自海湾战争起,卫星在战场上发挥了举足轻重的作用,为作战人员提供位置、导航和授时数据,提供超视距(BLOS,Beyond-Line-Of-Sight)通信,以及探测来袭的弹道导弹。相对而言,卫星图像通常被视为一种情报工具,而不是一种战术工具,很大部分原因在于以前的技术还达不到作战的要求。
早期的卫星图像分辨率还比较低,卫星影像图判读是一个相当专业的工作,有经验的人员也需要花费一定时间来处理,前线作战人员缺少从卫星图像直接获取情报的能力。而将卫星图像下传到地面站、再将其处理成可用的信息并传送到战场需要的时间太长,战斗基本上在情报传达给地面作战人员之前就结束了。
另外美国陆军的作战范围遍及全球,并且一直在追求零伤亡,因此它需要一种能够在全球范围内、实时跟踪和瞄准超出作战人员视线的地面威胁的能力,将危险消灭在萌芽。
但受地面环境的影响,陆军地面作战人员的视野范围通常是有限的,虽然近年来无人机取得了较大发展,可以为作战人员提供一定程度的战场感知,但要实现全球近实时的监视还有难度。
不过随着传感、计算、通信等技术的进步,以及太空网络的建设,为军方在战术层面利用卫星图像向作战人员提供实时数据打开了大门。未来美国太空部队将为陆军地面作战人员提供近实时的卫星图像,分析视距外的地面威胁,尽可能早的让作战人员察觉危险,采取措施以减少伤亡。
近年来,美国陆军已经尝试通过其红隼眼卫星为地面作战人员提供实时卫星图像。实验展示了陆军如何使用LEO轨道上卫星传感器来拍摄战场图像,然后将其实时下传给地面作战人员。
不过陆军想要达到的目标还不止这些。
目前红隼眼卫星只是简单地拍摄图像并将其传给地面作战人员,但陆军更需要的是能够自动检测和跟踪地面威胁。更进一步,系统还要实现威胁判断、将目标数据注入火控系统,实现类似于宙斯盾系统的自动化指挥作战。
陆军的目标不仅仅是向作战人员提供卫星图像,而是基于卫星图像向作战人员提供危险消除的解决方案。这是一种能够检测、跟踪和打击任何目标的能力,并能够在全球任何地方、任何时间、实时的为作战单元提供目标清除方案。
为了实现这一目标,美军需要一个新的战术太空层,为地面作战单元提供超视距目标信息。与之前的空军太空司令部一样,当前太空部队的主要任务是利用其在轨卫星提供GPS信号、导弹预警信息和宽带通信,战术卫星图像还未成为其工作的一部分。不过美国太空部队计划承担相关任务——使用天基传感器跟踪地面目标——目前其已经开始了地面移动目标指示器GMTI(Ground Moving Target Indicator)的开发工作。
美国太空部队准备发展三种太空监视能力,实现对地球的全时空监视:一种是跟踪高超音速武器和弹道导弹;一种是空间态势感知和地月轨道物体的监视;最后一种是对时间敏感的地面威胁(如地面部队视线之外的坦克)监视。
第三种能力虽然看起来没有高超音速防御那么高大上,但这才是美国陆军最感兴趣的能力。
以往的卫星图像通常由两个情报机构负责:国家侦察局和国家地理空间情报局。NRO制造和运行间谍卫星并从商业卫星服务商购买图像数据,而NGA提出图像要求并将原始卫星数据转换为情报产品。军方通常依赖NGA提供地理空间情报 (GEOINT) 产品。
虽然这两个机构在传统的天基情报收集和图像处理方面处于领先地位,但还无法满足陆军对战术级的ISR产品的需求。
美国太空部队的计划是在战术层的卫星上执行图像生成和目标识别,然后这些数据将被发送到SDA的传输层,在这里将进行数据融合并转换为目标解决方案。另外战术曾还可以根据任务要求将数据通过传输层下传到地面站,在地面站融合更多的战术数据,利用人工智能对其进行处理以检测和识别潜在威胁,然后将生成的目标解决方案传送回传输层。
无论目标解决方案是在传输层还是在地面站生成,一旦方案就绪,它们将通过Link-16战术数据链路或陆军的战术情报目标接入节点(TITAN)发送给作战人员。所有这一切都将以极快的速度进行,以达到为战场上的作战人员实时提供超视距地面威胁目标解决方案的目的。
在战术开发上,美国陆军率先采用商业卫星图像,利用人工智能对其进行处理以检测和识别潜在威胁,然后将目标数据发送到武器系统,实现了对作战目标的超视距打击,大大扩展了战场范围。在2020年名为“融合计划”的陆军演示中,参演部队在20秒内从卫星图像中识别出目标数据、并将其传送到火力系统。
太空发展局——定于2022年10月加入太空部队,但目前是独立的——也在建设战术地理空间情报(GEOINT) 能力,作为其国防太空架构 (NDSA) 的一部分。该架构的主干是一个称为传输层的低轨道网状网络,由数百颗卫星组成,这些卫星通过星间光链路连接。该机构还希望可以将商业图像卫星接入传输层,将图像数据直接发送到陆军的战术情报目标接入节点(TITAN,这是一个新的可扩展的便携式地面站,预计在今年完成原型交付并进行一系列的演示),使用人工智能处理图像并将数据分发到整个战场。换句话说,SDA 将提供陆军战术太空层的通信组件。
美国太空部队同样在战术层面的ISR中扮演着重要角色,其成立的理由之一是统一军事太空工作,吸收其他军种的太空任务以减少冗余。考虑到这一点,太空部队可能会接管其它军种战术太空层,并与其他军种合作开展相关工作来创建其新的战术ISR任务。
战术ISR任务的设计工作属于SWAC的职权范围,该部门是太空部队在2021年创建的,旨在领导一系列任务领域的架构分析和审查。去年SWAC完成了导弹预警和跟踪架构的第一次审查,接下来将重点关注空间数据传输以及正在进行的 GMTI分析。
作者:刘继业,数字太空实验室主任
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