外太空电子战与网络战分析

概述了电子战和网络战领域中与外层空间有关的新兴技术和能力，综述了当前有关反太空能力的规定和措施，分析了国际社会该如何通过全球治理来解决这个问题，为制定应对这一挑战的有效举措并防止危险升级提供良好的基础。

外层空间电子战与网络战

• 1. 概述
  • 1.1. 导读
    • 由于国家安全越来越依赖于空间系统，同时反太空作战能力大大增强，使得太空领域比以往更具争议和竞争性。
    • 概述了电子战和网络战领域中与外层空间有关的新兴技术和能力，综述了当前有关反太空能力的规定和措施，分析了国际社会该如何通过全球治理来解决这个问题，为制定应对这一挑战的有效举措并防止危险升级提供良好的基础。
  • 1.2. 影响
    • 电子战和网络战反空间能力的出现使得包括国家和非国家行为体在内的更广泛行为者能够瞄准和干扰航天器，包括军事和民用卫星。
    • 这些能力已经被使用，用于瞄准太空和战场上的目标
    • 现有的多边监管框架不足以应对电子站和网络战能力对空间系统构成的威胁，需要采取新的措施， 定义这种技术的行为规范和参与规则。
  • 1.3. 产生原因
    • 由于国家安全越来越依赖于空间系统，同时出现了反太空作战能力，使得太空领域比以往更具争议和竞争性。
    • 特别是自从2007年1月恢复反卫星作战演示以来，各国承受着相当大的安全压力来证明自己的动能反卫星能力。
    • 幸运的是，自那时起反卫星行动演示并未产生许多长寿命的空间碎片。印度代号“沙克提使命（Mission Shakti）”的反卫星测试在足够低的高度进行，碎片可以在数周或数月内与大气燃烧殆尽，而不会耗费数十年甚至几个世纪。
    • 但是，空间安全的另一个方面却令人担忧。各国正在从昂贵的反卫星选项（例如导弹直接命中）转移到开发可能会影响太空资产的更低廉、更容易获得的电子战和网络战方法。
    • 从广义上讲，反空间能力可用于制造对空间资产的临时性和永久性破坏。动能系统会对空间资产造成永久和不可逆转的破坏，但是到目前为止，电子战和网络战手段对空间系统造成的破坏大多是暂时的。
• 2. 反太空能力
  • 2.1. 反太空能力的定义
    • 反太空能力“使对手丧失了空间能力带来的好处”。
    • 一些分析人士认为反太空能力“参与任何阻止对手利用太空来发挥自身优势的事情”。但是后一种定义过于宽泛，可能包含任何可用的手段（例如经济手段或技术转让把控机制），进而否定对手在太空中的优势。
    • 因此，本文使用修改后的定义，将反太空能力描述为一种军事能力，旨在防止“敌方利用太空发挥其优势”。这些能力使航天大国能够通过“摧毁或抵消敌军力量来保持所需的太空优势”。各国可以通过进攻性和防御性的反太空行动实现某些目标。
  • 2.2. 反太空能力的归因
    • 尽管过去存在反太空能力，但今天的情况却大不相同，各国正在表现出发展和使用这种能力的更大意愿。
    • 虽然归因比较困难，但是很难向国际社会隐瞒对航天器实施物理破坏的能力。
    • 电子和网络攻击很难被探测到，因为很难区分故意或非故意的故障、失灵。更重要的是，无需进行验证就可以开发和部署甚至使用这种能力。实际上如后文所示，这种攻击已经发生。
  • 2.3. 与冷战时期对比
    • 研究当前的形势和威胁需要与冷战时期进行对比。
    • 从那时到现在的最大变化是太空活动的参与者数量和类型都有所增加。与冷战时期的太空竞赛相比，这是一个很大的差异，当时美国和苏联两个超级大国主导了太空领域。随着商业参与者的不断增加，使太空成为更具创新性的环境，反过来使得政府和私人参与者都能够更便捷地访问外层空间。
    • 同时，这也使得太空变得更加拥挤。
    • 但是与冷战时期也存在一些相似之处。首先，人们重新强调包括外层空间在内的硬实力。
    • 例如自2007年以来，在持续了二十多年的非官方禁令之后，几个国家已开始测试反卫星能力。竞争重新开始的另一个迹象是美国成立了专门的太空部队，法国也计划建立一支类似的部队。
  • 2.4. 太空能力的影响
    • 此外，即使在安全范围内，各国处理外层空间的方式也存在重大差异。在冷战期间，外层空间主要用于展开战略行动，例如战略情报收集、核攻击预警和执行军备控制协定。
    • 这种情况已经发生改变，今天的太空在常规军事行动中起着更为重要的作用。当今，进攻性或防御性太空作战行动不仅会影响地面的安全部门，还会影响社会和经济部门，因为民众大量依赖于天基应用。
    • 太空对于民用和军事行动都至关重要，这一事实增加了意外升级和发生冲突的风险，例如在局势加剧紧张期间，由于自然事件或机械故障造成的中断或拒绝服务。
  • 2.5. 太空成为大国竞争手段
    • 力量平衡的动态变化正在影响外层空间，太空已成为政治和竞争发挥作用的另一个领域。
    • 例如，印度和中国之间的军事竞争也反映在两国之间的太空竞赛上。
    • 在“反太空”讨论的背景下，这一点很重要，因为当今许多国家都从安全角度出发接近太空，依靠外层空间来增强其战略和国家安全能力。
    • 例如与冷战期间相比，当今有更多的国家依靠外层空间进行军事通信。正因如此，军事行动对外层空间的更大依赖使各国更容易受到一系列反太空行动的伤害。
  • 2.6. 进攻性反太空能力
    • 与冷战时期相比，各国似乎更愿意参与新的进攻性反太空能力的开发和使用。
    • 主要航天大国之间的竞争导致电子战和网络战能力的使用情况有所增加
    • 此外，随着主要航天大国寻求新的军事太空能力，区域和全球安全竞争可能会推动太空军备竞赛。现有的一些准则正在受到挑战，因为新的参与者似乎不受它们的束缚。
    • 尽管很少违反测试反卫星能力的规则，但有迹象表明其他准则（例如不干扰卫星运行）的制约效力正在减弱。
    • 当许多新参与者进入既定领域时，规则可能会被打破。当玩家致力于维护规则时，它就可能会有效；但是当规则被视为对维持优势的阻碍时，规则就会被打破。
    • 技术和政治环境的变化进一步促进了对规则的侵蚀，例如网络战技术的广泛普及以及地缘政治动态变化推动的竞争意识增强。
• 3. 反太空能力的类型
  • 3.1. 动能武器
    • 这些技术包括直接攻击型反卫星导弹和共轨系统。
    • 动能武器的物理操作和能力会通过物体的撞击力或弹头的爆炸造成卫星或地面支持基础设施的永久性和不可逆转损坏。
    • 反卫星导弹本质上是指“通过纯粹利用高速和动能武器的撞击来摧毁敌方卫星”。
    • 共轨系统是放置在相近轨道上的卫星，可以通过近距离的轨道交会操作定向拦截或干扰其他卫星。
  • 3.2. 非动能武器
    • 非动能武器的物理操作涉及在没有直接接触的情况下使用技术来干扰或损坏空间系统。此类技术包括电磁脉冲或定向能（激光束或微波攻击）。
  • 3.3. 电子战能力
    • 电子战能力，使用射频能量来干扰或破坏与卫星之间的通信，但不会造成永久的物理损坏。
    • 这些功能会导致卫星或服务的暂时性损坏或破坏，而无需实际接触卫星。
    • 电子战是“军事行动，涉及使用电磁能和定向能控制电磁频谱或攻击敌人”。事实证明，GPS卫星特别容易受到干扰，因为可以阻止用户从这些卫星获取有用且准确的定位、导航和授时数据。但是对导航卫星的干扰主要限于民用GPS信号，因为军用信号抗干扰能力强。
    • 鉴于全球对GPS数据的大规模依赖，它已成为制造大范围破坏的简单目标。如果这些行动不受新规则或规范的控制，则有可能会降低外层空间提供服务的效用。这也可能导致外层空间行为规范的普遍弱化，加剧安全竞争，对和平利用空间产生长期影响。
      • 但是分析人士认为，可以开发和操控有效的反击系统来“确定干扰者并提取其特征”，使敌方的系统更易受到破坏和干扰。
      • 敌方电子系统“可能会通过自适应来实时滤除破坏和干扰信号，或者被其他电子防护策略（如增加发射器功率）所击败”。这表明航天大国将会采用各种各样的电子战战术。这种发展可能会使外太空更具竞争性和脆弱性。
    • 技术说明
      • 卫星是由地面站通过电子信号控制的，需要将数据传回地面站。因此，以电子方式攻击上行和下行链路可能会使卫星失效。电子攻击通常利用干扰或欺骗来攻击信号。
      • 干扰是一种电子攻击，会通过在相同频段内以及在其所针对的卫星或接收机天线视场内产生噪声来干扰射频，从而扰乱通信。干扰会造成暂时性破坏，因此是可逆的。一旦干扰器关闭，通信即可恢复正常。可以使用多种不同的干扰样式，包括主动型、功能特定的或混合型智能干扰来达成最佳效果。
      • 欺骗是电子攻击的另一种形式，攻击者的设备会产生虚假信号。在这种情况下，如果欺骗攻击的目标是从卫星到地面的下行链路数据，则最终可能会将错误或损坏的数据馈送到地面接收系统。劫持卫星的指挥控制并提供此类数据是众所周知的破坏手段。一旦成功欺骗了卫星的指挥控制系统，攻击者就可以控制卫星并将其用于邪恶活动。欺骗行动成本很低，因此可以由包括非国家行为体在内的许多行为者进行开发和部署。
      • 激光还被用于致盲侦察卫星，并被证明是相当可行的。这被称为“炫目”，据报道有几个国家正在对这方面的能力进行投资。但是还有一些人认为要达成显著的效果，对功率的要求很高，这使许多系统在实际性能方面表现并不太好。
  • 3.4. 网络战技术
    • 网络战技术，使用软件和网络技术来破坏、控制、干扰或摧毁与卫星有关的计算机系统。
    • 与电子战技术一样，网络战措施由于价格低廉且易于获得，正在迅速成为太空战的可行选择。
    • 一些国家（包括欠发达国家）已经能够发展用于干扰外层空间系统和卫星的网络战能力，但所报告的使用事件数量很少。
    • 包括美国、俄罗斯、中国和朝鲜等在内的许多国家已经表现出了对非空间目标实施网络攻击的能力和意愿。
    • 虽然卫星是有吸引力的目标，但对它们的攻击可能会造成意想不到的严重后果，并有可能导致严重冲突。此外，与军事资产相比，太空中的商业卫星可能更加脆弱。
    • 由于多种原因，未来几年网络战能力可能会成为更大的挑战。基础的、粗糙的网络能力比其他动能反太空能力更容易获得，其研发和部署速度比反卫星导弹快得多并且成本低得多。
    • 这些技术的准入门槛相当低，有许多独立的黑客就能完成。可否认和归因困难也使得网络对抗措施成为造成空间系统大规模破坏的理想方法。2017年，美国一名高级军官在听证会的证词中指出网络攻击是“反太空的第一威胁”。美国国家情报局局长詹姆斯·克拉珀也发表了类似的看法。
    • 技术说明
      • 网络战技术直接攻击数据和使用数据的系统。与网络节点链接的卫星越多，它们越容易受到网络攻击。攻击者有多个入侵点，包括将地面站连接到地面网络的陆上线路，连接终端用户以及卫星和地面站的空天线路。网络攻击可以是简单的，也可以是复杂的，具体取决于攻击者想要造成的破坏程度。
      • 如果目的是向对手表明其有能力并且可以施加惩罚，则攻击不必太具破坏性。但是网络攻击能够对太空系统造成大规模破坏甚至是永久性损坏。例如，如果对手设法掌握了卫星的指控权，它可能“切断所有通信，并通过消耗其推进剂或破坏其电子设备和传感器进而永久损坏该卫星”。
      • 对通信卫星的干扰除了会破坏公海中用于保障航空安全、安保和货运船只的能力外，还会影响军事行动的作战完整性。
      • 尽管网络手段是干扰卫星运行的相对较新的方法，但是还有一些较为老旧的方法（例如射频干扰）会造成问题。由于卫星是通过无线电波控制的，因此通过虚假传输或欺骗来干扰这些通信连接则代表着另一种威胁，其可以被纳入广义的电子战范围之内，但不同于网络攻击。
      • 与发射射频信号的电子战措施相比，网络攻击是一种更直接的攻击形式。网络攻击也需要更先进的功能和专业知识，但是大量独立黑客的存在为发现这些漏洞提供了可能的来源。各国可以自由地将业务转包给雇佣军的个人或团体，同时保持可否认性。
      • 目前各国能够展开一系列攻击，通过“窃取、更改或阻断信息，以及控制或破坏卫星、组件或辅助基础设施”，对受害方产生战术和战略影响。随着使用“更先进的机载处理元件、全数字组件、软件无线电、基于分组的协议以及基于云的高性能计算太空程序，网络攻击的攻击面可能会增加”。
• 4. 总结
  • 4.1. 趋势
    • 电子战和网络战手段的使用已成为首选的攻击方法，因为可以合理地进行否认。
    • 这些反太空能力可用于阻断、降级、破坏或扰乱空间系统。此外，电子战和网络战不可或缺的技术正变得无处不在且多样化，甚至非国家行为体也可以使用。
  • 4.2. 电子战运用实例
    • 开源报告表明，尽管在技术上可能有所不同，主要航天国家都具有针对太空系统的某种形式进攻性电子战能力。以下是在过去的二十年中（按时间顺序）据报道使用了进攻性电子战手段或实例的非详尽列表（未经验证）：
    • 1. ·美国拥有实战化的电子战系统（即通信对抗系统），可在全球范围内部署，对地球静止轨道通信卫星上行链路进行干扰，于2004年投入运行。
    • 2. ·据报道，美国可能具有在较小的区域内对全球导航卫星系统接收器（例如GLONASS或“北斗”）进行干扰的能力，以阻止对手使用这些系统。
    • 3. ·根据一些报道，“几位中国科学家声称在2005年的一次测试中成功地使用‘安装在新疆的50-100（千瓦）激光炮致盲卫星’”。
    • 4. ·据报道，在2006年的一起事件中，中国努力使用高功率激光致盲了在本国领土上空飞行的美国侦察卫星，但是尚不清楚是否成功。虽然没有通过公开的信息证实这些事件，但美国官员声称中国具有这种能力并且已经在“使用”。
    • 5. ·2009年，有报告称伊朗展开电子战行动。在一个特定的案例中，伊朗被指控干扰某些新闻广播，例如BBC的波斯语频道，以阻止西方媒体对国内民众的影响。据报道，在2009年伊朗总统大选和2011年“阿拉伯之春”起义期间，这种干扰很明显。
    • 6. ·据报道称在过去的几年中，伊朗一再干扰商业通信卫星，扰乱在该国广播的波斯语节目。
    • 7. ·2011年，德黑兰通过“干扰其卫星通信链路并欺骗接收到的GPS信号”击落了一架美国RQ-170无人机。但这些声明没有得到美国政府的证实。
    • 8. ·在2010-2012年间，朝鲜被指控连续多天干扰韩国的GPS信号，影响了许多飞机、轮船和个人设备。
    • 9. ·据报道，俄罗斯已经完成了基于安-60飞机的反卫星激光武器研发，编号为1LK222“猎鹰梯队（Sokol Eshelon）”。这些基于激光的武器系统可以致炫卫星上的传感器。它们具有足够的功率，能够损坏卫星上对光或热敏感的物理元件。
    • 10. ·据报道称，俄罗斯联邦还开发了两种干扰器，分别被命名为R-330Zh和R-381T2。这两套系统以及其他四套干扰系统已于2014年在乌克兰被用来干扰GPS信号。
    • 11. ·根据俄罗斯卫星通信社采访国防工业部门的报道，俄罗斯正在研发一种新型电子战飞机，可以使敌方导航和通信卫星失效。
  • 4.3. 网络战运用实例
    • 开源报告表明，许多国家都拥有针对外层空间资产的网络战能力，但公开承认和能够核实的事件数量很少。以下列出了根据报道使用网络战手段的实例（按时间顺序）：
    • 1. 2011年，美中经济与安全审查委员会的一份报告指出在2007年和2008年，两颗美国卫星在挪威的地面站遭到了攻击。通过互联网进行的攻击被溯源到某国。尽管美国政府没有直接指控任何人，但暗示袭击与某国黑客有关，并且与某国军方发布的政策文件相一致。攻击的严重性尤其令人震惊，因为至少在2008年的攻击中，黑客能够实现控制卫星所需的所有步骤，但是并未造成任何伤害。黑客可能已经窃取了数据，改变了太阳能电池板阵列的方向从而造成破坏，甚至移动了卫星。
    • 2. ·2014年，美国国家海洋和大气管理局确认其一颗卫星遭到黑客入侵，但是数据未被破坏。已发布的新闻报道均指向某国。
    • 3. ·据报道，一群使用俄语的黑客可能与俄罗斯政府建立了联系，正在使用名为Turla的恶意软件对使用未加密数据链路的通信卫星进行攻击。
    • 4. ·2018年10月，美国国家航空航天局被黑客入侵，现任和前任雇员的个人数据受到威胁。但是，政府所授予的任务似乎并没有受到影响。