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寰宇韜略

【寰宇韜略】肆應威脅 美強化太空發射力(下)

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◎邱榮守(譯)

(接上文)

 未來太空發射能力

 許多觀察家認為,太空運輸能力正處於關鍵的轉捩點。關鍵的問題在於小型發射載具發射成本,在未來數年內是否會降低?且會降到什麼程度?

 目前正在推動各種廣泛降低太空發射成本的計畫。針對中型和重型發射載具的努力,包括SpaceX的獵鷹9號火箭。獵鷹9號是美國最便宜的中型發射載具之一。它對LEO的有效酬載能力超過13000公斤。每枚獵鷹9號的商業有效酬載成本約為6200萬美元,因此每公斤的成本約為5000美元。SpaceX還開發獵鷹重型發射器。這款發射載具於2018年進行首試,源自獵鷹9號(附加2個第一級助推器),能夠將6萬公斤以上的有效酬載舉升至LEO。SpaceX聲稱,每枚「獵鷹」重型載具將耗資約1.5億美元,如果滿載,每公斤的成本僅約2500美元。

 此外,Blue Origin正在開發一種新的重型發射載具New Glenn,其採2節式或3節式火箭設計(編註:2018年已決定停止研發3節式的New Glenn),預期在2020至2021首次進行測試飛行,其設計能將4.5萬公斤有效酬載舉升至LEO。

 最後,Atlas V和Delta IV中型和重型發射載具聯合發射聯盟(ULA)正在開發新型Vulcan發射載具,其估計可將9000至18500公斤的有效酬載舉升至LEO,至於首次飛行時間,同樣預期落在2021年。雖然New Glenn和Vulcan均號稱可降低發射成本,但兩者都還在研發中,目前無法獲得可靠的成本估算。

 降低發射成本有2種方法,傳統的方式以同樣的發射載具與各類裝備,進行多次發射,除達成規模經濟、將間接成本以更多次任務計畫進行分攤外,也能持續獲得有效經驗。另一個方式則是以SpaceX公司為首的做法,即研製重複使用式舉升火箭,SpaceX近年來,不只讓獵鷹9號火箭的發射次數,從2016年的每月不到一次,增加至每月1.7次,平均成本更節省達30%。

 各國反衛星能力提升

 衛星與系統小型化,與發射成本的變化,並非近年來影響太空現存權力架構的唯一要素,另一個關鍵趨勢是各國反衛星能力的提高,導致太空資產變得更加脆弱。反衛星能力的提高分別反映在3個面向:現存與正在發展的反衛星能力增強、其他國家對於美國衛星構成威脅的程度增加,以及擁有反衛星能力的國家數量增加。

 現有和潛在的反制衛星能力可區分為4大類:

 一、動能武器:種類包括地面或太空攔截器或繞行軌道的殺手衛星,它們運用物理衝擊或彈頭的爆炸來失效或摧毀衛星。還包括用來實體攻擊衛星地面接收站的戰機、飛彈和其他武器。

 二、非動能武器:包括雷射、大功率微波和電磁脈衝(EMP)武器,旨在對衛星或地面接收站造成實體損壞,但與動能武器不同的是,它們沒有實體接觸。

 三、電子:手段包括廣泛的技術,這些技術會干擾衛星和地面接收站,用於跟踪、監視、通信和相關任務的電磁信號發送和接收,至於手段包括最粗暴的直接干擾,到更複雜和更縝密的電子欺敵行動。

 四、網路:網路攻擊系統主要攻擊衛星或地面接收站電腦系統,進而操縱或阻止數據的傳輸。

 許多美國的潛在對手,不只擁有強大反衛星能力,還在持續強化其能力,其中又以俄羅斯與中共具備最先進技術,伊朗和北韓科技不夠先進,但也具備一定程度的反衛星能力。

 其他具有一定程度反衛星能力國家,包括美國在歐陸的許多盟友,以及日本、印度、巴基斯坦、利比亞、埃及與烏克蘭,預期愈來愈多國家,乃至於非國家行為者,都將加入威脅行列。

 結語與建議

 部分樂觀人士認為,在電腦系統、感測器與電子零組件等設備成本,以及太空發射成本大幅降低下,未來數年內,傳統由少量、大型、複雜,且昂貴衛星組成的衛星系統,預期在成本效益與商業競爭力等方面,面對大量、小型、簡單,且廉價衛星組成衛星系統的強力競爭。

 太空發射成本「必定」大幅降低的預測,雖太過激進,但考慮近年來,各國與民間都積極研究如何降低發射成本,已使其成為一種「相當可能實現的目標」。並將帶給小型衛星的研製者,遠比大型衛星更強而有力的成本效益。

 除成本考量外,由小型衛星組成的大規模衛星系統,將分散在廣大太空中,使潛在對手在攻擊太空資產的任務更加複雜,無形中也提供重要的安全保障;除此之外,因為小型衛星的成本較低,也能讓部署國能提前建立大量的戰時儲備機制;當然這也不是萬無一失的存在,因為各國仍在持續積極研發各種反衛星與反反衛星手段。

 雖然短期內美國太空政策,仍不像眾多商業巨擘般,已開始考慮利用發射成本、衛星小型化等未來趨勢,建立大規模衛星系統,但報告認為,現在是美國軍事和情報界的適當時機,其應適度增加對小型衛星能力的投資,既可避險又可創造更多的行動選項。以下則是更具體建議:

 一、致力於開發與部署一個或多個,由大量小型且成本相對較低廉衛星組成的衛星系統,其也能利用小型商業衛星系統的委託部件,或經特殊修改的有效酬載,以使軍事及情報界更佳熟悉此類系統的運作。

 二、建立一定程度的小型衛星儲備能量,主要重點置於擴大由小型衛星組成之大規模衛星系統的補給庫存,以因應經常性及例行性的替補需求。

 三、對更高效率與更具成本效益的太空發射載具(尤其是小型發射載具),以及更具靈活機動性及存活率的太空發射能力,提供更多的研發支持。

 總體而言,執行前述建議最初每年投資5億美元,5年內可能會增長到每年10至20億美元。美國國防預算已超過7000億美元,雖要湊出這筆預算不是簡單的事,但仍屬「合理使用」範圍,因為這筆支出將使美國軍事和情報界,處於更有利的制高點,有效因應小型衛星所帶來太空環境的變化。

(完)

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