刘科 1 何磊 2
1. 中国电子科技集团公司第十研究所,成都 610036；2. 国防科技大学系统工程学院,长沙 410073
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DOI：10.16358/j.issn.1009-1300.20240025
【引用格式】刘科,何磊.“星链”潜在军事应用能力分析研究[J].战术导弹技术,2024(3):148-153.
摘 要针对SpaceX公司的“星链”低轨星座，分析其基于制造与发射、位置与架构、数量与性能所获得的部署优势、能力优势和应用优势，从情报信息搜集与获取（情报链）、导弹防御与目标打击（杀伤链）、指挥协调与作战管理（指控链）三个维度对其潜在军事应用能力进行深入分析，并对其可能的应用场景进行设计说明。在此基础上，结合星座特点和轨道参数，对“星链”的侦察能力、地区可见性和覆盖性进行仿真分析，以期为应对“星链”带来的军事威胁和影响提供参考。 关键词星链；低轨星座；情报-杀伤-指控；天基互联网；太空军事化1 引 言
作为美国太空探索计划公司（SpaceX）提出的太空高速互联网通信计划，“星链（Starlink）”建设初衷旨在通过在地球近地轨道建设卫星互联系统，为全球提供高速互联网服务［1］。然而随着计划的不断修改和完善以及前期的部署和应用，尤其是在俄乌冲突中为乌克兰方面提供网络通信、情报支援和作战支持，其军事应用价值受到公众广泛关注，引发对其潜在军事威胁的思考和认识［］。文献［5］梳理了“星链”星座的空间段和地面段构成，并对其未来的应用前景加以预测。文献［6］从星座设计、波束覆盖等角度入手，对系统的性能进行了研究。文献［］从技术发展的角度，围绕高速率通信保障、高可靠导弹防御、高精度侦察导航、高灵活态势塑造、高可控作战集群等重点分析了“星链”星座的军事应用需求和对未来作战的影响。面对其潜在威胁，文献［10］分析了网攻反制方法，提出通过入侵终端设备、地面站点，伪造卫星信号，供应链植入后门等方式，积极应对可能存在的风险隐患，确保国家安全和稳定。基于“星链”星座与军事相结合以后对未来战争的作战样式、作战进程、指控方式以及战争结果产生的深远影响，本文在分析“星链”星座部署、能力和应用优势的基础上，研究其在军事通信、导航定位、侦察探测、电子作战等方面的潜在军事应用，设计可能的应用场景并进行具体的仿真分析。2 “星链”星座分析
要实现全地域、全人口覆盖和高速通信两大目标，对“星链”星座的设计提出了较为严苛的要求。为获得更低时延，需要降低卫星轨道，而为提升系统容量，需要增加卫星的数量。根据SpaceX公司提交给美国联邦通讯委员会的申请文件，Starlink计划包含三个星座子计划，均采用Ka频段和Ku频段进行数据通信，同时加装激光通信部件，实现星间激光通信。Starlink计划需要在多个轨道面部署共计4.2万颗卫星，其庞大的规模和体量对卫星从生产制造、发射到后期维护都提出了极高要求。受益于批量化卫星制造、火箭重复利用、一箭多星发射等先进技术，SpaceX公司走出了一条不同于以往的低成本航天发展道路。制造与发射的成本优势也转变为“星链”星座的部署优势，具体表现在：（1）针对特定地区和场景需要，能够支持短时间内的扩容需求，进而获得需要的服务保障能力；（2）针对卫星失效和损毁，能够进行快速响应和补充，保证整体性能的稳定可靠。Starlink计划的卫星部署于低轨的三个轨道层面，相较于中高轨卫星，虽然单星单时刻覆盖能力有所减弱，但分布式架构和模块化设计以及位置优势，使其具有更高效、更稳定的能力发挥，进而转变成能力优势，支撑更多业务场景的应用，具体表现如下：（1）星座的构型和轨道设计使其具有更快的重访能力，能够以更高频次实现对固定站点的周期性访问；（2）更短星-地距离，使得星座具有更高的上下行交换速率，保证庞大互联网市场以及特定场景下的数据交换需求；（3）大通信容量以及低信号时延，能够实现数据的快速分发与共享，保证数据的时效性和可用性。Starlink庞大的卫星数量和丰富多样的功能载荷搭载赋予其在军事、民用等领域巨大的应用价值和优势，尤其是激光部件的加装，使得星链卫星之间具备相互通信能力，进一步展现出强大的组网和分布式应用潜能，具体表现如下：（1）卫星在快速组装的同时能够搭载通信、导航、侦察、遥感、成像等不同类型的载荷并基于领先的发射技术实现能力部署，满足现实场景下的具体应用需求；（2）全域覆盖以及对轨位资源的垄断，不仅使其能够为全球用户提供多样化、差异化服务，在航空、航海、股市、外汇等领域和市场具有广阔前景，同时也能借此削弱和限制他国在低轨甚至中高轨的发展，进一步扩大其应用优势。综上所述，得益于低轨星座的部署优势、能力优势和应用优势，“星链”在情报信息搜集与获取（情报链）、导弹防御与目标打击（杀伤链）、指挥协调与作战管理（指控链）等方面表现出巨大的军事应用潜能。3 情报信息搜集与获取能力
天基侦察手段主要包括成像侦察和电子侦察两种，其中，成像侦察主要采用可见光、红外、合成孔径雷达（SAR）等方式，电子侦察主要对通信信号、雷达信号等进行侦测。受限于卫星运行轨道、部署位置、设备分辨率和侦测精度等影响因素，当前美军在常规情况下只能周期性对特定目标进行侦察监视，且信息传输时延较高。“星链”不仅传输时延低、覆盖范围广，通过搭载光学观测载荷和信号侦测载荷，还具备高重访率和分辨率的全维、全天候、全天时侦察监视预警应用能力，基本可以实现对特定区域和特定目标的不间断侦察探测，借助星间链路可以第一时间将情报信息传递至数据处理中心和指挥控制机构。随着远程打击武器和高超声速武器的多样化发展，未来战场必将瞬息万变，“星链”凭借其低传输时延特性，能够很好适应快节奏的战场，通过情报信息的广泛搜集和快速传递，帮助美军抢占军事主动权。在战时，“星链”卫星甚至不需要变轨即可实现广域覆盖，通过多星组网，帮助指挥官实时、稳定、可靠生成战场态势图。在情报方面，“星链”在北约和乌政府的情报获取和传递中扮演了重要角色。虽然乌政府自身的情报获取能力一般，但美国和北约成员国动用E-3、RC-135、全球鹰以及军事/商业卫星等对俄军行动实施抵近侦察和遥感拍摄，获取了大量第一手资料，数据处理后通过“星链”网络及时共享给乌政府，帮助其获得战场优势。“星链”的建设初衷是为全球提供高速率、低时延网络通信服务，因此，卫星与地面终端的数据交互是其具备的最基础功能。这也意味着，地面任一装配信号接收和发射天线的用户终端均可以成为情报信息系统的采集单元，并通过“星-地”链路实现数据的实时上报。其基本路径是：地面终端→“星链”网络→情报部门；情报部门→“星链”网络→情报部门。“星链”计划虽然一直以“民用”为托词，但背后深厚的美军方背景和军事项目合作经历使其未来军事化的可能性极大，通过搭载图像、信号等不同类型和功能的军用载荷，可以将其建设成为天基多功能侦察探测平台。借助星间、星地链路，实现全球情报信息在美军之间、北约成员国之间快速共享。其基本路径是：“星链”网络→情报部门。4 导弹防御与目标打击能力
经过多年建设和迭代发展，美军已经建立了包含天基预警卫星、地基预警雷达、作战指挥系统、拦截武器系统在内的导弹防御体系，可对不同方向和高度的来袭弹道导弹实施高精度、全阶段预警监视。“星链”的加入，将进一步提升美军对导弹的预警和拦截能力，尤其是可以填补现有导弹预警体系针对高超声速武器的防御漏洞。在预警方面，“星链”的星座设计使其具备全球覆盖能力，尤其兼顾到高纬度地区，其发射全向波束的能力使其可以对导弹进行遥测、跟踪和识别，预测导弹弹道和落点，通过多星接力和星间链路传输，可以快速支持态势研判，为后续拦截方案生成提供信息支持。在拦截方面，“星链”既可以通过通信链路引导地基拦截武器实施拦截，也可以借助搭载的霍尔氪动力离子推进器和反作用轮，通过机动变轨和撞击的方式对来袭导弹进行拦截。相比于现有拦截手段和方式，拦截成功的可能性更高，成本更低。在目标打击方面，“星链”可以加装多种不同的功能载荷，犹如4.2万个无人装备被分配到不同的作战域，可以对陆、海、空、天、电、网等全域目标形成直接打击和摧毁能力。通过灵活机动的部署，并将其编组为不同的作战单元，可以更高效地执行军事任务。此外，“星链”还可以作为“天基大脑”，引导无人机集群实施广域分布式多点多向打击，提升美军远程精确打击能力和优势。在帮助乌克兰打击俄罗斯方面，“星链”同样发挥了至关重要的作用。主要体现在：（1）为乌构建OODA杀伤闭环提供重要手段，比如打击“莫斯科”号巡洋舰行动、对俄军高级军官的猎杀行动等；（2）提升对俄重要目标的打击效果，比如建立无人机与一线火力打击部队的联接，实现从传感器到射手的杀伤链闭合，建立无人艇与指控中心的联接对克里米亚的海军基地实施攻击。相较于GPS等卫星导航系统，“星链”星座的卫星轨道更低，数量更多，可以为导弹打击、无人机侦察等提供更加精准的位置和引导服务。作为综合性信息保障平台，能够实现对打击的全流程参与，包括初始提供目标位置参数、过程引导与参数更新、毁伤效能评估等。其基本路径是：指挥控制机构/一线部队→“星链”网络→武器平台；目标→“星链”网络→武器平台。“星链”通过搭载不同的功能载荷，通过彼此之间的协同，可以发挥类似神经中枢的作用，尤其是在利用无人机蜂群、大规模无人系统/设备进行远程/抵近侦察探测和打击等过程中，可以作为天基大脑，实现对数据的快速、分布式处理以及任务、目标的快速分配，支撑战场决策和作战。其基本路径是：平台→“星链”网络→平台。5 指挥协调与作战管理能力
“星链”能够为全球用户提供25 ms低延迟信息传输，远远低于当前美军最强高轨卫星通信的250 ms延迟，其高速率、低延迟、宽带宽通信能力能够在未来为大规模无人作战系统提供实时指挥控制信息，遥控多域作战平台发起集群作战并提供实时战场信息保障。同时，由于采用统一通信频率，能够突破不同军兵种之间因为体制、装备等限制而形成的信息孤岛，实现联合全域作战。“星链”的规模化制造和低成本发射技术使其能够在卫星失效时及时进行补充，同时采用软件定义，赋予“星链”更好的灵活性和快速重构能力，具有极强的抗毁坏能力。该特点保证了战时卫星通信的高可用性，通过安全、稳定、高速的数据链路，实现4.2万颗卫星与上百万甚至上千万、上亿台地面终端的无缝连接，其形成的集群优势和产生的涌现效应将制胜未来战场。借助“星链”的分布式、去中心化架构，可以在获取海量全球数据的同时进行分布式数据处理，对多类型数据进行相互印证和关联融合，减小地面数据中心处理压力。数据处理完成后，利用星间链路和天-地数据链，可以及时将分析结果传递至全球任意有需求的指挥控制机构，支撑态势研判，减小对地面站点的依赖。此外，“星链”处于GPS导航卫星轨道之下，将其作为信号中继节点，可以增强信号到达接收机的功率，进而提升导航信号的抗干扰和抗欺骗能力。“星链”的卫星数量远远大于GPS导航卫星的数量，将其作为GPS导航系统的备份系统直接应用于导航定位，将使得接收机任意时刻捕获的卫星信号数量均满足导航解算要求，且能保证导航定位精度。在指控方面，乌政府在特别军事行动爆发后不久即遭遇大面积网络中断，随后，SpaceX公司向其提供超过1万台“星链”终端，借助这些终端设备，乌克兰维持了战场上指挥与打击的通联关系，保证了作战行动的顺利实施。此外，乌克兰政府还借此频频在社交媒体等发布言论，试图以此引导舆论和国际社会的关注和重视。相较于地面固定通信基站，“星链”轨道运行赋予其更大的灵活性，能够实现更广阔的地域和人口覆盖，进而可以为更多的人提供服务。战时，地面固定通信基站极易被摧毁，导致通信中断，而“星链”的位置优势和数量优势，保证了其能够在维持战场通联方面发挥重要作用。其基本路径是：终端→“星链”网络→终端。“星链”在维持战场通联方面的优势，以及不受时间、地点、环境条件等因素的限制，因而，将其作为指挥中继中枢，不仅能够实现对指控命令的及时上传下达，而且可以建立更加扁平化的指挥控制架构，实现最高级指令直接到一线部队，提升部队整体作战效率和效能。其基本路径是：指挥控制机构→“星链”网络→执行具体任务的部队。6 仿真分析
根据“星链”星座特点和轨道参数，以基辅地区为例对“星链”的侦察能力进行仿真分析，结果如表1所示。从表格数据可以看出，“星链”凭借规模优势，能够实现对地面的高区域覆盖率、高连续覆盖时间、低重访时间、高重访次数、低响应时间的连续侦察。当星链卫星数量达到12000颗时，其对基辅地区的平均重访周期达到3 s，日重访次数达到28900次以上，最大监测间隙仅有14 s，可以认为“星链”将战场变得对美国单向透明。▼ 表 1 星链侦察能力分析（以基辅地区为例）▼ Table 1 Analysis of Starlink reconnaissance capability (Kiev)
对现有的Starlink/GPS/北斗卫星导航系统（BDS）星座从地区可见性和覆盖性两个维度进行仿真分析，结果如表2和表3所示。从表格数据可以看出，“星链”平均持续可见时间非常短暂，无法对一个目标长时间持续可见，但星群的重复覆盖弥补了这一不足，相比于GPS和BDS具有更小的几何精度因子（Geometric Dilution of Precision，GDOP）值，也意味着具有更高的精度和测量可信度。▼ 表 2 Starlink、GPS和BDS对基辅地区可见性分析结果▼ Table 2 Visibility analysis results of Starlink, GPS and BDS in Kiev
▼ 表 3 Starlink、GPS和BDS对基辅地区的GDOP值▼ Table 3 GDOP values of Starlink, GPS and BDS in Kiev
7 结束语
通过上述“星链”潜在军事应用能力分析研究可以看出，“星链”具有极强的系统韧性，虽然“星链”星座的建设初衷是商业公司意图利用太空资源谋求巨大商业利润，但随着美国太空战略的转型和变化以及美军对低轨星座军事需求的不断攀升，依托“星链”搭载军用功能载荷，实现商业卫星星座军事化应用将成为美军抢夺太空轨位资源，抢占太空发展优势，发展全域一体化作战能力的重要手段和途径。面对“星链”在数据信息传输、经济社会发展、国家安全利益等方面带来的新挑战和新问题，可以从以下三个方面加以应对：（1）基于深度伪造的认知层欺骗。利用深度伪造技术，通过设置一系列的假目标、假特征，经“星链”数据采集和自动处理，达到误导和迷惑敌方的目的。（2）基于高能激光的物理层攻击。利用高能激光束，通过角度参数配置，以高频脉冲方式对“星链”卫星实施物理攻击，致盲乃至烧毁其光电设备，进而使其失效。（3）基于木马病毒的网络层入侵。利用木马，通过地面终端与星上服务器的数据交换，实施网络入侵，并借助卫星之间的组网和通信，实现木马病毒由单一服务器向星上所有服务器扩散，进而瘫痪其整个星座网络。《战术导弹技术》由中国航天科工集团有限公司主管，中国航天科工飞航技术研究院主办，北京海鹰科技情报研究所承办，是为导弹的研究、设计、制造、试验、使用等服务的学术期刊。刊物创刊于1980年，为双月刊，是“中文核心期刊”“中国科技核心期刊”，在国内外公开发行。刊物主要刊登导弹和导弹武器系统总体技术、任务规划技术、推进技术、制导、导航与控制技术等方面的学术论文。
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