立方体卫星带来太空安全新挑战 攻击具有隐蔽性

　　上世纪90年代，国际上一些大学为开展卫星集成与测试的实践教学提出了立方体卫星（CubeSat）的概念。基于“小型化、标准化、模块化”的设计理念，最小的立方体卫星一般采用尺寸10厘米×10厘米×10厘米的立方体构型，质量不大于1公斤，简称1U星，如下图所示。

　　立方体卫星示意图

　　基于此标准尺寸扩展，结构尺寸10厘米×10厘米×20厘米的立方体卫星就称为2U星, 结构尺寸10厘米×20厘米×30厘米的立方体卫星就称为6U星，以此类推。近年来，国际上以立方体卫星为代表的微纳卫星迅猛发展，功能日趋完善，应用多种多样，全面应用于军用，民用和商业航天领域，引起广泛关注。迄今全球已发射了上千颗立方体卫星，仅美国行星实验室公司一家就发射了70多颗3U立方体卫星，用于构建可通过互联网快速访问的低轨遥感卫星星座。

　　美国军方高度关注立方体卫星爆炸性增长对太空安全的作用与影响，着手研究立方体卫星发展与应用带来的安全威胁，并将立方体卫星发展与应用纳入太空军事体系统一规划。下面综合美军相关研究与发展，谈谈与立方体卫星相关的太空安全问题。

　　立方体卫星带来的安全威胁

　　随着微机电与智能技术的飞速进步，短短十年左右时间，卫星微小型化技术发展使得高中教育水平的学生现在也能设计、集成和操作立方体卫星。一些大学研制的立方体卫星也已具备了复杂的机动和操控能力，可直接用于高级军事任务。从国家安全视角来看，这种情况的出现显著降低了太空技术门槛，使得越来越多并不拥有先进技术能力的国家更容易设计，制造和发射卫星，而且发展立方体卫星成本低、失败的风险与代价也相对小，因此可以肯定地说，今后将有更多国家通过发展立方体卫星获得太空能力，这在过去是难以想象的。

　　美国军方认为，立方体卫星的出现和大规模应用，无疑将使太空安全威胁更加多样化、复杂化。虽然目前立方体卫星的功能与技术水平还相对有限，但照目前发展速度，不久的将来，立方体卫星带来的太空安全威胁将不容小觑。立方体卫星对太空安全的影响体现在攻防两方面。一方面具有在轨机动能力的立方体卫星可对目标卫星实施自杀式共轨攻击，其源头可以追溯到冷战期间前苏联研发的“杀手卫星”；另一方面立方体卫星拥有廉价和快速可复制的特性，这可大幅改进太空系统脆弱性，降低敌方攻击太空系统的收益，为构建分布式弹性太空体系提供了有效技术手段。

　　虽然立方体卫星具有成本和尺寸优势，但是与传统大卫星相比，不仅寿命、精度等性能指标还不可相提并论，其容错能力和存载能力也存在很大差距，因此在电子信号侦察，多光谱成像和战略通信等高端军事应用方面，传统大卫星仍将占据主导地位，立方体卫星主要在可见光成像，战术通信等军事应用方面提供补充。但是，一旦考虑太空对抗，立方体卫星的“尺寸小、数量多” 优势即刻就凸显出来。美国军方认为，利用立方体卫星技术构建的分布式弹性太空体系，有助于消除作战体系对少量“高价值卫星”的过分依赖，避免形成易受攻击的“重心”，为此应将立方体卫星纳入太空装备体系，以应对日趋严峻的太空安全威胁，并在未来天基对抗中占得先机。

　　立方体卫星用于太空攻防

　　太空与网络空间一样属于全球公域，没有国界，因此，与匿名网络攻击相似，对手完全可能在太空针对目标卫星发起匿名攻击，而且由于距离远、获取信息有限，被攻击方往往也难以判定和追溯攻击行为。一方面，导致卫星故障或失效的因素很多，比如空间环境变化、设计缺陷、器件问题甚至碎片影响等，遭受攻击并不是在轨卫星出现故障或失效的唯一原因。另一方面，受到距离、气象、技术能力等条件限制，地面难以及时掌握和准确判断太空发生的情况。这些因素的综合影响，使得对手可找到合理借口否认攻击行动，从而使得针对太空攻击行为的惩罚与报复复杂化。如果立方体卫星作为共轨攻击手段在轨部署，在太空安全领域引发的不确定性将显著增加。比如，通过精确控制相对接近速度，立方体卫星可对目标卫星实施低速撞击，在使目标卫星失能的同时留下相对少的碎片，这种情况可能反而增大了攻击的可能性。

　　通过实施近距离接近与交会操作，立方体卫星既可用作天基对抗，同时也提供了太空目标侦察监视更有效的手段。美军先后多次利用微小卫星在轨进行了太空目标侦察监视，并且已在地球静止轨道实战部署了由4颗微小卫星构成的天基侦察监视系统。随着技术的进步，不久10-25公斤量级的12U立方体卫星将具有精确姿态确定与控制、高精度指向、实时大机动，甚至最优轨迹自主规划能力，完全可以完成各种精细的攻防行动。一旦这种级别的立方体卫星部署在地球静止轨道，其雷达反射面积会小到地面雷达根本无法发现，这种隐身能力显著增强了其军事行动的价值与意义。

　　立方体卫星很容易通过搭载方式送入太空，每年有大量的搭载发射机会，因此立方体卫星在轨部署一般不会引人注目。尺寸小、易于发射，这两方面因素显著降低了立方体卫星被发现的概率，进而有利于对手隐蔽太空攻击意图和行为，一个例子就是俄罗斯发射的编号2014-28e的“神秘物体”。2013年12月15日，该物体随三颗俄罗斯通信卫星一起搭载入轨，最初被以为是漂浮的太空垃圾，但后来发现该物体进行了一系列不寻常的在轨机动，多次接近发射它的火箭末级残骸，被西方专家认为是俄罗斯重启冷战时期的“杀手卫星”试验。2014-28e例子说明，隐秘的搭载发射，加之立方体卫星尺寸小，地面探测发现概率低，如果在接近过程中再采用一定的探测规避技术，目标卫星甚至可能都不会知道周边存在另一颗敌对卫星，这使得利用立方体卫星实施的天基侦察监视与攻击行动更具吸引力，并有效减少了被发现或追责的担心。有美国军方学者认为：即使由立方体卫星实施的近距离接近行动被对手发现，如果行动本身没有危及目标卫星安全，就算不上违反国际法，因为现行国际空间法对处置这种情况并无明确规定，也没有现成的法律先例，属于国际法“灰色地带”。

　　针对立方体卫星带来的太空安全威胁，美国军方正在采取一系列应对措施。一是进一步增强地基空间态势感知能力，比如建设新的“太空篱笆”系统；二是加快部署和提升天基空间态势感知系统，尤其是地球静止轨道态势感知系统；三是在发展立方体卫星攻击手段的同时，开始探讨将立方体卫星部署在高价值卫星周围，担负高价值卫星的“卫兵”，以此保护高价值目标卫星，同时增强太空威慑能力，进而实现太空攻防兼备。

　　日新月异的立方体卫星发展及应用推动了天基对抗能力的跃升，相当程度上改变和影响了太空安全态势。在太空领域，此前还未有过如此小的物体带来如此大的变化和影响。假以时日，立方体卫星很可能在太空战场发挥“隐身战机”的作用，成为太空攻防的新利器。（杨乐平）