0 引言
近年来，随着卫星通信技术发展以及互联网应用环境的变化，针对当前地面网络整体上覆盖受限、光纤渗透率不足、网络速率偏低，特别是农村地区宽带短缺的问题，世界上兴起了卫星互联网的发展浪潮，定位于为光纤和手机基站难以覆盖的人群提供上网服务［1］。星链计划（Starlink）作为当前所有卫星互联网星座中最具代表性的一个，其计划组网规模最大，已发射卫星数量最多，并与美国军方开展了密切合作，同时太空探索技术（SpaceX）公司独立拥有着整个产业链的所有权和控制权，给我国带来了潜在隐患与极大挑战。因此，需要聚焦星链计划，梳理其发展现状与特点，讨论其军事应用能力，并给出相应的处置建议。
1 星链计划基本情况
1.1 背景与现状
表 1 星链计划卫星轨道和发射规划
Table1
| 轨道分层 | 轨道高度/km | 数量 | 倾角/（°） | 半数节点 | 全数节点 |
|---|---|---|---|---|---|
| 低轨层 | 550 | 1 584 | 53 | 2024-03-01 | 2027-03-01 |
| 540 | 1 584 | 53.2 | 2024-03-01 | 2027-03-01 | |
| 570 | 720 | 70 | 2024-03-01 | 2027-03-01 | |
| 560 | 520 | 97.6 | 2024-03-01 | 2027-03-01 | |
| 极低轨层 | 335.9 | 2 493 | 42 | 2024-11-01 | 2027-11-01 |
| 340.8 | 2 478 | 48 | 2024-11-01 | 2027-11-01 | |
| 345.6 | 2 547 | 53 | 2024-11-01 | 2027-11-01 | |
| 补充提交 | 328~580 | 30 000 | 35~81 | 2030-03-01 | 2033-03-01 |
| 总计 | - | 41 926 | - | - | - |
自2019年5月首次成功发射第1批星链运营卫星（v0.9），SpaceX公司就开始了密集的发射部署，并且速度在不断提升。2020年全年，一共完成了14次发射，而2021年发射频率更高，不到半年的时间，就已经完成了13次发射。目前，SpaceX公司已经完成了星链计划30批次（1批v0.9，28批v1.0，1批极轨道卫星）卫星组网发射。加上2018年初发射的2颗测试卫星（Microsat-2A和Microsat-2B），合计已发射星链卫星1 737颗，绝大部分卫星都实现了超高精度入轨。当前，实际在轨卫星为1 664颗（运行图见图1），有73颗卫星脱离轨道。通过现有卫星组网，已初步实现连续中低纬度地区全球覆盖。
图1
而从2020年10月起，SpaceX公司就已开放星链互联网服务公测，用户只需要配置好星链套件（包括用户天线终端和路由器等）即可接入网络。目前，星链卫星互联网服务在美国、加拿大、英国、德国、波兰、澳大利亚、新西兰、法国等地已经拥有1万多名用户，能够提供200~400 Mbps的高速网络服务，并且还有超过50万的客户预购了星链互联网服务。鉴于火爆的需求，SpaceX公司在已获得100万个用户天线终端运营授权的基础上，进一步向美国联邦通信委员会（federal communications commission，FCC）提出了申请，拟将授权数量增加至500万个［7］。预计到2021年底，星链能够把卫星互联网服务范围扩大到接近全球。
1.2 主要参数
（1） 卫星质量：227 kg（v0.9），260 kg（v1.0）［8］
（2） 卫星寿命：5年
（3） 频段：Ku，Ka，V频段和激光
初期仅支持Ku频段进行卫星与终端和关口站之间的通信，后期结合双频段芯片组支持Ka，V频段通信。激光链路用于星间通信。低地球轨道（low earth orbit，LEO）子星座卫星的工作将使用Ku，Ka和V波段，极低地球轨道（very LEO，VLEO）子星座卫星的工作将全部使用V波段［9］。
（4） 单星下行容量：17~23 Gb/s
（5） 单星波束覆盖范围：550 km高度的LEO星座卫星可在距天底最远44.85°的范围提供服务，地面覆盖半径约为573.5 km，用户终端和网关可以至少以40°的仰角与卫星进行通信；335.9 km高度的VLEO星座卫星可在距天底最远51.09°的范围提供服务，地面覆盖半径约为435 km，用户终端和网关可以至少35°的仰角与卫星进行通信［10］。
（6） 平台：单太阳电池翼，4副相控阵平板阵列天线，5块碳化硅激光器件
1.3 特点
（1） 全球无缝覆盖
目前，已经初步实现了全球连续覆盖。而当整个星链系统部署完成后，还将进一步提升对赤道和两极的覆盖能力，实现真正的全球覆盖。
（2） 高速度
目前，网速能够达到50 Mb/s以上。预计在2021年底达到300 Mb/s，在未来的目标是实现1 Gb/s。
（3） 低延迟
系统使用的是低轨星座，因此在部署完成后，能够将延时控制在20~40 ms之间，甚至更低。
（4） 高容量
单星下行容量介于17~23 Gb/s之间，目前已经部署1 600余颗卫星，总容量约32 Tb/s。随着SpaceX对卫星的改善和升级，有可能进一步提升单颗卫星和整个卫星系统的总容量。
（5） 低成本
采用可回收火箭与整流罩技术，大大降低了发射成本。在轨运维方面，采用氪离子电推进发动机替代氙离子电推进发动机，在满足轨道保持能力的基础上，削减了开支。此外，大量采用标准化和商业化部件，实现了低成本大批量快速生产。
（6） 高容错性
采用多星座组网方式，个别卫星失效不会影响到整体性能，增强了整个系统的灵活性、容量和牢固性［11］。
（7） 强轨道机动能力
所有卫星都会先随火箭部署到较低轨道，再依靠自身推力进入预定轨道。此外，早期部分卫星还开展了多种变轨策略及升降轨交替试验，轨道高度最低降到了270 km，体现了强大的变轨机动能力。
2 综合应用能力
受限于卫星容量与星座建设成本，星链计划不会也无法取代地面通信网络，而是与地面基站相互补充、相辅相成，为用户提供互联网服务。它主要定位于为光纤和手机基站难以覆盖的人群提供上网服务，如光纤覆盖率较低甚至没有的农村、山区、沙漠以及海洋。以星链为代表的卫星互联网星座将进一步推动宽带互联网的快速发展，并拓展了商业服务的广度与深度［12］。一方面，通过星链计划实现对现有地面网络的补充，形成了地球空间的立体互联网连接网络，大大拓展并完善了网络的物理空间，为构建万物互联的信息体系奠定了坚实的基础。另一方面，星链计划进一步拓展了宽带互联网的应用范围与场景，例如能够为移动定位终端提供更精准可靠的位置服务，为智能终端的增强提供通信支持能力，为航空航海监视提供全程跟踪服务并提升交通运输安全可靠性，等等。星链计划的发展推动了传播链的深刻变革，助力构建了万物互联的信息体系和丰富多元的应用场景，从而为数字经济注入了更多的动能和活力。但与此同时，由于它能够轻易突破国别的限制，实现数据的流动，因此也带来了数据与信息监管的难题。
图2
图2
星链计划综合应用能力示意图
Fig.2
Schematic diagram of the comprehensive application capabilities of the Starlink
（1） 宽带通信能力
星链计划可提供低成本、低延迟、大通量和全球覆盖的高速互联网服务，能够大幅增强美军的作战通信能力。一方面它能够为美军在全球部署的作战单元提供更稳定可靠的通信能力，另一方面它还具备提供高清图片、甚至视频直播的潜力。目前，美国已利用C-12军用侦察机开展了测试，网速达到了610 Mb/s，是当前美军战区5 Mb/s的最低传输速率要求的102倍。此外，美军还开展了AC-130武装直升机接入测试以及陆军作战平台通讯测试，并在实弹演习时通过星链卫星高速连接多种空中和地面军事设备。在不远的将来，美国能够利用星链计划，进一步增强主战装备F-35战机获取信息能力与速度，同时更快速地将信息传输到其他指挥控制节点，提升局部战场C4 ISR能力。
（2） 全天候无缝监视侦察能力
星链卫星具备全球覆盖能力，并且重访率高，特别对于全球人口分布较为密集的地区，每个时刻天顶都有数颗卫星过境。通过在卫星上搭载可见光、红外、雷达以及无源载荷，可以实现24 h连续监视侦察，提升对移动目标的监视能力。
（3） 天基目标探测/压制能力
星链卫星通过搭载多种传感器，可以实现对卫星、火箭、空间碎片以及导弹等目标的探测与跟踪，支撑实现目标的定位、定轨及轨道预报。当前，美国为了巩固和强化其太空优势，提出了由7层组成的下一代国防太空架构，旨在构建一种扩散型低地球轨道太空架构，统一整合美国国防部下一代太空能力［14］。美国国防部太空发展局目前已委托SpaceX公司，基于星链卫星平台为其新一代国防太空架构（national defense space architecture，NDSA）跟踪层制造4颗反导跟踪卫星，进一步提升导弹防御及高超声速飞行器探测、跟踪与指示的能力。此外，星链卫星具有强大的机动变轨能力，其上还可以搭载机械臂等在轨操作装置，实现对天基目标的接近与处置。
（4） 未来作战理念试验床
美国在下一代军用卫星体系中规划使用更多的基于小卫星的星座，以提高天基系统的灵活性、抗毁伤能力。星链卫星能够用作传感器和通信设备等信息支援有效载荷的搭载平台，大大提升灵活性与抗毁伤能力。
星链低轨星座能够根据任务需求快速塑造态势、灵敏机动布势，降低对手的决策速度和质量，影响其行动效能，从而掌握作战主动权，颠覆了传统太空与网络安全体系［17］。
3 对抗需求分析
鉴于星链计划独有的特点与出众的综合应用能力，对我形成了潜在的威胁。为了更好地维护国家安全利益，保护我方太空资产，针对性地提出5方面的对抗能力需求，如图3所示。
图3
具体分析如下：
（1） 全星座广域监视能力
由于星链卫星数量庞大且组网完成后将会覆盖全球天域，为了更好掌握该星座态势，需要能够同时监测海量卫星，这会对我国现有低轨空间目标监视构成巨大的挑战。因此，需进一步发展低轨普测编目设备，形成全天时全天候全星座卫星探测能力，支撑卫星目标测轨、编目等任务。
（2） 重点目标精确感知能力
星链卫星数量庞大，部分卫星将会为美国军方提供服务，而在发射时难以区分这些卫星。因此，我国应发展精测设备，具备对重点天域全天时全天候高精度测轨、跟踪、测量能力，能够获取目标的形状、轮廓、姿态、信号等信息，有力支撑目标识别。
（3） 空间态势智能融合能力
为了更全面地掌握星链卫星态势，会采用多平台多类型传感器联合观测。因此，需要具备多源信息融合处理能力，获取目标更精确的相关属性信息。在此基础上，还需要具备目标识别能力，支撑判断载荷类型及威胁评估。
（4） 太空异常事件捕获能力
星链卫星发射时采用一箭多星的方式，会有其他用途卫星一起入轨，同时它具有极强的变轨能力，可搭载多种载荷执行各类任务。因此，应当具备太空事件分析能力，能够对新目标入轨、目标变轨、目标陨落等进行分析评估，生成定制化的事件分析报告，支撑我方决策分析。
（5） 低轨群目标体系对抗能力
由于星链卫星数量极多且寿命较短，极易出现在轨陨落或失去控制的情况，同时它还具有极强的变轨能力，因此我方需要具备一定的应对能力。此外，星链星座构成了分散空间体系，与它的对抗不是“个体对抗”而是“体系对抗”，须采用低成本、高效益的手段进行处置。
4 应对措施建议
星链计划以其颠覆性的巨大数量、多维先进的技术特点和突出的综合应用能力，将对信息支援等领域产生深远的影响，需要从多方面积极应对。
（1） 加强太空作战体系需求研究
积极跟踪关注星链计划及其他互联网星座发展动态，加强对其应用能力研究，设计星链计划运用场景，生成应对与处置的体系需求。跳出现有体系约束，从国家全局、更高视野提出符合我国特点的发展路径，通过架构建模、仿真推演、效能评估等方法快速迭代验证，牵引体系建设、前沿探测手段发展与专业技术提升，从而实现对以星链计划为代表的互联网星座的有效制衡。
（2） 加强卫星频率轨道资源申报和储备
频率与轨道资源正成为越来越稀缺的全球战略资源，也已成为世界航天大国争夺的焦点。为了能够获取优质资源，需要加强我国卫星网络频率和轨道资源统筹谋划、申报和协调，加强卫星频率和轨道资源储备，并通过完善相关政策制度，积极引导商业航天发展建设，鼓励民营企业利用多种手段提前进行资源申报及储备，提高外部竞争力。
（3） 积极发展各类新型反制手段与应对措施
星链计划巨型卫星星座作为分散空间体系，没有明显的功能中枢，少量节点失效对其整体功能并无实质影响。同时，其巨大的数量和运动范围，给探测与感知也带了极大的难度。而目前空间处置手段一方面对其“无从下手”，另一方面成本极高，面临极大挑战，因此需要发展各类新型处置手段，采取相应措施予以应对。
为了更详细、更全面地掌握星链卫星态势，应当有针对性地发展与建设态势感知装备与系统，将主动与被动探测方式相结合，利用多源、多平台等多种感知手段，获取星链卫星星座信息，形成态势感知一张图。此外，基于采集的目标特性信息，针对搭载不同载荷的星链卫星，开展目标识别与威胁分析，结合情报信息与历史数据，支撑形成对当前星链星座空间形势的理解和对未来状况的预测，从而使指挥决策和操作人员能够获取并维持在激烈太空博弈中的信息优势。
在星链星座态势感知的基础上，还需进一步发展相关技术并形成处置能力，加强空间战略规划，大力研发应对手段，针对状态异常的部分卫星，采用软杀伤与硬杀伤相结合的方式，使部分“星链”卫星丧失功能，破坏星座运行体系。
5 结束语
星链计划经过2年的蓬勃发展与快速部署，已经完成了第一阶段的全球组网部署，初步实现了连续中低纬度地区全球覆盖。该巨型星座在提供商业服务的同时，蕴藏着巨大的军事应用潜力，对我现有的态势感知与传统防御能力造成巨大挑战。因此，需要从多方面积极应对，特别是针对性地发展与建设态势感知装备与系统，大力发展各类新型处置手段，从而维持并获取激烈太空博弈中的空间优势。
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