反太空武器的分类

在过去几年，对美国国家安全空间问题的讨论大部分集中于重组国家安全太空系统的提议，通过重新建立美国空间司令部作为独立的太空军事服务部，并成立一个太空空间发展部，负责创新太空技术。

反太空武器的分类

• 介绍
  • 在过去几年，对美国国家安全空间问题的讨论大部分集中于重组国家安全太空系统的提议，通过重新建立美国空间司令部作为独立的太空军事服务部，并成立一个太空空间发展部，负责创新太空技术。
  • 虽然上述提议引发了一些争议和怀疑，但它们所获得的关注反映出了人们对太空系统在美国整体国家安全中发挥的重要作用有了深刻的认识。
  • 美国在经济和军事上越来越依赖太空，从许多行业赖以生存的全球定位系统(GPS)信号，到构成美国核威慑力量基础的导弹预警系统，美国及其在世界各地的盟友和伙伴都依赖太空实现安全和繁荣。美国的军事战略的部署依赖于其能够在世界各地以及更远的地方投射力量——这是基于太空技术实现的。但随着美国开发出更先进的国家安全太空系统，并以越来越复杂的方式将其融入军事行动，太空系统已成为敌人更有吸引力的攻击目标。
  • 在国家安全政策界中听到的一个共同主题是，太空现在已经成为一个富有争议的作战领域。但事实并非如此——太空从一开始就是一个备受争议的战争领域。
  • 1959年，也就是人造卫星发射的两年后，美国发射了第一枚反卫星武器(ASAT)。在冷战期间，苏联和美国都在持续发展和试验各种反卫星武器。现在的不同之处在于，对空间系统的制止能力变得不那么确定，各种各样的反太空武器正在扩散到敌对国家和恐怖组织手中。
  • 虽然美国国家安全太空系统的漏洞经常被公开讨论，但其他国家在反太空系统方面取得的进展却不那么容易获得。
  • 本文目的是审查有关可能威胁美国空间系统的反空间能力的开源信息，旨在提高对威胁的认识和理解，并突出高级领导人和决策者应关注的领域。这份报告集中讨论了对美国构成最大威胁的四个国家：中国、俄罗斯、伊朗和朝鲜。第五部分分析了上述国家的反空间能力，包括美国的一些盟友和伙伴，以及一些非国家行为者。
  • 这份报告并不是对美国太空系统所面临的所有已知威胁的全面评估，因为其他国家在推进其反太空系统方面所做的很多信息都没有公开。相反，它是一种非机密评估，为政策制定者和公众收集并曝光有关反太空能力的开源信息。这份报告中的信息截止到2019年2月22日。
• 反太空武器的分类
  • 2018年8月，副总统迈克·彭斯在五角大楼发表演讲，阐述了特朗普政府的空间重组计划。副总统在讲话中详细谈到了其他国家对美国太空系统的威胁，特别是俄罗斯和中国。
  • “俄罗斯一直在设计一种机载激光器来干扰我们的天基系统。它还声称正在研发一种导弹，这种导弹可以在飞行途中从飞机上发射，摧毁我们的卫星。中国和俄罗斯一直在进行高度复杂的飞行活动，这可能使它们能够操纵自己的卫星接近我们的卫星，从而对我们的空间系统构成前所未有的新危机。”
  • 反太空武器不仅只有副总统列举的几个例子。各种各样的反空间武器可供潜在的对手使用，并且它们所产生的效果、技术复杂程度以及开发和部署这些武器所需的资源各不相同。这些武器的效果可以是暂时的，也可以是永久的，这取决于系统的类型和如何使用。该评估使用四大类别来讨论不同类型的反空间武器:动力物理武器、非动力物理武器、电子武器和网络武器。
• 动力物理武器
  • 直接上升反卫星武器可以在不将拦截器送入轨道的情况下，使用与目标卫星相交的轨道打击卫星。在有足够能量的前提下，弹道导弹和导弹防御拦截器可以被改装成直接上升的反卫星武器到达目标卫星的轨道攻击目标。不同于直接上升武器，同轨道反卫星武器需要先被放置在轨道上，然后在指挥下机动打击目标。
  • 同轨道反卫星在被激活前可以在轨道上休眠数天甚至数年。
  • 要使直接上升和共轨道反卫星武器有效，关键的是探测、跟踪和引导拦截器进入目标卫星的能力。机载制导系统需要较高的技术水平和大量的资源来测试和部署。但是如果没有先进的制导和瞄准能力，反卫星武器很难准确攻击目标。
  • 由于地面站通常高度可见，位于美国之外，比太空中的物体更容易接近，因此地面站更容易成为试图破坏或削弱太空系统的敌人的目标。即使地面站本身很难被直接攻击，它们也可以通过攻击电网、供水和通信线路而被间接破坏。而且地面站很容易受到各种常规军事武器的动能物理攻击，包括射程较远的导弹和火箭到射程较短的小型武器。
  • 动力物理攻击对卫星和地面站具有灾难性和不可逆转的影响。这些反太空武器很可能是由于美国和其他国家能够确定直接上升反卫星武器或地面攻击的来源，并且在理论上能够追踪到同轨道反卫星最初部署时的轨道数据。在这两种情况下，攻击者很可能马上就知道自己的攻击是否成功，因为其影响将是显然可见的，比如轨道碎片或受损的地面站。
• 非动力物理武器
  • 非动力反太空武器，如激光、高能微波(HPM)和电磁脉冲(EMP)武器，可以在不进行物理接触的情况下对卫星和地面站产生物理影响。这些攻击以光速进行，而且在某些情况下，第三方观察者可能不太容易看到这些攻击，而且很难将其归因于攻击。高功率激光可用于损坏或降级关键卫星组件，如太阳能阵列。同时，激光也可以用来暂时使卫星上的关键任务传感器失灵。用激光瞄准来自地球的卫星需要高质量光束、自适应光学和先进的指向控制，以便在激光束通过大气传输时对其进行引导，但是这项技术成本高昂，复杂度很高。而且，通过激光等非动力反太空武器攻击卫星的结果不容易被观察到，因为它不会产生碎片或其他的指示器。
  • HPM武器可以用来破坏卫星的电子设备，破坏存储在内存中的数据，导致处理器重新启动，在更高的功率级别上，还会对电路和处理器造成永久性的损坏。
  • 由于电磁波会随着距离而分散和减弱，大气会干扰高功率水平下的传输，所以对卫星的HPM攻击最好从位于类似轨道的另一颗卫星或高空飞行的机载平台上进行。前门的HPM攻击使用卫星自己的天线作为进入路径，而后门的HPM攻击通过电气连接和屏蔽周围的小缝隙进入。前门和后门的HPM攻击都很难归因于攻击者，而且与激光武器一样，攻击者可能不知道攻击是否成功。
  • 在太空中使用核武器是一种不分轻重的非动力物理攻击。虽然核爆炸会对电磁脉冲范围内的卫星产生直接影响，但它也会造成一个高辐射环境，在长期内加速受影响轨道内卫星的关键部件的老化。
• 电子攻击
  • 电子攻击的目标是空间系统通过干扰射频信号来传输和接收数据的手段。干扰是电子攻击的一种形式，通过在目标卫星或接收机天线的同一频段内产生噪声来干扰射频通信。干扰是一种可逆的攻击形式，因为一旦干扰器被关闭，通信就会恢复正常。
  • 商用和军用卫星都容易受到上行和下行干扰。上行链路是从地面站或用户终端到卫星的信号，而下行链路是从卫星发回地面站或用户终端的信号。上行干扰器干扰发送信号到卫星，例如命令和控制上行信号。下行干扰器通过在接收终端产生与下行信号频率相同、功率大致相同的噪声来锁定卫星用户。而具有全方位天线的用户终端，如GPS接收器和卫星电话，具有更广阔的视野，因此更容易受到来自地面不同角度的下行干扰。
  • 欺骗干扰是一种电子攻击形式，攻击者欺骗接收者，使其相信由攻击者产生的假信号是其试图接收的真实信号。如果攻击者成功地通过命令和控制上行链路信号欺骗卫星，就可能控制目的卫星。还可以从卫星上欺骗下行链路，用来将虚假或损坏的数据注入敌方的通信系统。
• 在地中海欺骗游艇
  • 2013年夏天，德克萨斯大学奥斯汀分校(University OF Texas at Austin)的一群学生成功演示了欺骗GPS信号的能力，导致一艘私人游艇偏离了在地中海的GPS引导航线。他们使用一个公文包大小的小型欺骗干扰设备，在没有被探测到的情况下，将船重新定向到离预定轨道数百米远的地方。GPS干扰器通常会向用户发出警报信息，使接收机很难确定自己的位置。
  • 干扰多种卫星信号所需的技术在商业上是可售卖的，而且相对便宜。干扰很难被发现并与意外干扰区分开来，使归因和识别变得更加困难。2015年，时任美国空军太空司令部(Air Force Space Command)司令的约翰·海顿(John Hyten)将军指出，美国军方平均每月干扰自己的通信卫星23次。
• 网络攻击
  • 与干扰RF信号传输的电子攻击不同，网络攻击的目标是数据本身和使用这些数据的系统。卫星和地面站上的天线，连接地面站和地面网络的数据线，以及连接到卫星的用户终端，都是网络攻击的潜在入侵点。网络攻击可用于监控数据流量模式(即哪些用户正在通信)，监控数据本身或在系统中插入错误或损坏的数据。这些不同类型的网络攻击在难度和所需的技术复杂性方面有所不同。虽然网络攻击需要对被攻击的系统有高度的了解，但它们并不一定需要大量的资源来进行。网络攻击可以外包给私人团体或个人，这意味着缺乏内部网络能力的国家或非国家行为者可能会有网络威胁。
  • 对空间系统的网络攻击可能导致数据丢失，通信的中断，甚至卫星的永久丢失。例如，如果敌方可以通过对卫星的指挥和控制系统进行网络攻击来夺取卫星的控制权，则攻击可能会关闭所有通信，并通过消耗卫星的推进剂供应或损坏其电子设备和传感器来永久损坏卫星。实际上，准确及时地确定网络攻击的属性可能是困难的，因为攻击者可以使用各种方法来隐藏他们的身份，例如使用被劫持的服务器来发起攻击。
• 太空安全威胁的特征
  • 上述反太空武器具有明显的不同特征，使它们或多或少适合不同的情况。其中，有些类型的威胁很难确定其属性并且具有完全可逆的影响，例如移动的间歇干扰器。还有一些类型的反太空武器产生的影响使攻击者难以知道攻击是否成功，有些武器产生的附带损害可能影响目标以外的太空系统。
  • 具有可逆性、难以定性和公众意识有限的反空间武器非常适合对手在不引发升级反应的情况下，给对手制造不确定性的信号。例如，一个想要阻止美国介入某一局势的对手可能认为这样的攻击会将事件保持在升级的阈值以下，同时也给美国带来了重大的行动挑战，使得干预的成本更高，时间也更长。相反，在许多情况下，具有有限伤害的反空间武器对敌人可能没有那么有用。此外，在太空中会产生附带损害的武器，例如大量武器碎片，有可能无意中使冲突升级，使其他国家与攻击者为敌，或者破坏攻击者自己的空间系统。