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寰宇韜略

【寰宇韜略】肆應威脅 美強化太空發射力(上)

◎邱榮守(譯)

 美國軍事和國家情報太空資產的主要架構,是由少量高性能、大型、複雜且昂貴衛星所組成。許多美國競爭和潛在對手國家都擁有強大反衛星能力,對美國太空資產威脅急劇增加。新美國安全中心(CNAS)針對各種衛星技術的小型化,以及太空發射能力趨勢進行分析,並提出未來投資和政策建議。青年日報特別摘錄重要內容與讀者共享。(編按)

 前言

 傳統上,美國軍事和國家情報部門主要依靠由少量高性能、大型、複雜,且昂貴衛星組成的衛星系統,這些衛星通常需要耗時多年才能完成研製生產,由於造價成本高,所以均要求多年後才會予以汰除。很多軍事評論家認為,美軍應從此種架構轉型,並使用大量由小型、較不複雜、性能低且廉價衛星組成的大型星座。小型衛星雖生產成本較低,但從全壽期成本比例來看,所需發射成本反而較高。

 發生改變的可能性仍由許多領域的發展趨勢所驅動,如電子、計算機與衛星設計等相關技術小型化,以及發射成本(特別是小型發射載具)的降低。一些觀察家認為,由於這些因素及分散式衛星星座,在某些任務上的自然優勢,在許多情況下,由小型衛星組成的大規模系統,將比大型、昂貴,且複雜衛星(在大多數國家安全任務上均占主導地位)所組成的小規模系統,更具成本效益。

 根據商業衛星市場趨勢顯示,部署在大型衛星系統中的小型衛星任務角色日益增強。一些分析家主張,這種系統優勢在承平時期,不僅具備潛在重要利益,在考慮戰時因素時,其優勢則更加顯著。從過去幾十年來,經全面檢視美國潛在對手所擁有反衛星(ASAT)的數量與類型,其能力對美國太空資產的威脅正急劇上升。那些提倡大量使用小型、成低本與低複雜度衛星的專家認為,大規模衛星系統在戰時具備更高存活力,且在戰時能以財政可負擔價格,來迅速擴展或補充衛星數量,進而滿足作戰需求。

 美軍、情報部太空架構與計畫

 根據憂思科學家聯盟(UCS)衛星的資料庫顯示,美國軍事和情報部門現役衛星約有150多枚。主要任務包括偵察、通信、導航、電子情報收集、天氣預報、彈道飛彈預警和技術開發。此衛星架構主要是相對較小規模的衛星系統,由相對大型、複雜、高性能,且價格昂貴的衛星所組成,設計時要考慮較長的服役年限(通常在10至15年間)。此外,在可預見的將來,此種太空部署架構,將持續集中在具有上述屬性的衛星和系統上。

 由於有些衛星計畫屬機密文件,因此無法取得更多軍事和情報衛星的相關技術規格。但是,根據合法公開的資訊(包括美國絕大多數軍事和情報衛星)既可清晰明瞭美國家安全衛星的體系結構。衛星類別通常是依據發射時的重量(或分離質量)來加以區分。分類範圍從1200公斤(含以下)的小型衛星到1201-2500公斤的中型衛星、2501-4200公斤的中級衛星、4201-5400公斤的大型衛星、5401-7000公斤的重型衛星,以及7001公斤及以上的超重型衛星。此外,「小型」衛星類別可以再進一步細分6個子類別,從飛(0.1公斤以下)到小型(601-1200公斤)。

 從最大和最小衛星級別的大小差異,正好反映衛星技術的革新和衛星設計的轉變。在UCS衛星資料庫中,大約120枚美國軍事和情報界的現役衛星中,有104枚的數據是對外公開的(但不包括技術開發)。這104枚衛星的平均質量約為4300公斤,屬於大型衛星。從104枚衛星的細目中可以看出,大型衛星是美國家安全衛星體系結構中的主力太空資產。這些衛星中有45枚屬於大型、重型與超重型的級別。這3類加總起來,占美國現役軍事衛星總重量72%。其餘衛星中,有47枚屬於中型或中級衛星,只有12枚屬於小型衛星,這12枚衛星的重量都超過1000公斤。大多數美國軍事和情報衛星不僅相對較大且價格昂貴,開發加採購成本平均每枚造價約為15億美元。

 除由大約30枚衛星所組成的全球定位系統(GPS)外,用於各種國家安全任務的大多數衛星體系,都由6枚或更少衛星所組成。值得注意的是,除所屬衛星體系,美國軍方還租賃商業衛星執行任務。根據估計,軍方衛星通信需求的80%,由民營部門提供,每年租賃商業衛星通信的支出超過10億美元。

 儘管如此,它僅占美國軍方對太空資產年度投資的一小部分。軍事和情報部門還租用商業衛星「託管」專用於國防通信與感測器的酬載模組。使用此類託管酬載,或修改酬載來專供特殊功能給軍方使用(如更高解析度的影像或對某頻段的使用權),使其能以更快速、更經濟的手段,取得在軌能力及在大量衛星上擴充功能。但至今為止,美國軍事和情報部門僅有限地使用這些方法。就非機密計畫而言,根據美國軍方和情報部門當前的採購計畫顯示,由大型、複雜、高性能,且昂貴專用軍事衛星組成之小規模系統的歷史偏好,將會持續下去。美國主要軍事和情報衛星採購計畫,包括先進超高頻(AEHF)、全球定位系統(GPS)III型與太空紅外線(SBIRS)等衛星系統,分別說明如下:

 一、先進超高頻:在全球範圍內提供安全及抗干擾的通信能力,取代傳統的軍事通信衛星系統。到目前為止,已有4枚AEHF衛星進入軌道。計畫在未來3年內,部署另外3枚,到2020年將形成6枚衛星的體系。AEHF衛星的質量約為6200公斤,每枚採購成本約為26億美元。

 二、GPS III型:GPS導航衛星計畫的最新版本。首批GPS III型衛星於2018年底發射升空,在未來幾年內將有10枚衛星送入軌道。當前計畫要求在2020至23年期間採購10枚衛星,並在數年後,再採購10枚衛星。GPS III型衛星的質量約為2300公斤,每枚採購成本約為6億美元。

 三、太空紅外線:對美國或其盟國的彈道飛彈襲擊提供預警。該系統已取代傳統美國飛彈預警系統。首枚SBIRS衛星於2011年部署,目前共有4枚進入軌道。除地球同步軌道的4枚衛星外,該系統還搭載運行於高橢圓軌道上2枚衛星的「託管」酬載系統共同運作。SBIRS衛星5號和6號目前正在生產中,預訂於2021年和2022年發射,並取代前2枚衛星。最初計畫要採購8枚SBIRS衛星,但美空軍最近取消最後2枚,並計畫開始開發更高存活力的後續系統。與SBIRS一樣,計畫中的後續系統,將由少量高性能與昂貴的衛星組成。SBIRS衛星的重量約為4800公斤,每枚採購成本約為32億美元。

 美國軍事和情報部門雖未完全忽略小型衛星的能力發展,但就機密計畫及資金而言,美國軍事和情報太空計畫仍主要集中在大型、複雜,且昂貴衛星的開發和部署上。(待續)  

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