全知全能的太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)

全知全能的太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)在美國(guó)白宮給出的文件《美國(guó)太空優(yōu)先事項(xiàng)框架》中指出：“太空活動(dòng)對(duì)我們的生活方式至關(guān)重要。它能夠保障國(guó)家安全;促進(jìn)經(jīng)濟(jì)就業(yè);簡(jiǎn)化人民生活;刺激科技進(jìn)步。國(guó)家太空能力能提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)、產(chǎn)品和服務(wù)，推動(dòng)各地的創(chuàng)新，獲取和利用太空是一項(xiàng)至關(guān)重要的國(guó)家利益?！蓖瑫r(shí)，我們正處于一個(gè)歷史性的時(shí)刻：太空活動(dòng)正在迅速加速，給社會(huì)的多個(gè)部門(mén)帶來(lái)了新的機(jī)遇，全球太空治理、太空環(huán)境的可持續(xù)性發(fā)展以及安全可靠的太空活動(dòng)對(duì)各國(guó)航天事業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)，蓬勃發(fā)展的太空活動(dòng)成為了世界上各個(gè)強(qiáng)國(guó)在國(guó)內(nèi)外實(shí)力的源泉。只有掌握了太空，民用、商業(yè)和國(guó)家安全領(lǐng)域才能占據(jù)優(yōu)勢(shì)，并利用這?力量領(lǐng)導(dǎo)國(guó)際社會(huì)來(lái)為子孫后代取得保護(hù)太空的好處。目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument".太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)的起源1\o"CurrentDocument".太空態(tài)勢(shì)感知能力介紹2\o"CurrentDocument"2.1.全球態(tài)勢(shì)感知能力分布3\o"CurrentDocument"2.2.基于光學(xué)、頻譜、雷達(dá)的太空態(tài)勢(shì)感知技術(shù)4\o"CurrentDocument"2.2.1.頻譜軌道計(jì)笄技術(shù)：5\o"CurrentDocument"2.2.2.頻譜指紋識(shí)別技術(shù)：5\o"CurrentDocument"2.3.關(guān)于SpaceHackerGroup 5\o"CurrentDocument".第六軍種一一太空軍之基礎(chǔ)6\o"CurrentDocument".全方位影響6\o"CurrentDocument".結(jié)語(yǔ)7.太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)的起源對(duì)太空乃至地球上的目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤、識(shí)別和編號(hào)是太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)的基本功能。整套系統(tǒng)分為天基與地基兩部分，天基即是衛(wèi)星和其他航天器組成的檢測(cè)系統(tǒng)，而地基則由分布于各地區(qū)的光學(xué)雷達(dá)、天文觀測(cè)臺(tái)等設(shè)施所組成。美國(guó)于2001年啟動(dòng)太空態(tài)勢(shì)感知倡議計(jì)劃。之后，美軍開(kāi)始加速建設(shè)全球太空態(tài)勢(shì)感知網(wǎng)絡(luò)，并于2007年進(jìn)行一體化空間態(tài)勢(shì)感知計(jì)劃，通過(guò)天基系統(tǒng)和地基系統(tǒng)既通過(guò)地面雷達(dá)和航天器監(jiān)測(cè)空間環(huán)境，形成面向空間作戰(zhàn)的太空態(tài)勢(shì)感知能力。2013年，美國(guó)提出“彈性太空”的概念，著眼于增強(qiáng)自身太空資產(chǎn)的韌性，抗打擊力。2015年，《空天力量雜志》刊登了美空軍空間司令部首席科學(xué)家基尼?邁克科爾與前首席科學(xué)家約翰達(dá)拉赫撰寫(xiě)的《空間態(tài)勢(shì)感知》一文，清晰闡述了提升空間態(tài)勢(shì)感知的重要性并提出了開(kāi)展跨領(lǐng)域合作和國(guó)際合作以建設(shè)SSA能力的建議。2018年，《美國(guó)國(guó)家太空安全戰(zhàn)略》發(fā)布，著重點(diǎn)落在產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)、尖端技術(shù)和國(guó)家安全。該文件否認(rèn)了人類開(kāi)發(fā)外太空的一貫約定，要求美國(guó)利益優(yōu)先。文件將美國(guó)太空利益歸納為兩點(diǎn)：無(wú)阻礙進(jìn)入太空的權(quán)利，無(wú)約束在太空自由航行的權(quán)利。這份文件本身已經(jīng)“將'和平利用太空'視作一紙空文”，并強(qiáng)調(diào)了將太空軍事化的必要性。2020年4月，美國(guó)明確拒絕接受《關(guān)于各國(guó)在月球和其他天體上活動(dòng)的協(xié)定》限制，稱太空非人類共有，設(shè)法在太空中發(fā)動(dòng)“圈地運(yùn)動(dòng)。2020年6月和8月，美國(guó)相繼頒布新版《國(guó)防太空戰(zhàn)略》和《太空力量》兩大重大戰(zhàn)略和條令，并在《國(guó)防太空戰(zhàn)略》中明確指出將太空由“支援域”轉(zhuǎn)為“作戰(zhàn)域”，尤為強(qiáng)調(diào)力量的整合以及與各方面的合作以塑造戰(zhàn)略環(huán)境。美國(guó)至此已徹底擺脫原本過(guò)去以地基為主、天基為輔的思路，并開(kāi)始大力部署天基太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)。.太空態(tài)勢(shì)感知能力介紹對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤、識(shí)別和編目，稱為空間態(tài)勢(shì)感知(SpaceSituationalAwareness),我這里稱之為太空態(tài)勢(shì)感知。目前.，少數(shù)國(guó)家積極發(fā)展太空力量，太空中的物體數(shù)量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，據(jù)ESA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截止2021年5月20日，太空中超過(guò)10cm的碎片為34000個(gè)左右，1mm?1cm碎片大約為128億。太空正變得非常擁擠和極具風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，近幾年太空相撞風(fēng)險(xiǎn)事故逐漸增多，未來(lái)太空相撞或許會(huì)成為常態(tài)事件。隨著太空能力的不斷發(fā)展，太空軍事對(duì)抗成為未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)趨勢(shì)，各個(gè)國(guó)家正努力發(fā)展自己的太空戰(zhàn)能力。其中一項(xiàng)重要的能力為「太空態(tài)勢(shì)感知」能力，衛(wèi)星作為極具軍事戰(zhàn)略價(jià)值的目標(biāo)，向來(lái)受到軍方的特別關(guān)注，當(dāng)前世界中部分國(guó)家都在建設(shè)針對(duì)衛(wèi)星的攻擊與防御能力。太空態(tài)勢(shì)感知作為太空物體的“雷達(dá)”，具有目標(biāo)識(shí)別和目標(biāo)監(jiān)測(cè)的重要核心能力，也是未來(lái)太空戰(zhàn)的核心能力之一。1.全球態(tài)勢(shì)感知能力分布美國(guó)擁有世界上最先進(jìn)的太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)（SSN）,早在幾十年前就建立起地基觀測(cè)系統(tǒng)，由31部光學(xué)雷達(dá)和光學(xué)探測(cè)器分為16個(gè)太空中隊(duì)。美國(guó)空間態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)分為地基系統(tǒng)和天基系統(tǒng)，地基系統(tǒng)主要由雷達(dá)和光學(xué)系統(tǒng)組成，天基系統(tǒng)則主要由太空望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)遙感器和天基監(jiān)視衛(wèi)星組成。地基系統(tǒng)中含有著名的“太空籬笆（SpaceFence）”系統(tǒng)，由世界上最大的S波段雷達(dá)組成。美國(guó)“太空籬笆”項(xiàng)目已經(jīng)發(fā)展到第二代，2020年3月7日，美國(guó)太空軍官網(wǎng)宣布，部署在太平洋夸賈林環(huán)礁的第一部“太空籬笆”雷達(dá)正式啟動(dòng)，將美軍太空態(tài)勢(shì)感知能力提升到中低軌道厘米級(jí)，另一部雷達(dá)站將建設(shè)在澳大利亞的西澳大利亞州。天基系統(tǒng)包含天基中段實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（MSX）、天基太空監(jiān)視系統(tǒng)（SBSS）、地球同步軌道空間態(tài)勢(shì)感知計(jì)劃（GSSAP）、天基太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)（STSS）、太空實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星組成。據(jù)《2020太空安全報(bào)告》中數(shù)據(jù)指出，在2020年內(nèi)，GSSAP衛(wèi)星（2014-043B）在西經(jīng)86°到東經(jīng)170°范圍內(nèi)活動(dòng)，多次機(jī)動(dòng)偵察我國(guó)和俄羅斯軍用及民用衛(wèi)星。態(tài)勢(shì)感知部分?jǐn)?shù)據(jù)共享己經(jīng)成為未來(lái)趨勢(shì)，美國(guó)近幾年簽署了與多個(gè)國(guó)家的SSA數(shù)據(jù)共享協(xié)議。美國(guó)太空司令部于7月1日宣布，美國(guó)太空司令部與非營(yíng)利實(shí)體自由太空基金會(huì)簽署了第100份商業(yè)太空態(tài)勢(shì)感知數(shù)據(jù)共享協(xié)議，以啟動(dòng)SSA服務(wù)和信息的雙向流動(dòng)。歐洲ESA于2009年啟動(dòng)實(shí)施空間態(tài)勢(shì)感知（SSA）計(jì)劃,有19個(gè)成員國(guó)提供資金參與，至2020年計(jì)劃當(dāng)前階段的資金為9500萬(wàn)歐元。該計(jì)劃側(cè)重于三個(gè)主要的領(lǐng)域：空間天氣（SWE）、近地天體（NEO）、空間監(jiān)視和跟蹤（SST）o其中SST領(lǐng)域?yàn)楸O(jiān)視太空中不活躍的衛(wèi)星、廢棄物和碎片。歐空局和多個(gè)國(guó)家的合作伙伴設(shè)施已經(jīng)或正在開(kāi)發(fā)重要的SSA基礎(chǔ)設(shè)施，包括：空間天氣協(xié)調(diào)中心，空間極，布魯塞爾，比利時(shí)空間天氣數(shù)據(jù)中心，ESARedu中心，比利時(shí)成立近地天體協(xié)調(diào)中心，ESA/ESRIN,意大利建立空間監(jiān)視和跟蹤數(shù)據(jù)中心，ESA/ESAC,西班牙馬德里SSA中心，ESA/ES0C,德國(guó)達(dá)姆施塔特單基地測(cè)試?yán)走_(dá)的開(kāi)發(fā)和安裝，西班牙桑托卡斯法國(guó)雙基地測(cè)試?yán)走_(dá)的開(kāi)發(fā)和安裝SSAFlyEye自動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的初始設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)全天近地天體掃描綽號(hào)為“FlyEye”的望遠(yuǎn)鏡，類似于蒼蠅復(fù)眼所利用的技術(shù)將圖像分成16個(gè)較小的子圖像用于擴(kuò)大視野，在FlyEye中，一個(gè)1m等效孔徑的鏡子收集來(lái)自整個(gè)6.7°x6.7°視場(chǎng)，并饋送具有16個(gè)面的金字塔形分束器，然后由16個(gè)獨(dú)立的相機(jī)成像成整個(gè)視野，將提供確定任何被探測(cè)物體軌道所需的分辨率。順便說(shuō)一句，雖然歐洲早在09年便啟動(dòng)該計(jì)劃，但并沒(méi)有在ESA相關(guān)網(wǎng)站看到任何實(shí)際性進(jìn)展以及數(shù)據(jù)公開(kāi)。俄羅斯的太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)是除美國(guó)外最為強(qiáng)大的監(jiān)視系統(tǒng)，早在蘇聯(lián)時(shí)期由原來(lái)的導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)。俄羅斯于近幾年進(jìn)行了改進(jìn)，全名為：俄羅斯軍事空間監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)(SKKP),SKKP對(duì)太空物體進(jìn)行編目，跟蹤并預(yù)測(cè)其軌道位置，其地面觀測(cè)站比北美航空司令部還要多幾倍。俄羅斯國(guó)家航天公司ROSCOSMOS計(jì)劃在南非、墨西哥和智利部署光電監(jiān)測(cè)站，以提供近地空間危險(xiǎn)情況的預(yù)警，包含三種不同用途的望遠(yuǎn)鏡。南非OECOKM站為俄羅斯在全球四個(gè)專業(yè)站點(diǎn)的第二個(gè)，可以對(duì)120km到40000km高度實(shí)現(xiàn)物體的自主搜索和探測(cè)。名字為MilkyWay網(wǎng)絡(luò)中還包括建設(shè)65個(gè)地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和地球觀測(cè)衛(wèi)星。中國(guó)當(dāng)然也擁有和正在建設(shè)自己的太空監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)…##保密數(shù)據(jù)##除以上國(guó)家之外，法國(guó)軍方使用GRAVES雷達(dá)來(lái)跟蹤主要位于LEO的物體，而德國(guó)使用GSSAC下的GESTRA在多個(gè)位置進(jìn)行跟蹤?；诠鈱W(xué)、頻譜、雷達(dá)的太空態(tài)勢(shì)感知技術(shù)光學(xué)觀測(cè)技術(shù)通過(guò)大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，結(jié)合追蹤結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)追蹤在軌目標(biāo)的目的。由于太空物體運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到太陽(yáng)光等光線的照射會(huì)反射部分光線，通過(guò)高靈敏度的地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡可以發(fā)現(xiàn)物體的運(yùn)行軌跡，并根據(jù)不同時(shí)間的反射軌跡進(jìn)行打點(diǎn)，便可以繪制物體運(yùn)行觀察線。后通過(guò)圖像背景中恒星的位置及多站聯(lián)合計(jì)算，經(jīng)過(guò)拉格朗日插值等插值算法進(jìn)行軌道插值計(jì)算，再使用赤道坐標(biāo)系計(jì)算出衛(wèi)星的位置信息，從而計(jì)算出衛(wèi)星的軌道信息，大口徑高分辨率的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡可以對(duì)近地衛(wèi)星和物體進(jìn)行表征觀測(cè)。由于天文觀測(cè)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，光學(xué)觀測(cè)具有較高的準(zhǔn)確度，但由于受到光線的影響觀察窗口有限，且受地球大氣的視寧度影響較大，需要較好的觀察地點(diǎn)、位置與天氣條件支持。頻譜觀測(cè)技術(shù)為太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)的能力之一，特殊條件下可以有效識(shí)別太空載荷。我在這里分為頻譜軌道計(jì)算技術(shù)與頻譜指紋識(shí)別技術(shù)兩種。2.1.頻譜軌道計(jì)算技術(shù)：頻譜觀測(cè)技術(shù)通過(guò)對(duì)衛(wèi)星等目標(biāo)的已知下行信號(hào)進(jìn)行高精度測(cè)量，結(jié)合觀測(cè)站精確地自身位置與頻率、時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)源，并通過(guò)高靈敏度的無(wú)線電觀測(cè)設(shè)備得到的信號(hào)頻率信息，通過(guò)多普勒公式反向推算出被觀測(cè)目標(biāo)的位置。由于頻譜觀測(cè)的精確度無(wú)法達(dá)到高精度級(jí)別，且需要衛(wèi)星頻率數(shù)據(jù)與衛(wèi)星軌道大數(shù)據(jù)支撐，可以作為未知載荷的輔佐識(shí)別技術(shù)，與光學(xué)觀測(cè)和雷達(dá)觀測(cè)結(jié)果相結(jié)合，補(bǔ)充太空態(tài)勢(shì)感知能力。2.2.頻譜指紋識(shí)別技術(shù)：衛(wèi)星的設(shè)計(jì)由于種種原因，有效載荷存在功能差異大、協(xié)議封閉、定制化程度高等特點(diǎn)，這一定程度上給信號(hào)的偵收和破譯帶來(lái)技術(shù)上的難題。然而恰恰由于該特征，對(duì)衛(wèi)星頻譜的指紋識(shí)別技術(shù)可以有效發(fā)揮其作用。頻譜指紋技術(shù)針對(duì)衛(wèi)星建立頻譜特征數(shù)據(jù)，其中包括頻譜的頻率、速率、功率、調(diào)制、編碼協(xié)議、幀特征、信標(biāo)ID等參數(shù)，建立衛(wèi)星頻譜大數(shù)據(jù)，可有效識(shí)別目標(biāo)，形成太空態(tài)勢(shì)感知部分能力。雷達(dá)觀測(cè)技術(shù)往往采用激光測(cè)距雷達(dá)、脈沖雷達(dá)、紅外雷達(dá)等雷達(dá)觀測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，激光雷達(dá)通過(guò)發(fā)射激光脈沖，通過(guò)激光返回時(shí)間來(lái)計(jì)算物體到雷達(dá)間的距離，并通過(guò)多站聯(lián)合的方式計(jì)算誤差，從而進(jìn)一步分析物體的精確軌道，雷達(dá)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但對(duì)于高軌道目標(biāo)的測(cè)量能力有著較高的要求。2.3.關(guān)于SpaceHackerGroupSpaceHackerGroup又名太空安全小組，由國(guó)內(nèi)衛(wèi)星安全、太空安全、計(jì)算機(jī)安全等相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜医M成，為非營(yíng)利技術(shù)組織。該小組的建設(shè)為了積累國(guó)內(nèi)衛(wèi)星安全、太空安全等領(lǐng)域的技術(shù)能力，在未來(lái)太空戰(zhàn)中積累相應(yīng)的數(shù)據(jù)和技術(shù)，我們擁有國(guó)內(nèi)一流的衛(wèi)星安全技術(shù)資源，并擁有一流的高性能光學(xué)望遠(yuǎn)鏡資源，我們希望通過(guò)技術(shù)和資源的積累，為保護(hù)我們的國(guó)家安全貢獻(xiàn)一份微薄力量。我們不對(duì)外招募成員，但無(wú)條件支持國(guó)內(nèi)一流高校、科研機(jī)構(gòu)以及其它單位的工作。由于針對(duì)衛(wèi)星安全和太空安全研究時(shí)需要的資源較為昂貴，如有高校和科研機(jī)構(gòu)需要部分資源的支持，可以與我們?nèi)〉寐?lián)系：,我們希望能通過(guò)一起合作和進(jìn)步，讓國(guó)家在該領(lǐng)域的能力越來(lái)越強(qiáng)大。.第六軍種——太空軍之基礎(chǔ)太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)生而為軍事行動(dòng)服務(wù)，美國(guó)于2019年建立的太空軍正是檢驗(yàn)太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)是在完善的絕佳對(duì)象。太空軍依靠太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)活動(dòng)，其中地基系統(tǒng)包含有著名的“太空籬笆”系統(tǒng)，該系統(tǒng)由世界上最大的S波段雷達(dá)組成。2020年3月7日，美國(guó)太空部隊(duì)官網(wǎng)宣布，部署在太平洋夸賈林環(huán)礁的第一部“太空籬笆”雷達(dá)正式啟動(dòng)，將美軍太空態(tài)勢(shì)感知能力提升到中低軌道厘米級(jí)，另一部雷達(dá)站將建設(shè)在澳大利亞的西澳大利亞州。太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)為太空軍提供由天基與地基收集而來(lái)的大量信息。太空軍的主要作戰(zhàn)任務(wù)是對(duì)外太空的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別與打擊，但同時(shí)也需要對(duì)其他兵種提供包括火力打擊、信息等多方面支持，所以說(shuō)太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)一旦發(fā)展不平衡就會(huì)對(duì)太空軍產(chǎn)生較大影響。至今，美國(guó)太空軍已經(jīng)有監(jiān)視全球的太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，而且在數(shù)量和精度方面處于領(lǐng)先，這體現(xiàn)了美軍在太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)的天基、地基上的優(yōu)勢(shì)地位。此外，太空態(tài)勢(shì)感知數(shù)據(jù)共享已經(jīng)成為美國(guó)及其盟友進(jìn)行軍事合作的新方式，美國(guó)近年來(lái)與法、英、力口、新、澳等國(guó)簽署了太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享協(xié)議。美國(guó)太空司令部于7月1日宣布，美國(guó)太空司令部已與多個(gè)太空基金會(huì)簽署了100份商業(yè)太空態(tài)勢(shì)感知數(shù)據(jù)共享協(xié)議，這體現(xiàn)了太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)的軍民融合作用與新發(fā)展動(dòng)力。.全方位影響太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)所帶來(lái)的影響遠(yuǎn)不止軍事方面，其在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也可以實(shí)現(xiàn)全方面的重大影響。發(fā)展太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)為國(guó)家經(jīng)濟(jì)和人民生活方式變革提供動(dòng)力。來(lái)自太空的數(shù)據(jù)、產(chǎn)品和服務(wù)使企業(yè)能夠在制造、運(yùn)輸、物流、農(nóng)業(yè)、金融和通信等不同領(lǐng)域創(chuàng)造就業(yè)與產(chǎn)業(yè)變革。衛(wèi)星（天基系統(tǒng)）可實(shí)現(xiàn)全球?qū)Ш?協(xié)助作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)、水資源管理和電網(wǎng)監(jiān)測(cè);促進(jìn)從銀行到教育再到遠(yuǎn)程醫(yī)療