高数据速率,在卫星通信使用中占比很大。有人和无人机载ISR平台都广泛使用商业卫星通信,失去商业卫星通信对机载ISR任务的影响将取决于:

· 机载ISR任务对所支持军事任务的重要性;

· 商业卫星通信是用于指控链路、传感器数据传输,还是两者皆用;

· 是否存在冗余通信能力;

· 机载ISR平台是否为遥控。

商业卫星通信的临时或永久中断,可能对美军军事指挥人员的态势感知水平及战术单位杀伤链执行能力造成严重影响。为减轻商业卫星通信中断对机载ISR任务的影响,美国防部可考虑采取通过替代手段恢复通信或采用替代收集手段来降低影响。潜在选择包括恢复机载ISR平台通信(例如,增强机载或地面中继,或部署混合通信系统),或使用替代收集手段(例如天基收集器或非传统ISR系统)。

(2)作战指挥控制(美国空军)

美国空军的几乎所有指挥控制职能都经常使用商业卫星通信以满足其通信带宽需求,并且商业卫星通信也是其多路径指控通信架构中的一种选择。远距离通信(通常是卫星通信和海底线缆)和近距离通信(如地面光纤和视距数据链路)将指控节点连接在一起,用于控制空中行动。本节主要聚焦战役级指挥控制。

美国空军主导着一个联合空中任务规划周期,通过整合当前和预判性情报、蓝军部队与武器信息、联合部队指挥人员指示以及天气预报等信息制定空战计划。集中控制与分散执行一直是美国空军作战条令的基础,但如今这种指控理念的典型表现是,集中式指控节点向战术单位下达高度详细的指令,包括详细武器使用和资源分配,这使得前沿指挥人员在计划战术细节时几乎没有灵活性。战役级指控节点与前沿部队之间的通信中断,将极大削弱前沿部队计划、执行和评估空中行动的能力。

目前美国空军的作业流程与系统通常假定通信是可靠的,包括通过海底线缆和卫星通信实现与美国本土的远程回传。作为空域主要战役级指控节点和战区空中控制系统的高级指控单元,空中作战中心(AOC)对数据容量的需求极高,地面数据路径以及商业和军事卫星通信经常都被用于满足这些需求。特别是在海外地区,地面光纤可能不可靠,商业卫星通信作为一种高度集成的通信能力,通过提供分散且多样的通信路径,可增加数据带宽和韧性。

失去商业卫星通信将影响作战行动,因为这会减少作战规划节点的可用带宽,使一些集中式规划行动变得更慢或效率更低(迫使一些指控功能使用更繁琐或不可靠的通信方法),并降低通信韧性。仅失去商业卫星通信(即使是永久性中断)不会导致空军的完全失控。但信息接收、使用和分发是指控任务的核心,失去这一能力将造成严重打击。诸如敏捷作战运用(Agile Combat Employment)等新型作战概念,更需要分布式战术单位与集中式指控节点之间的通信,以提高这些单位在通信降级环境环境下持续作战的能力。

美国空军正推进新型作战概念,以便更好地在竞争和降级通信环境中作战,减轻包括商业卫星通信在内的指挥控制通信中断带来的影响。美空军正在考虑强化替代通信路径选项(例如短波系统或使用全球广播服务(GBS)),但更重要的是实施根本性变革,使美国空军在必要时为真正的分布式作战和控制做好更充分的准备(例如任务指挥;分散式规划、控制和执行)。

(3)指挥、控制、通信与后勤以及蓝军跟踪(美国陆军)

美国陆军主要使用多种军事卫星通信系统,包括AEHF、WGS和MUOS,用于一般指挥、控制和通信任务。商业卫星通信作为力量倍增器,可为部分单位提供额外通信容量。美国陆军传统上通过一系列军方所有的通用终端来使用商业卫星通信,这些终端可以在多个频段与军事或商业卫星网络进行通信(例如,战术级作战人员信息网(WIN-T)和“凤凰”(Phoenix)终端)。这些混合终端通过实现通信路径多样性提供了运行灵活性,即使在商业卫星通信中断时也是如此。因此,美国陆军在指挥、控制和通信方面对商业卫星通信的依赖有限,并且在商业卫星通信失效的情况下仍能维持其核心指挥、控制和通信行动。

虽然商业卫星通信对当前美国陆军整体C3行动并非必不可少,但美陆军指挥官也认识到了军事卫星通信的局限性,并认为商业卫星通信提供的更高吞吐量、低延迟,尤其是无需事先协调即可持续可用的自主性,对未来陆军行动至关重要。根据美国陆军领导层的决策,到2030年陆军对商业卫星通信的依赖可能会急剧增加。

与通用指挥控制与通信应用不同,美国陆军在蓝军跟踪和后勤行动中高度依赖商业卫星通信进行远距离关键数据传输。在这两种情况下,除了尝试通过美陆军已经饱和且稀缺的军事卫星通信信道人工传输等效信息外,目前还没有可靠的商业卫星通信替代方案。

美国陆军在其联合战斗指挥平台(JBC-P)系统中完全依赖商业卫星通信汇总和向上级指挥机构传输陆军各单位的位置信息(PLI)。美国陆军在各种平台上配备了由国际海事卫星组织(Inmarsat)开发的10万台L波段卫星通信收发器。车辆和航空平台通常通过Viasat(原Inmarsat)的L波段卫星,将其PLI传输到所在单位的网络运营中心,在那里数据被汇总,然后通过军事卫星通信回传到国防信息系统网络(DISN)进行全球分发。最后一步是,整个美国防部汇总的PLI被推送回美国指挥人员手中,使他们能够掌握部队在车辆层面的实时位置信息。

蓝军跟踪所需的L波段商业卫星通信中断将导致难以获取及时且可直观呈现的部队位置信息(PLI),这将降低指挥人员的态势感知能力并对其部队指挥能力产生不利影响。如果Viasat的L波段卫星无法使用,商业卫星通信市场中可用的替代性L波段卫星资源极为有限。为减轻作战影响,作战单位可以使用战术通信设备人工汇总部队PLI,并通过无线电网和军事卫星通信信道传输。然而,通过军事卫星通信传输PLI可能会带来新问题,因为军事卫星通信带宽和终端已处于超额使用状态,这可能会危及部分作战单位的任务成功率。

商业卫星通信也是后勤人员向企业数据分发和跟踪系统报告军事单位维护、供应和战备信息的最常用手段。部署在远离归属基地位置的陆军单位需要持续补给,以及定期进行车辆和装备维护,以维持作战效能。旅战斗队(BCT)的单位补给消耗与运输能力通常支持其在无补给状态下维持约三天的战斗周期。在当前行动中,后勤单位频繁将其需求、活动以及所属单位的设备和补给消耗数据传输到位于美国本土的陆军全球指挥控制系统(GCCS-A)中央服务器,GCCS-A是美国陆军的战略、战区和战术C3系统。这些数据交换由几乎仅由后勤单位拥有和运营的战斗勤务支援型甚小口径终端(CSS VSAT)卫星通信终端完成,通过接入Ku波段商业卫星通信网络实现信息传输。

商业卫星通信的中断将限制后勤单位共享补给、维护与运输资源信息的能力,并且可能会对陆军后勤行动造成严重干扰,取决于商业卫星通信服务中断的性质。如果商业卫星通信服务因为处理CSS-VSAT流量的卫星遭受电磁干扰活动而中断,后勤行动未必会遭受致命打击——除非敌方成功识别并反制运营商和专家针对干扰采取的抑制措施。但如果完全无法访问所有商业卫星通信卫星,后勤人员将不得不回到通过人工通信请求补给和维护工作审批的方式。当前作战环境下,部队补给与维护人员面临时间与资源限制,而人工通信及逐项追踪补给/维护作业将导致补给延迟与维护效率下降,进而削弱部队战斗力。未来为GCCS-A操作人员开发的离线模式将缓解但无法完全消除此类风险。

(4)海上指挥控制(美国海军)

海上作战的性质决定了几乎所有超视距通信都需要使用卫星通信。美国海军舰艇进行超视距通信的另一种可用方法是HF无线电通信,但它无法满足海上单位IP通信量需求,并非最优方案。为了解美国海军海上行动中对卫星通信的使用情况,研究了航母打击群的通信能力和指控需求。

航母打击群通常由一艘航空母舰、多艘驱逐舰、一艘巡洋舰和一个舰载机联队组成。指挥官及其参谋人员是航母打击群的指控核心,位于航空母舰上。这个指挥单元需要与通常位于岸上基地或海上指挥舰(如第6和第7舰队)的上级指挥部进行通信,同时也需要与航空母舰上或分散在其他随行舰艇上的下属部队进行通信。此外,还需要与其他军种、海军其他作战部队以及伙伴国家进行通信。

航空母舰、驱逐舰和巡洋舰使用受保护、宽带和窄带军事卫星通信,以及由商业宽带卫星计划(CBSP)提供的商业宽带卫星通信。该计划提供的服务为航母打击群提供了大量带宽,使其能够访问非密IP路由器(NIPR)、保密IP路由器(SIPR)、安全电话、视频电话会议、远程医疗、情报数据库和图像,以及开展士气提升、福利和娱乐活动。舰载机联队在未升空时使用航空母舰提供的网络和卫星通信,升空后仅使用窄带军事卫星通信,具体为MUOS。

商业卫星通信主要用于扩充带宽,并非单一来源通信路径。虽然航母打击群在非冲突行动中会利用所有可用带宽,但美国海军已经认识到在冲突时期的对抗作战环境中,商业卫星通信可能无法使用。基于这种预期,美国海军制定了战术、技术和程序(TTP),以优先满足关键带宽需求,并确保仅依靠军事卫星通信就能维持行动。这些战术、技术和程序中的一部分涉及优先数据和人员优先使用有限的带宽,通常优先保障的人员并非领导或决策者,而是负责航母打击群行动的水兵。

另一项使美国海军能够在对抗环境中作战的因素是按任务型命令行动的能力。由于美国海军舰队采用分布式C2结构,海上作战的性质更便于使用任务型命令。此外,由于合成作战指挥人员结构在地理上相对集中,航母打击群内部带宽需求也不高,这使得航母打击群指挥部和各单位能够当面交流,或使用低带宽视距通信(射频通信、通过直升机传递打印文件或使用旗语)。这些战术、技术和程序使航母打击群在商业卫星通信中断的情况下,仍能继续执行关键行动。

(5)多任务(美国海军陆战队)

美国海军陆战队正在经历重大组织变革,这将对其商用卫星通信使用方式产生深远影响。尽管目前其已在多种场景中应用商用卫星通信,但更需关注的是其为支持《兵力设计2030》(Force Design 2030)组织改革所推出的新型商用卫星通信举措。这些变革不仅揭示了美海军陆战队未来商用卫星通信需求,也为其他军种推进类似改革提供了参考。

《兵力设计2030》是一项广泛工作,旨在应对对手针对美国过去30年作战优势所做出的调整。该计划的一个突出特点是远征先进基地作战(Expeditionary Advanced Base Operations,EABO),它要求分散部队提供感知、火力以及前沿装弹和加油节点,以支持美海军水面和水下行动。这一概念导致通信连接需求增加,以弥补因部队分散在战场上被削弱的战斗力。对EABO概念的分析表明,此类远征先进基地规模小(多数为排级或更小单位),且分散程度超出其相互支援能力范围,因此需要比常规小型部队更强的通信能力。远征先进基地间的远距离通信需依赖HF通信或卫星通信;考虑到其计划传输的数据量,卫星通信成为唯一可行选择。

美国海军陆战队预计将在很大程度上依赖商业卫星通信,并计划将更多商业卫星通信整合到几乎所有需要通信的任务中。此类任务涵盖从使用指挥控制个人计算机(Command and Control Personal Computer,C2PC)实现指挥控制,到通过先进野战炮兵战术数据系统(Advanced Field Artillery Tactical Data System,AFATDS)控制火力打击等多样化场景。由于任务和支持应用的多样性,可以断定商业卫星通信对美海军陆战队行动至关重要。

这种依赖性促使美国海军陆战队需要考虑商业卫星通信可能中断或失效的情况。美海军陆战队采取了两种方法来减轻这种情况的影响。第一种是通过多样化商业服务供应商、多频段和多轨道构建鲁棒通信架构,确保在行动中维持一定水平的服务(见表1)。

美国海军陆战队减轻对商业卫星通信依赖的第二种方法是采用欺骗和特征管理TTP,以提高部队生存能力并确保任务完成。这体现在其电磁辐射控制等级上,从允许辐射级到零辐射级。每个级别都有相应的最佳实践规范(针对允许级)和定向限制。例如,随着威胁增加,功率管理与电磁辐射级将受到严格限制,美海军陆战队也鼓励将通信波段迁移至Ka波段,以降低对干扰和其他进攻性电子战的脆弱性。然而,目前尚不清楚这些计划在作战规划中的整合程度以及执行的严格程度。

(6)反舰火力(美国海军陆战队)

为了更好地分析美海军陆战队的商业卫星通信使用情况,此研究聚焦某一具体任务场景:反舰火力打击。该任务由美国海军陆战队远征舰船拦截系统(NMESIS)实现,该系统将海军中程打击导弹与自主火力平台相结合。火力平台和发射器由武器控制系统控制,该系统接收J系列和K系列消息,它们是最常用的目标信息中继手段。武器控制系统可以利用地面视距通信和卫星通信中继目标信息。

根据美国海军陆战队新兴EABO概念,反舰火力有助于海军水面战斗舰艇、海军航空部队和两栖部队获得机动自由,尤其是在冲突初期,此时陆基火力可能最适合削弱敌方海军力量。印太战区联合部队指挥官经常将这项任务视为特别关键的任务。

美国海军陆战队整个杀伤链的主要通信广泛依赖商业卫星通信。AFATDS通过美海军陆战队 PACE计划中的九条不同通信路径实现,其中四条是商业通信路径。虽然提供了使用MUOS点对点网络的紧急通信途径,但可用带宽和用户竞争可能会使行动连续性难以保障。其他应用(如安卓小队态势感知工具(ATAK)、互联网中继聊天(IRC)、联合范围扩展应用协议-C(JREAP-C)及战区作战管理核心系统(TBMCS))也可能有助于闭合NMESIS的杀伤链。从概念上讲,这提供了更多冗余,但具体如何实现尚不清楚。像JREAP-C和互联网中继聊天等应用可通过紧急通信路径使用。

商业卫星通信中断对支持这项任务影响的严重程度取决于通信中断的具体情况。假设美海军陆战队能够确保其PACE计划中所阐述的商业卫星通信合同的多样性,那么商业卫星通信的降级或失效通常可以通过将火力消息数据流流量迁移至军事卫星通信备用、应急或紧急系统来缓解。

1.4总结评估

对美国防部各军种商业卫星通信使用情况的评估揭示了三大总体趋势:

第一,美国国防部的商业卫星通信需求在多方面持续增长,包括对联合作战至关重要的任务领域。其广泛卫星通信需求主要由以下因素驱动:

· 随着各军种发展依赖分散单位和能力提高对等威胁下生存能力的作战概念和条令,对远程可靠连接的需求不断增长;

· 为利用先进技术而产生的带宽密集型应用。

与此同时,军事卫星通信供应并没有大幅增加,且短期内难以扩容。这些因素使得商业卫星通信成为具有吸引力的替代方案,并且随着高通量卫星和pLEO星座的推出,全球卫星通信市场容量预计将增长,商业卫星通信有能力满足这一不断增长的需求。

第二,部分任务因过度依赖商业卫星通信而面临更多风险。对商业卫星通信的需求已经达到部分任务严重依赖其服务的程度。

第三,为减轻因对商业卫星通信的依赖增加而带来的脆弱性的缓解措施仍处于初期阶段且缺乏系统性。当前考虑的缓解措施包括:引入多商业卫星通信供应商、将其整合到PACE计划中,或采用能够在带宽受限环境中维持作战连续性的TTP(例如按任务型命令行动)。也可以使用军事卫星通信、国际合作伙伴的卫星通信或其他通信手段(如战术无线电)作为缓解措施。然而,需要进一步分析这些缓解措施对特定商业卫星通信应用的可行性和有效性。

实施部分缓解措施,并实施混合卫星通信架构,使用户能够在军事和商业卫星通信网络(或不同商业网络)之间无缝漫游,这需要部署混合终端和企业卫星通信管理与控制系统等使能技术。如果没有这些使能技术以及管理集成卫星通信企业的作战概念,持续依赖商业卫星通信将使美国国防部多项任务面临风险。

0商业航天对美国防部SDA任务的支持

太空域感知(SDA)是支持太空行动安全与可持续性的关键能力,对美国太空军的保护与防御任务至关重要。2019年提出的SDA概念,作为对太空态势感知(SSA)的强化,旨在强调保护美国及其他友方太空系统所需的新军事态势。SSA现为SDA的子集,重点关注轨道段以提供太空目标认知与表征。这一态势转变源于因对手已发展出具备强大能力的反卫星武器美国国防部将太空视为新作战域的判断。充满竞争且日益拥挤的太空环境,要求美国国防部更好地识别、定位和跟踪对太空系统的潜在威胁。

太空的广阔性、活跃卫星数量的增长、友方与对手卫星的日益复杂(如体积更小、信号特征更低)、运用大型卫星部署小型卫星、卫星机动性的提升,以及利用协作/非协作太空系统实施近距作战的能力,均对SDA能力构成挑战,并将继续给其带来更大压力。美国国防部SDA任务支持以下四项主要活动:

· 发射与载人飞行安全;

· 编目维护(即维护所有可追踪常驻空间目标的精确跟踪信息);

· 交汇评估(即预测常驻空间物体之间,如两颗卫星或一颗卫星与太空碎片之间可能发生的碰撞,并向受影响太空运营商发出警告);

· 保护与防御任务(即保护美国及友方的在轨卫星)。

尽管商业公司可以支持上述四项活动中的多项,但美国太空军和美国太空司令部主要利用商业SDA服务来支持保护和防御任务,这项任务所涉及的任务与上述其他三项SSA活动类似,具体包括以下方面:

· 探测、跟踪和识别所有轨道上的太空目标:商业公司拥有多种传感器,包括无源射频、光电/红外(EO/IR)和雷达,用于支持这一任务。目前,这些传感器大多数是地基传感器,分布在全球各地。一些成熟的天基地面ISR公司正在探索有限的天基非地球成像能力,也有多家初创公司在计划部署天基SDA能力。

· 开发威胁告警和评估:商业SDA供应商提供的信息和数据已被用于开发有关太空中可能敌对行动的威胁预警。美国太空军利用这些提供的数据,同时商业公司也开发了分析能力,以分析和识别潜在威胁。

· 太空目标表征:商业公司的数据可支持对太空目标进行表征(如通过光度曲线识别微动态特性)。

· 数据集成与利用:商业公司也在获取和整合来自不同供应商的数据,可以增强政府的数据集成与利用能力。

截至此报告撰写时,源自商业SDA的数据尚未用于支持编目维护活动,但美国太空军正在尝试通过将商业SDA数据与国防部信息相集成,利用商业SDA服务来支持编目维护活动。这一初步工作涉及少量传感器,然而意图是到2024年末利用数量多得多的传感器。此报告未将搭载的政府有效载荷视为商业SDA服务,但包括租赁商业传感器或平台。

2.1商业SDA能力

美国军方传统上通过其太空监视网络(SSN)来执行SDA任务。该网络由地面雷达及传感器、光学望远镜以及在轨能力组成,遍布全球多个站点。SSN使美国军方能够探测、识别、跟踪和编目在地球轨道上观测到的人造目标。

(1)当前和不断发展的SDA能力

当前的商业SDA能力已较为成熟。一些商业SDA公司已颇具规模并持续发展,同时新进入者也在开发创新系统,包括天基SDA和交会与抵近操作(RPO)能力。当前的提供商覆盖LEO、HEO、MEO和GEO,并对GEO以外区域表现出越来越浓厚的兴趣。企业为客户提供多种服务,包括使用地面望远镜、雷达和无源射频传感器收集观测数据,分析收集到的数据,以及提供数据分析服务。与每种传感器都会比其他传感器更适合特定观测任务。例如,地面雷达传感器在观测LEO轨道目标方面优于地面光学望远镜,而地面光学望远镜则更擅长观测高轨道(如GEO)目标。有源和无源射频传感器能够在全天任何时间进行观测,包括在云层覆盖情况下,不过无源射频传感器需要物体发射信号才能进行探测。无论是各公司还是整个行业,通过多种探测技术收集的数据都有助于构建更具韧性的架构。

当前另一种不断发展的SDA服务是天基对地ISR提供商对在轨卫星进行成像。这项服务可以提供有价值的信息,帮助解决异常问题(例如,对受损的太阳能电池板成像)或支持空间目标表征。美国国家侦察局(NRO)的光电商业层(EOCL)合同授予了三家商业供应商,即Maxar、Planet和BlackSky,该合同包含用于支持SDA的非对地成像条款。利用这些公司的传感器执行非对地成像,可为美国防部提供地面传感器难以获取的高分辨率卫星图像。根据与BlackSky代表就该能力进行的讨论,该公司预计近期能够提供在轨卫星成像服务。BlackSky还计划将其地面观测与非地球成像能力相结合,尽可能对地面和太空行动进行综合观测,例如,提供火箭发射准备迹象,并在可能情况下观测有效载荷在不同运行阶段的情况。这种贯穿发射各阶段的监测能力能够为美国国防部提供宝贵信息。

(2)利用商业SDA能力的优势

商业SDA服务可提供广泛的太空监视和侦察能力,对美国国防部有重要价值。这些服务可增强美国国防部能力,并提高SDA架构韧性。商业SDA相关关键优势包括:

· 许多商业公司,尤其是小型高科技公司,具有创新性、响应迅速、灵活性高和快速部署等特点。

· 全球分布的扩散型传感器网络,能够提高韧性,并提升容量、突发任务处理和覆盖能力,特别是在南半球(商业SDA供应商在75个站点运营着约700个传感器,而太空监视网络在二十几个站点部署30多个传感器)。

· 能够接入先进的商业开发分析技术。

· 美国国防部对新技术和能力的前期投资较小甚至无需投资。

· 不同供应商采用多种探测技术和方法(如光电/红外、雷达、无源射频、开源数据和信息),有助于提高对目标的总体探测和表征能力。

· 能够更快获取最先进技术,如日间光电/红外观测能力、其他创新技术和分析方法。

· 与美国国防部相比,更容易部署国际传感器站点(即无需进行可能冗长的政府间谈判和协议)。

· 通过公开披露敌对或激进太空活动,为威慑提供支持(由于商业数据的不保密、可发布性质)。

· 具备灵活的响应选项(例如,能够迅速调配资产支持某项任务)。

美国国防部能够利用商业SDA数据的程度和效果,在很大程度上取决于商业SDA服务与美国防部系统的实际集成和连接程度、使用商业服务的作战概念的开发和制度化程度,以及实施适当的支持性采购流程,以鼓励、支持和促进美国公司开发商业航天服务。为了充分利用商业SDA服务的价值,需要考虑DOTmLPF-P的所有要素。此外,美国政策上鼓励国防部尽可能使用商业航天服务。

2.2美国国防部当前对商业SDA的使用

美国国防部对商业SDA服务的使用仍处于发展阶段,随着商业供应商的不断进步以及美国防部能够更好地利用这些服务,其使用情况可能会进一步发展。由于任务的关键性、失败可能带来的后果以及分配给商业SDA服务的预算有限,美国国防部在将商业SDA纳入其SDA架构方面采取了较为谨慎的态度。

美国国防部通过两种主要途径获取商业SDA服务:由太空防御联合特遣部队商业行动(JCO)通过市场或统一数据库获取;与供应商直接签订协议(绕过市场)。

(1)太空防御联合特遣部队商业行动

太空防御联合特遣部队商业行动(JCO)是为支持太空防御联合特遣部队(JTF-SD)的保护和防御任务而设立的商业SDA单元。截至2023财年,JCO虽然处于有限运行模式,但已成功展示了美国防部如何有效利用美国和外国的各种商业服务以及盟国能力。其任务行动示例包括:

· 对LEO、MEO和GEO进行监视跟踪。

· 探测卫星机动和异常情况并发出通知。

· 收集数据和信息,以支持太空活动规律分析。

· 发射及外国新发射活动早期轨道跟踪。

· 发布《致太空运营商通知》(Notice to Space Operator),包括RPO及其他异常行为通报。

· 提升快速发现丢失常驻空间目标的能力。

JCO完全在非密级层面运行,并向美国国家太空防御中心和商业太空运营商(包括盟国和伙伴国家)提供数据和信息。JCO通过统一数据库,使用短期(约一个月)可续签合同从各种供应商获取传感器数据。尽管JCO购买了部分分析服务,但它使用内部工具(如美陆军的Dragon工具)对获取的数据进行整合和分析。内部分析能力有助于减轻使用商业数据可能引发的作战安全问题。JCO利用了商业和合作伙伴的SDA传感器。

此研究还考虑了商业SDA服务可为美国国防部提供的作战价值,包括

· 补充覆盖范围以及提高对选定目标的重访率;

· 增强SDA任务韧性;

· 提供分析以帮助减轻政府工作量;

· 支持动态任务分配以提高SDA任务的响应速度和灵活性。

商业SDA服务为美国国防部提供作战价值的实例包括,JCO 2021年11月开发了俄罗斯直升式反卫星试验的综合情报产品,从发射前到事后观测都有涉及。JCO基于来自公开卫星研究分析团队的信息对俄罗斯的试验发出了提示和预警,使用KBR软件确定“宇宙1408号(COSMOS 1408)卫星可能是目标,并使用Slingshot的光电望远镜对撞击产生的碎片进行了后续探测和跟踪。

(2)与商业供应商直接签署协议

尽管美国国防部主要途径是通过JCO获取商业SDA服务,但讨论中有一家商业供应商表示,它与国防部的其他下属机构签订了小型支持性合同。与JCO相比较,这些政府机构更多利用商业提供的分析能力,并签订了更长期合同。

2.3美国国防部使用商业SDA的预期增长

基于美国防部对商业SDA服务和数据的预期需求以及SDA市场前景,美国国防部需要继续利用商业SDA服务,并且可能会增加使用。随着需求的扩大和美国防部使用商业SDA的增加,美国国防部需要解决将商业SDA整合到其SDA企业中的潜在挑战。

(1)美国国防部需求的持续增长

SDA需求将持续增长,需针对更多目标、更多处于机动状态RSO更广的空间区域(GEO以外)提供更及时的数据。美国国防部系统可能持续面临难以满足这些需求的挑战。美国防部也在增加投入以更高效利用商业SDA(例如将JCO运作扩展至24/7全天候模式),尽管投资规模相对较小。这一趋势将推动(甚至可能激励)美国防部更多采用商业SDA增值服务。

(2)未来SDA能力和市场

随着太空目标数量的持续增加,商业SDA产品和服务可能会不断发展,以支持所有运营商的SDA和太空交通管理。许多提供商计划通过部署更多传感器、增强在轨能力以及为用户开发产品来发展和增强当前服务。随着这些能力的提升,预计美国国防部将增加商业SDA使用。JCO模式通过依赖尽可能多的合格商业SDA供应商来补充美国防部的能力,促进美国防部商业SDA使用。新成立的专门负责购买商业航天服务的商业服务办公室,预计将增加对增值商业SDA服务的采购。

未来五年的市场展望难以预测。各公司制定了自身能力发展与业务增长计划,包括开设新站点及增加传感器多样性。多家公司提及投资软件能力,并利用人工智能、机器学习或其他软件技术开发成果。未来服务可能还包含天基商业SDA服务。一家初创企业True Anomaly计划提供在轨成像与抵近操作服务支持美国太空军的保护与防御任务。

此外,商业卫星所有者和运营商未来可能会更多依赖商业SDA服务的卓越能力支持未来先进商业航天任务(如在轨燃料加注)。卓越的SDA能力还可以通过提供高分辨率卫星图像等方式,帮助解决异常问题。

一位SDA领域政府专家表示,商业SDA市场增长可能取决于美国商务部对商业SDA数据在商业太空交通管理中的使用情况,以及国际伙伴和盟国对商业SDA能力的兴趣。一位美国商业SDA供应商也表达了类似观点,指出他们预计其业务的最大增长将来自国际政府客户。然而,另一位政府专家指出,目前正在努力利用商业数据支持太空目标编目维护任务,具体涉及开发一种能够自动接收商业传感器数据并将其整合到公共编目中的能力。

最终,市场增长将与上述所有这些活动的扩展相关,包括美国国防部的使用。美国国防部对与其任务高度相关的商业SDA能力(如RPO活动特征描述)的使用,可能会对提供这些服务的公司的生存能力产生重大影响。假设如果未来美国国防部对独特商业SDA服务表达的需求信号较小,商业行业可能会更多投资需求更高的服务以满足更大客户群体的需求。

目前无法确定商业太空运营商对商业SDA供应商的依赖程度,因为未来基本SSA信息将继续由美国商务部免费公开提供。需在免费信息基础上为商业SDA客户提供增值服务。政府和商业用户讨论了商业SDA数据与政府SDA数据的准确性、及时性以及集成程度等因素的重要性。某些情况下,商业SDA供应商在数据收集的及时性、位置、政府站点稀少地区传感器站点广泛部署以及利用数据为运营商提供更用户友好产品的软件能力等方面,可能超过美国国防部。然而,美国国防部也在继续开发高性能系统,以提升其SDA能力。

2.4商业SDA面临的技术与安全挑战

以高效方式利用商业SDA还涉及技术、运行与安全相关的挑战。尽管JCO已解决其中部分问题,但可能还需要进一步改进,将大规模SDA能力投入实际运用。美国政府需要协调一致且有计划的进行工作才能实现。

(1)技术挑战

美国政府在利用商业SDA时可能面临的技术挑战包括以下内容:

· SDA观测数据具有时效性,需要及时分发才能发挥价值;美国国防部与商业提供商之间需要建立适当的通信线路,以确保及时请求和接收数据。

· 供应商提供的数据格式多样且基于不同的参考标准,需要进行标准化处理才能被美国国防部系统使用。

· 需要实现不同传感器的数据自动摄取和集成,以使美国国防部各部门能够更好地利用这些数据。从统一数据库中获取和使用数据可能较为繁琐;随着统一数据库规模的扩大,可能需要改进统一数据库的数据摄取方式。

似乎JCO已经解决上述前两项挑战,但可能需要进一步改进相关流程,以应对未来更具挑战性的场景。在这些情况下,可能需要大量不同类型的近实时数据和信息来支持保护与防御任务,尤其是在对商业SDA服务的依赖持续增长的情况下。上述最后一项挑战似乎是一个持续存在的问题,美国国防部目前正在努力解决这一问题。

(2)运行与安全挑战

运行与安全挑战包括以下内容:

· 需要建立高效机制,确保美国国防部能够在竞争的不同阶段及时向商业提供商请求所需的观测数据,同时维护运行安全。

· 需要考虑网络安全和物理安全方面的挑战。

· 需要确保商业数据的可靠性(例如,数据未通过有意或无意的方式被破坏,特别是对于自动化数据摄取)。

尽管前两项挑战似乎已被JCO解决,但目前尚不清楚这些流程能够扩展到何种程度。

2.5服务中断的作战影响

从作战角度来看,JCO模式似乎为利用商业SDA企业提供了一种有价值且有效的途径。该模式要求尽可能多地使用商业SDA供应商,并确保这些公司提供的所有服务具备一定冗余(即来自独立公司的备份能力)。JCO还计划通过利用可靠且安全的云服务提供商(如亚马逊网络服务)的服务,提高其指挥控制韧性。如果实施得当,这种方法应能显著增加攻击者干扰JCO指挥控制行动的难度。

大量提供商的集合体(众多供应商合计拥有700多个地面传感器(包括有源和无源传感器)),再加上预期鲁棒指挥控制架构,使得JCO服务具备对敌方攻击的韧性。敌方要影响JCO的指挥控制网络,就需要影响来自不同独立运营企业的数十个或更多传感器,和/或者渗透并影响像Amazon Web Services这样鲁棒、受保护的网络化云架构。目前商业SDA数据仅用于补充美国国防部的SDA能力,虽然失去所有这些服务会影响美国国防部的SDA任务,但不会造成灾难性影响。部分对手的太空活动可能需要更长时间才能被发现,异常情况调查也会受到影响,因为能够获取的数据和信息会更少,而且公开溯源工作将受到显著影响,因为源自美国国防部系统的可公开非密SDA相关数据十分稀少。

未来,随着美国国防部对商业SDA服务的依赖加深,此类服务的全面中断可能产生更大影响。分析预测,美国国防部用于利用商业SDA的系统以及整体商业SDA能力的系统将比目前更有韧性。鉴于SDA的重要性,建议美国国防部将执行保护和防御任务所需的关键能力维持在可接受水平。需要强调的是,这一建议不是反对美国国防部依赖商业SDA服务,而是其应谨慎决策确定哪些任务以及在多大程度上深度依赖商业SDA。

2.6服务中断风险的应对措施

美国国防部依赖商业SDA的一个关键担忧在于,如何在整个竞争阶段(包括合作、非武装冲突竞争以及武装冲突)确保获取商业数据和服务。使用商业SDA并过度依赖其能力而不充分考虑访问中断的可能性,将产生显著风险。这种访问中断可能由多种情况导致,包括商业决策、经营失败、对手或自然干扰、恶劣天气事件、网络攻击以及更多其他因素。虽然政府系统也面临其中一些风险,但这些风险对商业供应商来说可能更为突出,原因在于其系统可能不像政府拥有系统那样坚固,需要保持盈利才能运营,并且还受到收购、破产和利益相关者影响等商业活动的制约。

美国政府可以采取多种措施来降低使用商业SDA的风险,但这些措施的实施程度将取决于任务类型、合同参数(即规模和期限)、依赖程度或所提供服务的关键程度等因素。这些因素有助于确定所需的应对措施类型和水平。可以采取的应对措施包括:

(1)合同授予前进行尽职调查;

(2)建立韧性多层商业SDA体系,为美国太空军提供多种选择和商业服务获取来源;

(3)限制商业SDA仅用于非关键、非时敏任务,以尽量减少失去访问权的影响。分析指出,商业SDA可以提供有价值的时敏信息(如提示和告警),美国太空军可以向多个供应商下达任务,以减轻单一企业无法执行任务的影响;

(4)维持美国太空军执行SDA任务的基本(且足够)能力(尽管能力可能会降低);

(5)开发灵活、可扩展且具有韧性的美国太空军指挥中心,实现商业SDA能力的任务分配、整合、分析和利用。

这五项措施旨在帮助减轻失去个别供应商服务的影响,从商业SDA架构的角度来看,将降低使用商业SDA的某些相关风险。JCO架构实施了其中一些措施,包括措施(2)和(5),在一定程度上也实施了措施(1)。

2.7总结评估

总体而言,商业SDA企业在多个方面使美国国防部受益。它们为美国太空军的保护和防御任务提供了一定支持,增强了SDA体系的韧性,可在需要时为美国太空军提供了突发处理和覆盖能力,补充了美国防部的SDA能力,并通过减轻更卓越政府传感器的任务负担来提高其性能。尽管部分商业SDA公司已经运营超过十年,但整个行业仍处于发展初期,美国国防部直到近期才开始通过JCO系统性利用商业SDA服务。

商业SDA供应商当前增强了美国国防部的相关能力。定性评估表明,完全失去商业SDA服务不会对美国国防部SDA任务造成灾难性后果;但会通过降低容量、及时性和韧性,导致政府SDA体系整体性能下降。考虑到提供商和传感器的数量众多,以及美国国防部接收数据的大量潜在链路,很难确定商业SDA服务完全中断场景。例如,美国国防部可以直接从供应商获取数据,而无需通过统一数据库,尽管效率大幅下降。随着未来美国太空军对商业SDA的依赖加深,应该考虑失去商业服务的影响,并制定适当缓解计划,并制定包括韧性措施在内的缓解方案,确保基本SDA能力仍然可用。

随着用户进一步开发太空能力,包括pLEO星座、太空物流以及其他需要比美国太空军和/或商务部免费提供更精细SDA数据任务的其他任务,商业SDA服务市场也可能会增长。这种不断发展的市场,加上其他政府机构(如商务部等)和国际政府(即盟国和合作伙伴)的关注,将有助于商业SDA市场的发展。

03 美国国防部对商业遥感、环境监测、定位导航与授时和太空物流服务的使用

随着小卫星技术的进步、进入太空成本的降低以及其他技术的发展,新进入商业航天行业的企业在过去几年显著改变了该行业的构成。源于对新服务的需求,新的商业航天市场不断涌现,促使企业在环境监测、定位导航与授时和太空物流等领域进行投资。进入遥感等传统市场的新企业也通过创新技术和商业模式,使服务类型更加多样化。

美国国防部正在密切关注多个新兴市场(如PNT和环境监测),评估新型商业航天能力在满足国防部太空任务需求或提高韧性方面的效用。由于威胁的不断变化,美国国防部的任务和需求也在改变,这进一步激发了美国防部对商业航天市场持续创新的关注,例如考虑使用商业遥感能力来满足战术天基ISR需求,或者美国太空军有兴趣利用商业在轨燃料加注技术增强太空机动性。

本节将探讨美国国防部当前和预期商业能力使用情况,以支持美军在以下四个太空任务领域的行动:遥感、环境监测、PNT和太空物流。这些任务将按照各自商业航天市场的成熟度依次介绍。

3.1遥感

美国国防部将军事行动和情报活动整合在ISR任务之下,ISR旨在“同步及整合传感器、资产以及处理、利用和分发系统规划与运作,直接支持当前和未来行动”。ISR为美国武装部队完成情报任务提供支持,包括战略情报、预警情报以及对当前行动的支持。商业遥感能力在上述这些情报任务中都能发挥作用。

战略情报涵盖许多高层主题,包括国家政治、经济和安全趋势,以及恐怖主义等跨国问题。军队依靠预警情报来跟踪对手军事能力发展,并为新兴机遇或威胁做好规划。ISR通过描述敌方部队、监测对手活动和行动、识别和跟踪潜在目标、提供威胁预警以及评估作战毁伤效果等方式,为规划和决策提供信息,进而为当前行动提供关键支持。

美国国防部利用各个域的多种ISR传感器和平台来完成其情报任务,但它并不运营自己的天基ISR系统,而是共享由美国国家侦察局(NRO)为国防部和情报界开发、部署和运营的国家天基系统。美国国防部只是向国家系统提出ISR收集需求的众多组织之一。此外,2017年起美国国家侦察局承担了天基商业图像主要采购方的角色,因此,美国国防部使用的大部分商业遥感数据由国家侦察局获取,并在到达国防部用户之前由国家地理空间情报局(NGO)进行部分处理。

(1)当前美国国防部的商业遥感能力使用

商业公司为美国国防部提供天基遥感服务已有数十年历史。近年来,技术发展的步伐和经济形势极大加速了这一领域的变革。随着技术进步,商业天基ISR已逐渐发展,能够越来越多为联合部队提供时敏战役和战术支持。商业传感器数据和分析可以在政府自有系统基础上增加容量,提升数据利用能力,提高重访率,增强与盟国和伙伴的数据共享能力,并提高太空架构韧性。

鉴于这些优势,美国国家侦察局正在大力投资商业光电/红外观测数据,利用多家公司(如Maxar、Planet和BlackSky)的服务构建光电商业层(EOCL)能力。EOCL合同增加了美国国防部和情报界用户能够访问的遥感卫星数量,提升了天基ISR容量。例如,EOCL提供商在2022年6月至2023年6月期间交付了约360万张新商业图像。在EOCL合同下获取的大部分商业图像(约占EOCL图像的94%)用于国家地理空间情报局的基础地理空间情报任务,包括航海和航空导航安全、测绘、制图和大地测量。商业容量的提升能够满足更多客户需求(包括武装部队需求),使美国国家天基ISR系统能够专注于最有挑战和最敏感的任务。

由于商业图像的容量增加和获取能力增强,美军作战司令部正在使用这些图像支持其任务。此外,由于商业数据不保密,且美国国家侦察局与商业数据提供商签订的合同中专门制定了最终用户协议,便于在美国政府内部以及与美国盟国和伙伴之间广泛共享数据,作战司令部已能够便捷地与外国合作伙伴共享这些数据。

(2)美国国防部对商业遥感能力的预期使用

美国国防部对商业遥感的使用极有可能持续增长。增长规模、速度以及在增长领域,将取决于美国国防部天基感知需求、市场状况、情报界投资策略,以及战术ISR未来职责和兵力结构的政策决策。

需求的主要驱动因素包括感知容量和传感器多样性(即不同传感探测技术)需求不断增长,以及与美国盟国和伙伴的数据共享需求日益增长。美军对ISR能力的需求持续超过现有提供能力。随着美国对手采用机动性以及各种拒止和欺骗技术来对抗天基ISR收集,高频重访、持续监测以及传感探测技术的多样性正成为美国国防部在天基ISR架构中寻求的重要特性。军事任务通常不需要极高分辨率来识别目标或事件,但变化检测、行为模式分析和目标跟踪需要频繁重访或持续监测。扩大商业天基遥感应用可以满足更多军事ISR优先需求,并且持续监测策略能够得到更广泛应用。

近期,美国国家侦察局越来越多地试验商业遥感提供商提供的其他天基传感器探测技术,包括合成孔径雷达和射频传感,评估其效用。随着时间的推移,这可能会扩大美国国防部和情报界的商业传感器使用。尽管这些合同在时间和资金上相对有限,但美国国家侦察局的计划是遵循“能购尽购”原则,并希望像商业光电/红外服务的近期增长和实际应用一样,期待部分实验能够转化为实际作战能力。

尽管到目前为止,美国国防部对商业遥感数据和服务的直接采购和应用有限,但预计这一趋势将会改变。美国国防部内部对发展自身天基ISR能力以支持战术军事用户的兴趣日益浓厚。作为这一工作的一部分,美国国防部正在探索采购自己的天基ISR系统,并利用商业遥感服务来满足特定军事需求。如果美军除了国家侦察局提供的能力之外,还投资天基战术ISR传感服务,那么商业遥感服务资金投入可能会增加。

然而,有几种风险或限制因素可能会阻碍美国国防部未来商业遥感使用的增长。近年来,商业遥感市场变化迅速。未来遥感市场规模以及新兴提供商或系统的财务可行性都存在不确定性。此外,为了在作战相关时间内充分利用商业遥感服务提供的大量数据,可能需要对与处理、利用和分发相关地面基础设施进行投资。

例如,情报利用传统上是非常耗时的人工过程。尽管情报界正在通过软件实现工作流程自动化并增强能力,但商业遥感卫星会生成大量数据。情报界可能需要改善其处理、利用和分发基础设施,例如在其工作流程中增加基于软件的分析能力(包括情报界流程和能力中的商业分析)。最后,如果政策决策限制了美军方直接投资天基遥感的能力,这可能会阻碍美国国防部对这些服务应用的扩张。目前,美国国防部和传统上一直执行天基ISR任务的国家侦察局之间关于天基ISR未来角色和职责的争论仍在继续,结果也可能影响美国防部的商业遥感服务需求。

3.2环境监测

美军《联合出版物3-14》使用“环境监测”一词来概括太空资产和行动为收集地球大气层内外气象现象信息而需要执行的任务。天气会在多方面影响美国国防部行动,天气信息可能会改变军事行动的结果。本文讨论仅限于从太空进行的地面和太空气象数据收集,可能无法涵盖美国国防部从所有来源获取地面和太空气象数据的全部需求范围。本文不会详细讨论气象数据收集、预报服务或分析的总体商业市场,而是将讨论范围聚焦在基于天基传感器获取地面和太空气象数据的商业市场。

(1)美国国防部当前对商业天基环境监测(SBEM)的使用

美国国防部从一系列民用、军事和国际太空资产收集地面和太空气象数据,这些资产总计近50个轨道平台,搭载着各种传感器。美国政府的需求和服务要求似乎主导着商业市场,美国国防部对商业天基环境监测能力的使用有限。美国国防部在很大程度上让美国政府的民事机构带头纳入商业服务。不过,这种情况可能正在改变,美国太空军近期向一家位于波士顿的初创公司授予了一份价值1700万美元的小企业创新研究合同,以支持由32颗配备雷达的小型冰箱大小的卫星组成的星座计划,该星座旨在收集气象数据。

美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和美国国家航空航天局(NASA)在鼓励商业天基环境监测市场发展方面发挥了带头作用,它们主要侧重于太空气象数据。NOAA的首个天基商业气象服务试点项目起初规模相当小,2016年向两家公司授予了价值100万美元的合同,到2020年(2023年再次授予)发展为一个中等规模的项目,向两家公司授予了价值2300万美元的不确定交付时间/不确定数量(IDIQ)合同。第二个试点项目于2022年启动,向之前试点项目中成功的公司提供合同。新试点项目的新闻稿明确提到“近实时无线电掩星测量”,其标题首次将所请求的数据描述为“太空气象数据”,这意味着无线电掩星数据所支持的服务范围有所扩大。NASA此前通过小额合同支持了多家天基环境监测公司,近期发布了商业对地观测数据招标,年度采购上限接近1亿美元。这一举措可能标志着对商业天基环境监测投资的显著增加。

(2)美国国防部对商业天基环境监测的预期使用

目前,商业天基环境监测市场依赖美国政府。与美国政府机构成功签订合同的三家公司,尤其是NOAA试点及后续项目中的公司,是商业天基环境监测市场的主要参与者。这些公司包括GeoOptics、Spire Global和PlanetIQ。

GeoOptics的能力基于其“蜂窝地球遥感观测共同体倡议”星座,第二代卫星于2022年开始发射。该星座提供从LEO GNSS信号中获取的无线电掩星数据,用于测量天气、大气、地表和海洋状况。Spire Global维护着一个不断扩大的由100多颗多传感器纳卫星组成的星座,能够进行光学、多光谱、高光谱和红外成像。该公司的LEMUR星座每天进行数千次无线电掩星测量,并进行大气和海洋学分析。PlanetIQ正在发射由20颗GNSS导航和掩星测量卫星(GNOMES)组成的星座,该星座利用GNSS-RO传感器,旨在提供地面和太空气象数据。目前已有三颗GNOMES卫星投入运行,后续发射计划纳入更多种类的环境监测传感器。

撰写本报告时,天基环境监测市场及其参与者尚不具备完全满足美国国防部已验证需求的能力,这进一步限制了商业天基环境监测的潜力。美国国防部计划主要通过其政府拥有的卫星以及国际合作伙伴的卫星来满足这些需求。鉴于过去在获取天基环境监测卫星方面遇到的挑战,这种方法是否能完全满足美国防部需求仍有待观察。

美国太空军对通过商业合作伙伴满足其天基环境监测需求表现出浓厚兴趣。目前业界提供的无线电掩星数据最初被视为解决电离层密度问题的潜在方案,但最终可能用于满足其他太空气象数据需求。目前尚不清楚遥感和地球观测卫星公司是否能够或愿意提供其他需求所需的毫米波和光电/红外传感能力。鉴于遥感行业的总体增长趋势,如果美国防部提供足够的前期激励措施,私营部门似乎有可能开发出满足美国防部天基环境监测需求的解决方案。然而,美国太空军必须决定这种方法是否是最经济高效或更可取的解决方案。

美国国防部目前对商业天基环境监测能力的使用极少,主要限于全球导航卫星系统无线电掩星(GNSS-RO)数据。尽管NOAA和NASA对此兴趣增加,但商业天基环境监测市场在整个遥感市场中仍占比很小。此外,商业天基环境监测公司收集的数据与美国防部的气象数据需求并不完全匹配。虽然随着时间推移这种情况可能会改变,但商业天基环境监测市场规模小、成熟度低,并且企业面临来自免费数据服务的竞争,因此,如果没有美国国防部或政府的大规模投资,私营部门驱动显著增长的可能性较低。

3.3定位、导航与授时

自20世纪80年代末PNT技术问世以来,美国国防部对其依赖程度日益增加。美国防部的PNT解决方案——GPS被广泛用于众多军事任务,包括友军部队机动跟踪、同步跳频无线电以及为精确制导武器提供制导等。PNT尤其是GPS的广泛效用很难低估,作为基础性赋能能力,能够支持联合部队执行的各类作战、作战支援及作战勤务保障任务。

尽管美国国防部在持续投资GPS现代化并提高其韧性,但美国防部高层认为,为了全面提升PNT能力韧性,有必要开发一种独立于GPS的替代PNT解决方案。随着对等竞争对手逐渐认识到GPS和其他天基能力对美国军事行动的重要性,并开始优先考虑对这些能力进行干扰、拒止或彻底破坏,美国提高PNT能力韧性变得更为紧迫。

与此同时,由于GPS底层技术和架构限制,美国国防部越来越意识到GPS无法提供的增强PNT 能力的价值。先进的技术能力,如更高精度(精确到小于10厘米)、更快的首次定位时间,以及更强的信号穿透密集城市或地下地形的能力,能够提升PNT在联合部队中的效用。这些增强能力还有助于削弱对手针对美国PNT能力攻击的影响。

这些趋势共同促使美国国防部研究各种替代性PNT解决方案以补充GPS。诸如改进惯性导航系统等工作属于地面技术范畴。本文主要关注天基能力。

(1)美国国防部当前对商业PNT的使用

美国国防部在天基PNT需求方面主要依赖GPS。商业PNT能力有限,在美国防部PNT总使用量中占比很小。目前只有Satelles提供商业天基PNT能力,它利用现有铱星商业卫星通信星座(由66颗LEO卫星组成)。Satelles自2016年起为美国国防部和其他客户提供卫星时间和定位服务。美陆军与Satelles存在有限合作,主要侧重于技术演示和概念开发。

(2)美国国防部对商业天基PNT的预期使用

除了Satelles,两家美国公司Xona Space Systems和TrustPoint正在构建自己的LEO星座,提供独立于GPS的PNT解决方案。Xona Space Systems计划发射约300颗LEO立方体卫星,目标是在2027年实现全面运行能力。该公司于2022年5月发射了第一颗卫星,并通过仿真成功完成了其计划的小于10厘米定位精度的演示验证。关于TrustPoint计划的微卫星星座信息较少,但它在2023年4月进行了首次成功发射。尽管这些能力旨在提供独立于GPS的定位与授时信息,但这两家公司在构建完整星座的过程中,计划在星座建设初期提供GNSS增强服务。

商业PNT市场可能会面临一个潜在复杂情况,研究表明,可以利用pLEO商业通信卫星信号作为独立于GPS的位置信息源。这意味着理论上可以使用其他pLEO商业卫星通信星座作为GPS的替代方案。这对pLEO卫星通信公司来说可能是额外服务和收入来源,也可能对商业天基PNT市场产生影响。这种解决方案对于美国国防部同样有吸引力,因为它可以减轻商业PNT带来的用户设备挑战。

通过对当前和以往研究中商业天基PNT领域的分析,研究结论表明,独立商业PNT服务在提升美国国防部PNT能力整体水平与韧性方面前景有限。因此,未来几年内,美国国防部不太可能大幅增加天基商业PNT使用。目前存在比商业天基PNT更好的替代方案,并且在政策和技术方面存在重大障碍,使得在未来十年内提供替代方案的难度较大。例外情形可能是,如果现有或正在建设中的LEO商业卫星通信星座最终能够用于提供商业天基PNT服务。商业卫星通信市场的相对稳定性使得这些服务更有可能在近期内为美国国防部所用。

3.4太空物流

太空物流在历史上有着广泛定义。根据美国航空航天学会的定义,它是“推动太空系统设计实现可操作性和可维护性,并管理太空系统整个生命周期中所需物资、服务和信息流的理论与实践”。在商业航天行业背景下,太空物流市场涵盖了从卫星部署到寿命结束期间支持卫星运行的在轨服务。在轨服务能力,如卫星燃料补给、检查和维护,以及轨道变更能力和支持这些活动所需的基础设施,都属于这个市场范畴。这是航天工业中的一个新兴领域。商业公司正在努力为商业、民用和军事用户提供这些能力,以支持太空域内、来自太空及面向太空的行动,包括通过在轨燃料加注、在轨加装额外推进器或硬件维护等方式延长航天器寿命的服务。

(1)美国国防部当前对商业太空物流服务的使用

由于这一行业尚处于起步阶段,且目前可用运营能力有限,美国国防部尚未利用商业太空物流服务。然而,美国国防部对这一能力高度关注,并计划在未来五年内进行相关演示验证。

(2)美国国防部对商业太空物流服务的预期使用

美国太空军高层已明确太空物流为优先方向。根据美国太空军天空作战副参谋长的说法,美太空军持续关注商业行业在这一领域的发展,并将在轨服务和燃料补给等太空物流行动视为核心能力和战略优势。美国太空军正在为未来使用商业太空物流能力做准备,2023年初在太空系统司令部“确保太空进入”局下设“太空进入、机动与物流”计划。

目前,商业太空物流市场在技术上还不成熟。商业部门和美国政府都处于实验阶段,致力于开发支持各种太空机动和物流活动(检查、燃料补给、维护、轨道调整等)的技术。假设商业太空物流能力持续发展和成熟,美国国防部可能会扩大对这些服务的使用。使用程度将取决于这些服务对美国国防部的价值。

3.5总结评估

在本节讨论的太空任务领域中,商业遥感技术最成熟,对美国国防部价值也得到了充分验证,美国国防部仍在探索如何利用这些能力。美国国防部对这些服务的所有使用都要通过与情报界的协调进行,并且相关政策决策(如战术ISR的未来职责和兵力结构)仍然存在不确定性。尽管存在这些不确定性,短期内美国国防部对商业遥感的应用可能会增加。

商业SBEM、PNT和太空物流市场仍在发展中,它们能否为美国防部客户提供持续价值仍有待验证。

SBEM和PNT市场直接与美国政府(NASA、NOAA和GPS)免费提供的数据和服务竞争,这使得它们的未来充满不确定性。它们的发展取决于不同因素,SBEM依赖于美国政府投资,而PNT则取决于美国国防部的需求以及商业领域对高精度PNT信号(如农业或自动驾驶领域)的潜在大量需求。太空物流虽然在技术上还不够先进,短期内无法发挥实际作用,但从长远来看,对美国防部和商业实体可能有巨大价值。这是一个值得关注的市场,在当前架构和卫星制造决策及投资中应予以考虑。

总体而言,预计在近期,美国国防部对遥感市场的使用会有所增加;从长期来看,对太空物流市场的应用也将逐步增多。而SBEM和PNT任务领域,在未来美国国防部的应用增长可能相对有限。

04 研究发现与结论

商业航天领域正在迅速发展,在多个太空任务领域的能力和容量不断增长。这为美国国防部提供了能够更灵活满足其不断变化的任务需求并增强其太空架构韧性的机遇。随着美国国防部加大对商业航天服务和数据的使用及整合力度,它需要权衡和处理作战和政策方面的多种问题,下文介绍关于作战方面的相关探讨内容。

4.1使用商业卫星支持美军行动的情况

从美国国防部整体来看,商业卫星通信对其意义重大,是多项高价值任务的关键支撑。美军大多数军种在日常行动中都会一定程度使用商业卫星通信,但依赖程度各不相同,从完全依赖(例如,美陆军的后勤和蓝军跟踪行动,体现了美国防部依赖商业卫星通信的关键性)、高度依赖(例如,美国空军的部分机载ISR平台)到可选使用(例如美国海军的舰队行动)。

尽管部分商业SDA公司已运营超过十年,但这一市场仍处于发展阶段。目前,美国国防部主要依靠自身SDA能力来支持任务,仅将商业能力作为补充。美国太空军是SDA服务的唯一美国防部用户与提供方,任务涉及围绕太空安全与保障的多项工作。美国国防部对商业SDA服务的使用由JCO进行协调,主要围绕保护和防御任务展开。尽管JCO目前处于验证阶段,其运营受到一定限制,但它已为美国防部SDA任务做出了重要贡献(例如对2021年11月俄罗斯的反卫星测试发出预警)。

在此研究的其他太空任务中,如遥感、环境监测、PNT和太空物流,美国国防部对商业服务的使用较为有限。美国国防部确实利用了情报界(即国家侦察局和国家地理空间情报局)获取和分发的天基商业遥感数据和信息来支持相关任务。商业SBEM市场规模较小,目前为止获得的资金有限。商业天基PNT服务目前规模有限,现阶段作战应用可以忽略不计。太空物流是一个相对较新的任务领域,美国防部在这方面尚未充分利用商业能力。

4.2未来十年美国国防部对商业航天服务使用的预期增长

美国《国家太空政策》鼓励在可行情况下使用商业航天服务。未来,美国国防部对商业服务的使用程度部分取决于其当前对未来需求的明确程度,以及对未来使用这些服务的意向表达。企业将依据这些需求信号来决定未来投资方向,这可能会拓展美国防部关注的能力领域,进而增加这些服务的使用。分析表明,随着多个新兴市场的成熟,美国国防部可能会在多个市场增加对商业服务的使用。

美国国防部很可能会增加对商业卫星通信的使用。商业公司不断部署并提供新服务,包括pLEO和集成多轨道通信服务,并融入可增强服务抗干扰韧性的波束成形等先进功能。美国国防部也在开发需要泛在高带宽通信能力的新型未来作战概念,如JADC2。虽然美国的政府系统将满足部分需求,但商业服务作为由互操作性更强的政府和商业系统混合通信架构的一部分,将发挥重要作用。美国防部其他依赖低带宽政府系统的需求,也会将商业系统作为备份或对现有能力的补充。随着通信需求的增加,使用商业服务的美国防部用户可能会增加这些服务的使用。

美国国防部对商业SDA的使用也可能会增加。随着太空环境日益拥挤和竞争加剧,未来SDA需求将持续增长。这一趋势将推动更及时覆盖和更卓越能力需求。多家企业在计划扩展自身能力,同时新的商业SDA初创公司也在开发并计划部署对美国防部有价值的创新能力,美国防部也在逐步提升有效利用商业SDA服务的能力,虽然提升速度相对较慢。美国商务部和国际上多个政府似乎越来越依赖商业SDA提供商,这为市场增长提供了一定信心。此外,商业卫星所有者可能需要响应更快速更及时的商业SDA服务以支持未来更大规模卫星星座的运营;以及GEO以外区域可能开展的RPO及其他活动。

商业遥感服务可能会继续增长,随着星座扩散带来的重访率提升及多模态传感器等技术进步,商业遥感服务对美国国防部的价值将不断提升。这些商业能力可增强美国防部ISR体系,减轻更精妙政府传感器进行低分辨率观测任务的负担,使其更能够更灵活应对其他关键任务。

美国国防部对商业PNT及环境监测服务的应用能否显著增长尚不明确。由于政府系统持续向公众免费提供PNT与气象信息(可能已满足多数商业应用需求),相关服务商业市场相对有限且增长空间不足。

美国国防部对商业太空物流的使用目前非常有限。随着这些能力的发展并在支持国防部任务中变得更有价值,预计美国防部未来将利用这些能力。

4.3商业航天服务接入中断对美军作战行动的影响

鉴于商业卫星通信服务竞争性及为保持盈利而提供可靠服务的需求,商业卫星通信系统已具备高韧性并能够减轻干扰影响。此外,由于美国国防部可选择多个独立提供商,完全丧失商业卫星通信系统接入的可能性极低。但此评估基于以下假设:

· 个别任务可能仅依赖单一商业提供商。这种情况下,用户应制定应急计划,以便在发生中断时能够迅速切换到政府系统、其他供应商或采用替代方式执行所支持任务。

· 已充分考虑并解决了DOTmLPF-P(条令、组织、训练、装备、领导和教育、人员、设施和政策)的所有要素,以确保能够有效使用商业卫星通信。

如果特定任务的商业卫星通信服务接入中断,其影响将取决于任务关键性以及用户制定的应急计划。某些情况下,失去服务可能导致任务中止;另一些情况下,可能会导致任务降级。此外,在带宽受限环境中运行,可能会降低许多依赖带宽密集型应用任务的效能。

美国国防部完全丧失商业SDA服务的可能性也很低。然而,如果发生这种情况,美国防部任务执行能力可能面临一定降级,不过鉴于美国防部自身有建制SDA能力,降级幅度不会很严重。

4.4降低失去商业航天服务接入风险的措施

美国国防部可以采取多种行动来降低失去商业航天服务的风险。可以实现太空架构多样化,纳入政府、国际伙伴和商业航天能力提高任务韧性。此外,美国国防部应考虑通过使用不同独立提供商、多种传感器技术、扩散型商业网络以及分布式部署(例如,通过兼容用户设备实现多轨道接入)构建韧性商业架构。

美国国防部还可以采取措施,进一步降低商业航天系统或企业面临多种威胁时的脆弱性,包括在授予合同前进行尽职调查(如审查物理和网络安全方面)、及时提供威胁信息、评估运营商生存能力,以及考虑可能外国影响的应对措施。

鉴于商业卫星通信服务的广泛使用,为降低失去相关服务的风险,美国国防部还可以采取以下措施:明确自身需求,鼓励商业航天业进行未来规划和发展;开发支持跨轨道、跨提供商无缝切换的作战概念、战术、技术与程序(TTP)及用户终端设备。

对于SDA,其他需要考虑的措施还包括支持健康且竞争充分的商业产业:明确美国防部需求,鼓励未来规划和发展;开发指挥控制能力,以便能够在战术层面有效利用多个商业提供商(如JCO现有实践所示)。

4.5商业系统对增强美国国防部太空架构韧性方面的作用

商业服务对于增强美国国防部太空架构韧性具有显著甚至决定性作用。商业服务改善了美国防部太空架构的多项韧性特征,包括分解、分布、多样化和扩散。如果实施得当,商业航天服务可以显著提高美国防部太空任务韧性。美国国防部正在转向混合卫星通信架构,将商业卫星通信与军事卫星通信相结合提高韧性。虽然分析认为JCO利用的商业SDA服务提高了SDA体系的韧性,但目前还不清楚美国国防部计划在多大程度上利用商业SDA作为额外补充能力来增强其SDA任务韧性。

4.6美国国防部未来发展

当前,即使在与商业部门合作经验最丰富的卫星通信领域,美国国防部要将商业航天服务有效整合到其太空架构中,仍有许多工作要做。而商业卫星可能成为美国对手攻击目标的现实,进一步加剧了这一问题的复杂性。

本报告研究确定了美国国防部应考虑的多种措施,以降低美国防部关键行动(尤其是冲突期间)失去商业航天服务支持的风险。这些措施的可行性和有效性将因太空任务、商业航天服务或系统的技术特征、所支持的任务、指挥人员的风险承受能力以及许多其他背景因素而有所不同。因此,美国国防部需要根据商业航天服务或系统的具体使用背景,研究各种措施的适用性。

主要的缓解措施是提高美国国防部太空架构韧性,这涉及整合多家提供商的多样化商业航天能力。实现这种混合架构的实际应用将是一个长期过程。为确保成功实施,美国国防部应在能力和架构开发的早期阶段确定商业航天服务的角色,并根据预期的商业贡献分配相应预算。此外,美国防部应同时解决DOTmLPF-P的所有方面,这将包括开发指挥控制架构和相关地面基础设施、签订合同协议,以及制定促进商业服务使用的政策。短期内,美国防部应确保制定应急计划,并开发战术、技术与程序(TTP),以便在商业航天服务中断时维持行动连续性。

美国国防部需要优先考虑的另一个方面是制定和推进商业航天整合战略与政策,使其更好地与商业发展的速度相契合,同时也能应对在实现国家安全目标和维持美国在商业航天领域领导地位方面不断增加的威胁。美国国防部应考虑利用其掌握的不同工具(如合同机制、保险、信息共享、TTP),采取各种方案来保护商业航天实体。每家商业航天公司都有不同的系统架构、商业模式和风险状况;因此,重要的是要利用各种工具来支持所有类型的商业航天公司以及其支持美国国防部行动的多种方式

实施这些措施需要美国政府和国防部各部门之间的活动同步协调,还包括可能的立法和监管行动。这需要美国国防部共同努力,通过交流其不断发展的需求、投资新兴技术和扩大信息交换,进一步加强与商业部门的合作伙伴关系。

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