立方體衛星帶來太空安全新挑戰 攻擊具有隱蔽性

　　上世紀90年代，國際上一些大學為開展衛星集成與測試的實踐教學提出了立方體衛星（CubeSat）的概念。基於“小型化、標准化、模塊化”的設計理念，最小的立方體衛星一般採用尺寸10厘米×10厘米×10厘米的立方體構型，質量不大於1公斤，簡稱1U星，如下圖所示。

　　立方體衛星示意圖

　　基於此標准尺寸擴展，結構尺寸10厘米×10厘米×20厘米的立方體衛星就稱為2U星, 結構尺寸10厘米×20厘米×30厘米的立方體衛星就稱為6U星，以此類推。近年來，國際上以立方體衛星為代表的微納衛星迅猛發展，功能日趨完善，應用多種多樣，全面應用於軍用，民用和商業航天領域，引起廣泛關注。迄今全球已發射了上千顆立方體衛星，僅美國行星實驗室公司一家就發射了70多顆3U立方體衛星，用於構建可通過互聯網快速訪問的低軌遙感衛星星座。

　　美國軍方高度關注立方體衛星爆炸性增長對太空安全的作用與影響，著手研究立方體衛星發展與應用帶來的安全威脅，並將立方體衛星發展與應用納入太空軍事體系統一規劃。下面綜合美軍相關研究與發展，談談與立方體衛星相關的太空安全問題。

　　立方體衛星帶來的安全威脅

　　隨著微機電與智能技術的飛速進步，短短十年左右時間，衛星微小型化技術發展使得高中教育水平的學生現在也能設計、集成和操作立方體衛星。一些大學研制的立方體衛星也已具備了復雜的機動和操控能力，可直接用於高級軍事任務。從國家安全視角來看，這種情況的出現顯著降低了太空技術門檻，使得越來越多並不擁有先進技術能力的國家更容易設計，制造和發射衛星，而且發展立方體衛星成本低、失敗的風險與代價也相對小，因此可以肯定地說，今后將有更多國家通過發展立方體衛星獲得太空能力，這在過去是難以想象的。

　　美國軍方認為，立方體衛星的出現和大規模應用，無疑將使太空安全威脅更加多樣化、復雜化。雖然目前立方體衛星的功能與技術水平還相對有限，但照目前發展速度，不久的將來，立方體衛星帶來的太空安全威脅將不容小覷。立方體衛星對太空安全的影響體現在攻防兩方面。一方面具有在軌機動能力的立方體衛星可對目標衛星實施自殺式共軌攻擊，其源頭可以追溯到冷戰期間前蘇聯研發的“殺手衛星”﹔另一方面立方體衛星擁有廉價和快速可復制的特性，這可大幅改進太空系統脆弱性，降低敵方攻擊太空系統的收益，為構建分布式彈性太空體系提供了有效技術手段。

　　雖然立方體衛星具有成本和尺寸優勢，但是與傳統大衛星相比，不僅壽命、精度等性能指標還不可相提並論，其容錯能力和存載能力也存在很大差距，因此在電子信號偵察，多光譜成像和戰略通信等高端軍事應用方面，傳統大衛星仍將佔據主導地位，立方體衛星主要在可見光成像，戰術通信等軍事應用方面提供補充。但是，一旦考慮太空對抗，立方體衛星的“尺寸小、數量多” 優勢即刻就凸顯出來。美國軍方認為，利用立方體衛星技術構建的分布式彈性太空體系，有助於消除作戰體系對少量“高價值衛星”的過分依賴，避免形成易受攻擊的“重心”，為此應將立方體衛星納入太空裝備體系，以應對日趨嚴峻的太空安全威脅，並在未來天基對抗中佔得先機。

　　立方體衛星用於太空攻防

　　太空與網絡空間一樣屬於全球公域，沒有國界，因此，與匿名網絡攻擊相似，對手完全可能在太空針對目標衛星發起匿名攻擊，而且由於距離遠、獲取信息有限，被攻擊方往往也難以判定和追溯攻擊行為。一方面，導致衛星故障或失效的因素很多，比如空間環境變化、設計缺陷、器件問題甚至碎片影響等，遭受攻擊並不是在軌衛星出現故障或失效的唯一原因。另一方面，受到距離、氣象、技術能力等條件限制，地面難以及時掌握和准確判斷太空發生的情況。這些因素的綜合影響，使得對手可找到合理借口否認攻擊行動，從而使得針對太空攻擊行為的懲罰與報復復雜化。如果立方體衛星作為共軌攻擊手段在軌部署，在太空安全領域引發的不確定性將顯著增加。比如，通過精確控制相對接近速度，立方體衛星可對目標衛星實施低速撞擊，在使目標衛星失能的同時留下相對少的碎片，這種情況可能反而增大了攻擊的可能性。

　　通過實施近距離接近與交會操作，立方體衛星既可用作天基對抗，同時也提供了太空目標偵察監視更有效的手段。美軍先后多次利用微小衛星在軌進行了太空目標偵察監視，並且已在地球靜止軌道實戰部署了由4顆微小衛星構成的天基偵察監視系統。隨著技術的進步，不久10-25公斤量級的12U立方體衛星將具有精確姿態確定與控制、高精度指向、實時大機動，甚至最優軌跡自主規劃能力，完全可以完成各種精細的攻防行動。一旦這種級別的立方體衛星部署在地球靜止軌道，其雷達反射面積會小到地面雷達根本無法發現，這種隱身能力顯著增強了其軍事行動的價值與意義。

　　立方體衛星很容易通過搭載方式送入太空，每年有大量的搭載發射機會，因此立方體衛星在軌部署一般不會引人注目。尺寸小、易於發射，這兩方面因素顯著降低了立方體衛星被發現的概率，進而有利於對手隱蔽太空攻擊意圖和行為，一個例子就是俄羅斯發射的編號2014-28e的“神秘物體”。2013年12月15日，該物體隨三顆俄羅斯通信衛星一起搭載入軌，最初被以為是漂浮的太空垃圾，但后來發現該物體進行了一系列不尋常的在軌機動，多次接近發射它的火箭末級殘骸，被西方專家認為是俄羅斯重啟冷戰時期的“殺手衛星”試驗。2014-28e例子說明，隱秘的搭載發射，加之立方體衛星尺寸小，地面探測發現概率低，如果在接近過程中再採用一定的探測規避技術，目標衛星甚至可能都不會知道周邊存在另一顆敵對衛星，這使得利用立方體衛星實施的天基偵察監視與攻擊行動更具吸引力，並有效減少了被發現或追責的擔心。有美國軍方學者認為：即使由立方體衛星實施的近距離接近行動被對手發現，如果行動本身沒有危及目標衛星安全，就算不上違反國際法，因為現行國際空間法對處置這種情況並無明確規定，也沒有現成的法律先例，屬於國際法“灰色地帶”。

　　針對立方體衛星帶來的太空安全威脅，美國軍方正在採取一系列應對措施。一是進一步增強地基空間態勢感知能力，比如建設新的“太空籬笆”系統﹔二是加快部署和提升天基空間態勢感知系統，尤其是地球靜止軌道態勢感知系統﹔三是在發展立方體衛星攻擊手段的同時，開始探討將立方體衛星部署在高價值衛星周圍，擔負高價值衛星的“衛兵”，以此保護高價值目標衛星，同時增強太空威懾能力，進而實現太空攻防兼備。

　　日新月異的立方體衛星發展及應用推動了天基對抗能力的躍升，相當程度上改變和影響了太空安全態勢。在太空領域，此前還未有過如此小的物體帶來如此大的變化和影響。假以時日，立方體衛星很可能在太空戰場發揮“隱身戰機”的作用，成為太空攻防的新利器。（楊樂平）