聚焦｜美太空发展局举办“下一代太空体系架构”工业日活动
在7月1日发布信息征询书后，美太空发展局（SDA）于7月23日举办了“下一代太空体系架构”工业日活动，鼓励工业界对其信息征询书做出回应。活动期间，美国防部和SDA领导人表明了其建立太空架构的三个要点，并从威胁、能力需求、概念架构、关键挑战及后续计划等方面阐述了除支持层以外的下一代体系太空架构设想。
一、三个要点
1. 实现弹性
在美国目前的太空架构中，每个星座都由少量大型精密卫星组成，因此任意一颗卫星被摧毁或失效都可能对战场产生重大影响。因此，SDA代理局长德里克·图尼尔表示，该局致力于创建一个“扩大数量、增加弹性”的架构，由数百颗可能承载多种有效载荷的小型卫星组成。在目前的军事系统中，一两颗卫星的损失可能是毁灭性的，但由数百颗卫星组成的卫星星座可以接受一两颗卫星的损失。
▲2018年10月15日，DARPA宣布与小卫星制造商蓝色峡谷技术公司达成一项价值150万美元的合同，用于研发低地球轨道的“黑杰克”军事通信与监视卫星。
2. 与合作伙伴协作
图尼尔表示，未来国防太空架构所需的卫星并不会都由SDA建造，许多合作伙伴已在开发国防太空能力，SDA将把这些能力纳入自身架构中。先进的极高频系统、下一代天顶持续红外项目、宽带全球卫星通信系统和GPS等关键项目都不在SDA开发的架构之内。
美国防部负责研究和工程的副部长迈克·格里芬特别指出，尽管SDA的下一代太空架构由小型卫星构成，但不影响美空军继续使用和建造大型精密卫星。短期内，SDA的目标将是扩大美空军现有的项目，或为在这些卫星系统无法使用时，提供备用系统。
2. 快速部署
SDA领导人希望尽快部署相关技术，而不是等到有最佳版本后再进行部署。SDA希望系统能够在2022财年具备作战能力。格里芬补充称，太空威胁变化的速度极快，因此开发时间超过10~15年的太空系统届时将失去意义。通过避开传统的国防部采办程序，SDA希望新系统能够更快进入太空，然后通过软件更新或发射新的小型卫星进行定期升级。
二、下一代太空体系架构设想
1. 传输层
①威胁：对手的干扰活动，以及其他拒止、降级或破坏活动。
②能力需求：解聚且扩散的架构，同时具备可靠全域通信和低延迟数据访问的能力。
③关键挑战：扩散架构，总线制造生产线，低成本有效载荷技术，地面站，光学卫星链路，标准化和互操作性等。
④后续计划：预计到2023财年，部署光学星间链路系统，形成射频链路与光学链路共存的格局。
2. 导航层
①威胁：实现GPS级别的定位，在干扰场景下获得优异性能，网络辅助天文历、星历及反欺骗干扰，用于测距和授时的交叉链路。
②能力需求：由近地轨道卫星组建信标网络，推导准确星历。
③概念架构：导航层由两层星座构成，其中156个太空飞行器位于极地轨道，143个太空飞行器位于赤道轨道。
④关键挑战：星座的自管理，时钟同步，廉价的在轨时钟，独立且高度自动化的地面段。
⑤后续计划：2020财年，基于DARPA“黑杰克”等相关项目研发所需技术；2021财年，技术演示；2024财年，开发部分区域能力；2028财年，获得全球能力。
3. 监管层
①威胁：对时间敏感目标进行全天候、全时段的持续监视。
②能力需求：针对海量目标的快速更新、低延迟态势感知能力，促进“主动抑制发射”。
③概念架构：除现有系统之外，主动传感系统加上被动传感系统仍需要建造数十颗到数百颗卫星。
④关键挑战：实现快速更新的敏捷性，星载处理，与传输层集成，与现有系统的接口，主动传感和被动传感的可负担性，最大化每一轨道的任务时间等。
⑤后续计划：2021财年，关键技术演示；2023财年，建设初始星座；2024~2026财年，持续建设以完善架构。
4. 威慑层
①威胁：航天大国在地月空间的探索和扩张日益增长。
②能力需求：慑止敌方针对美国太空资产的攻击。
③概念架构：2条大偏心率、高倾角轨道；140条作为节点的扩散近地轨道；地月系统L1和L4节点；地月系统L2节点及月球星座。
④关键挑战：识别目标及背景信号，先进机动飞行器，星载处理，传输层通信，与作战人员集成等。
⑤后续计划：2022财年，部署2~4颗大偏心率、高倾角轨道卫星；2023财年，部署L1节点系统；2025财年，部署多颗近地轨道卫星；2026财年，部署L4节点系统；2027财年，部署月球星座。
5. 跟踪层
①威胁：跟踪跨域对手的先进导弹威胁及其他攻击载体（包括高超声速滑翔飞行器）。
②能力需求：拥有足够灵敏度以探测并跟踪重要目标；良好的时空分辨率及视线；星载处理，能够向作战人员发送低延迟信息；全球覆盖；立体跟踪；拥有多种轨道和平面，实现星座级弹性；与高空持久红外架构和导弹防御火控系统互操作；每一太空飞行器可搭载多种有效载荷。
③关键挑战：光学元件、焦平面阵列、高性能处理器及制冷器的大批量生产，在近地轨道实现先进任务数据处理等。
6. 战斗管理层
①威胁：使用低延迟且扩散的近地轨道网格网络封堵关键杀伤链。这些网格网络与在轨计算协调，可借助卫星软件开发工具包部署无质量载荷。
②能力需求：人工智能使能的分布式战斗管理，包括自行确定任务和优先级、机载处理和传播、将空间传感器获得的时间敏感数据产品直接交付给作战人员等。
③概念架构：能够快速适应不断变化威胁的开放架构，具备模块化、可扩展（多任务和多有效载荷）、自构建、自修复、持续学习等特性，所有这些均以安全的数据处理为基础。
④关键挑战：低延迟网络，在轨网格网络，在轨人工智能计算，尺寸、重量及功率，热控制，人工智能系统设计，可信人工智能，网络等。
⑤后续计划：2020~2022财年，演示在轨计算、太空云；2023财年~2024财年，组建在轨网络；2025~2026财年，组建在轨网格网络；2027~2028财年，由智能自主系统和人工智能系统遂行任务。
来源：国防科技要闻