冷战期间的军事反卫星计划

冷战时期美苏虽然激烈竞争，但是空间仍保持为无武器的区域，现在情形依然如此。1967年10月10日《外层空间协议》生效，这份由91个国家签署的协约要求各国在探索和利用外层空间（包括月球与其他天体）时应保持克制，不得将任何携带核武器的物体送入地球周边的轨道上。这一协议的一个意图就是阻止太空军备竞赛。

 

冷战时期，随着卫星的重要性的不断提高，美苏双方都寻求剥夺对方使用卫星的能力。美国开展了6项大型反卫星计划，包括卫星拦截器、卫星监察器、飞机发射的两级拦截导弹、海基拦截导弹和陆基拦截导弹。由于卫星以较高速度飞行，因此早期的反卫星系统主要采用核弹头或高爆弹头。其它攻击敌方卫星的方式还有动能杀伤，摧毁陆基雷达和指挥、控制、通信设施，干扰卫星通信联系等。

 

随着前苏联洲际弹道导弹的威胁越来越大，时任美国防部长的罗伯特·麦克纳马拉批准了以“耐克-宙斯”火箭为基础的一项反导试验（即为505计划），并使其成为拦截最大高度为200英里的反卫星系统。随后，美国空军以“多尔”中程弹道导弹为基础研究更强的系统，即437计划，该系统配备1万吨当量的核弹头，射程为700英里，杀伤半径为5英里。437计划从1964年2月开始实施，1975年4月1日终止。

 

由于作战飞机的反卫星能力更灵活，美军在20世纪50年代后期曾尝试用战机搭载反卫星导弹，如B-47轰炸机曾搭载过Bold Orion导弹。福特总统1975年下令研究空射反卫星导弹，并在这一年启动反卫星计划，使用F-15战机发射经过改装的“标准”反辐射自导引导弹。该系统相对早期系统有了很大改进，因为它运用动能杀伤弹头直接碰撞目标卫星，而不是采用核弹头或高爆弹头。1985年9月13日，美国进行了一次全面的试验，摧毁了P78-1Solwind卫星，但在1988年国会取消了该计划。美国后续的试验集中在阻止对手使用而不是完全破坏对手的卫星，在1997年的试验中，美军使用激光使1颗位于300千米高度的MSTI-3卫星致盲。

 

中国的反卫星计划

中国军队在过去15~20年取得很大进步，尤其是在过去10年里，通过裁军和开展质量建军的现代化项目，加快了改革的步伐。中国目前的军事理论一部分是基于自身的资源，削弱潜在的高科技对手的优势。这一思想体现在中国的“杀手锏”计划中，这一战略可使技术劣势军队面对技术优势对手时取得优势，从而改变战争的方向。

 

虽然中国未正式公布太空战文件，但是中国已将天基保障系统纳入各军事行动中。中国所采取的措施包括利用动能杀伤系统、干扰和致盲等手段阻止对手利用空间。中国将继续建设天基系统，寻求建成一支能够开展力量投送和进行高强度作战的现代化军队。中国还在研究其它非动能武器以用于反卫星作战，包括高能激光、微波、粒子束、电磁脉冲武器等，旨在使敌人的卫星失效而不产生动能杀伤所出现的碎片区域。

 

2007年1月11日，中国用1枚“东风-21”/“开拓者”（KT-1）导弹击落了一枚老化的“风云1C”气象卫星，成为世界公认的第三个具有反卫星能力的国家。这一事件证实了有关中国发展反卫星武器的情报估计。鉴于这一计划的秘密性，大部分内容仍不为公众所知。本文主要从公众所能获得的信息中推测中国反卫星武器的技术数据和作战能力。

 

“风云-1C”号卫星为一颗极地轨道气象卫星，于1999年5月10日从太原卫星发射基地发射升空，主要开展地球监测，科学和气象研究等活动。“风云-1C”卫星位于距离地面845至865千米之间太阳同步轨道上，卫星倾角约为99°，该卫星与美国防气象卫星和国家海洋和大气管理局的极地轨道卫星相当。中国发射的KT-1动能杀伤武器由“东风-21”中程弹道导弹改装而成，该导弹准确的技术特征和详细性能不为公众所知，不过一些资料显示，该导弹搭载的动能杀伤弹头重约600千克。

 

对动能能量进行简要分析就可了解此次碰撞的威力。“风云”卫星重880千克，动能杀伤弹弹头重约600千克，接近速度为每小时32400千米，此次碰撞产生的最大动能约为40.9千兆焦耳。一般来说，1吨TNT炸药爆炸威力约为4.184千兆焦耳。这次卫星和导弹碰撞产生的动能相当于9吨TNT炸药的威力。

 

世界将在未来数十年里都会感受这次碰撞的后果，具体来说，此次拦截产生了约2~4万块碎片，每块碎片有一厘米或更大些。此次事件在低地球轨道增加了20%的可以跟踪的碎片数量。由于拦截发生在同一平面，所以大部分碎片都会接近于“风云-1C”卫星的最初的轨道高度，不过，一些碎片的高度可能会高达3500千米。忧思科学家联盟的数据显示，“风云-1C”卫星的碎片区附近的低地球轨道共有50多颗卫星，其中有16颗卫星的远地点/近地点在825~900千米之间，且倾角在98°至99°间。碎片威胁并不是针对哪颗卫星，但由于碎片的速度达到每秒8千米，上述16颗卫星中的任一颗卫星与碎片相撞都可能产生巨大的连锁效应，导致卫星无法控制和无法运行，并对位于附近轨道的卫星构成威胁，大幅度增加低地球轨道的危险碎片数量，如最近发生的铱星和俄罗斯军事卫星之间的相撞事件。此外，忧思科学家联盟指出，一些卫星可能在高椭圆轨道经过碎片区，考虑到这些轨道的性质，以及在近地点的速度相应增加，这些卫星可能以更高的速度撞上碎片，造成灾难性的后果。根据空间物体导致损害的国际责任公约，中国可能要对此类事件负责。

 

中国使用动能导弹攻击一定高度的小型卫星表明中国具有强大的技术实力，是什么促使中国采取这一行动？肯尼斯·布莱热威斯基认为，中国发展太空武器意图如下：首先，它标志着中国极大关切美国继续发展弹道导弹防御系统，这样的系统可能会抵销中国大陆使用导弹攻击台湾时的效力，布莱热维斯基认为这样的反卫星武器试验会导致空间的非武器化的谈判。另外，正如詹姆斯·奥伯格指出，中国击落“风云”卫星有可能推动美国国会签署禁止使用反卫星武器的条约，这符合中国应用非对称手段破坏美国优势的战略。第二，中国可能认为美国试图阻止中国使用空间，因此追求反卫星能力来应对这一挑战。第三，中国旨在建立与美国和俄罗斯同样的反卫星作战力。

 

美国击落193号卫星

2008年1月，美国针对国家侦察局的一颗老化卫星（USA-193）开始计划进行类似的反卫星武器试验。此次试验由导弹防御局主持，采用现有的系统，经过快速的改装后具备海上拦截卫星的能力。尽管美国事先宣布了试验的意图，媒体获得了大量的信息，但是许多细节仍然保密。2006年12月14日美空军从范登堡空军基地为国家侦察局发射了这颗193号卫星，可能携带高清晰照像机。该卫星在极地轨道257~242千米发生故障，由于卫星仍然装载大量的高活性和有毒肼燃料，并且卫星在落到地球上时会仍然留存一些燃料。为此，美国决定击落这颗重2450千克的卫星，希望拦截弹击中肼燃料罐，防止其倾倒到地球上导致人员伤亡。在美国国防决定击落该卫星后，执行该项反卫星行动的任务落到了导弹防御局身上。拦截主要针对卫星上重量为450千克的肼燃料箱进行。

 

导弹防御局利用配备“宙斯盾”系统的“伊利湖”号舰发射改装的“标准-3”导弹开展此次拦截。“标准-3”导弹弹头上安装了高分辨率的长波红外传感器，以用于瞄准探测，导弹还由固体转向和高度控制系统引导至拦截状态。同时对弹头也做了一些改进，包括安装了新型雷达，它能够侦察300千米处的目标。此外，传送给弹头的数据是经过加密的，可确保对目标实时和准确的跟踪。

 

为击落193号卫星，“伊利湖”号的系统还进行了其他的改进，包括采用AN/SPY-1雷达系统，该系统主要用于识别有效目标，确定拦截点，提供瞄准点的信息。为提高目标拦截的准确性和成功率，导弹防御局对太空监视网络进行了整合，包括X波段雷达和其他“宙斯盾”雷达系统的数据，有力地支持了“伊利湖”号“宙斯盾”系统的跟踪行动。巨大的政治压力使得拦截行动在最初就必须确保一切按计划进行，这种压力的很大一部分集中在减小碎片区域上面，因为美国的拦截产生的动能要比中国拦截的高，第193号卫星重2450千克，接近速度为每小时28000公里，产生的最高动能约为74.2千兆焦耳，相当于17吨TNT炸药爆炸的威力。

 

中美反卫星试验的比较

无论美国还是中国的反卫星武器都依赖动能杀伤导弹。两国未采用常规高爆弹头或核弹头反映了这些系统相对于冷战初期的系统的准确度有了很大提高。采用动能杀伤弹头减少了因电磁脉冲所造成的对友方卫星的威胁。两国反卫星试验的另一相似之处就是采用了固体燃料推进器和移动发射平台。

 

两国的反卫星行动还有几个显着的差别，例如卫星的高度。如美国卫星在摧毁时只有247千米高，而中国的风云卫星在864千米处。617千米的差别非常重要，因为剩余的碎片区将继续留在轨道上，对其它卫星构成威胁。据称，第193号卫星的碎片因为碰撞获得更高速度，其近地点为210千米，并且会在这一高度烧毁。据估计，美国193号卫星碎在拦截的40天后就会在轨道上消失，而中国的“风云-1C”碎片可能会在太空停留100年的时间。

 

美联席副主席詹姆斯.卡特赖特将军在193号卫星被击落前接受采访时称，美国的试验与中国的试验有所不同，美国事先通知了各国有关此次发射的信息，并且美国的拦截在低轨道进行，碎片不会在轨道上停留很长时间。高度的不同也决定发射火箭的大小不同，中国动能杀伤弹头的质量是美国的6倍，并且高度很高，“东风-21”/KT-1的重量相当于“标准-3”导弹的20倍。此外，美国的导弹依赖于全球定位系统和惯性导航系统进行制导，而东风-21导弹使用终端雷达制导的惯性制导系统。

 

应对反卫星武器的威胁

美国空军部长迈克尔.韦恩在2007年空战研讨会上指出，空间不再是一个避难所。这一谈话强调这样一个事实，即中国已经展示出攻击美国卫星的能力，并且其它一些国家已经拥有或是正在寻求类似的能力。鉴于这种由反卫星系统构成的威胁，美国如何减小它？威廉L.斯贝斯少校在《美国是否需要空间武器》一文中介绍了对抗反卫星武器的系统：护卫卫星，地面定向能武器，天基对抗反卫星导弹。

 

护卫卫星一般位于高价值卫星和攻击武器系统之间，为这些卫星提供保护（提供主动防御和被动防御），就象二战时战斗机对轰炸机护航那样。护卫卫星需要有一定的自主权，以识别即将来袭的武器，机动至恰当的位置，并且采取保护措施。陆基定向能武器可拦截攻击直升式动能武器/导弹，在其达到友方卫星之前就使其失效。定向能武器位置一般固定，因此其视距内攻击范围有限。不过由于它具有瞬时打击能力，一旦需要就能及时开展攻击。天基反卫星武器平台或动能杀伤系统，在技术上要比陆基定向能武器可行得多，它拦截反卫星武器系统的攻击行动，在其抵达目标卫星之前将其摧毁。

 

提升卫星应对自然和人为威胁的方式有跟踪威胁，增加备份和开发耐用系统。提高美国跟踪卫星和重大碎片的能力是规避危险的第一步，扩展机动能力与安装能够探测敌物体接近的系统将保证重要卫星能避开攻击物体和碎片区域。因此，设计这类卫星时要使其具有强大的可持续推力。此外，增加备份系统将使卫星在受到攻击后能继续发挥作用。类似的且更灵活的方式包括采用集群卫星星座，它可以近距离沿轨道飞行。

 

美国防高级研究计划局提出要设计和部署在轨耐用卫星。2007年3月，该局发射了轨道快车先进技术展示系统，该系统包括自主空间运输机器人操作原型服务卫星和下一代卫星。下一代卫星是一种替代自主空间运输机器人操作原型服务卫星的耐用下一代卫星。自主空间运输机器人操作卫星系统安装了一条机械臂，它能评估卫星的自主加油和在轨道自行改变部件的可行性。轨道快车的成功试验将减小燃料对卫星寿命的限制，此外，更换部件的能力可以使因敌对行动遭受毁坏的卫星再次服役。

 

保护卫星的其他方式还包括增强态势感知能力，使用隐身/雷达波吸收技术等。区别人为和自然威胁，如定向能武器有目的的攻击和太阳风暴的次生影响，对确定实际的攻击是否开始至关重要。此外，如果敌人攻击卫星，有确定攻击来源，在决定采取回避行动或反击措施的过程中，时间是非常紧迫的。多颗卫星协同工作，以确定卫星的攻击来源和性质将会提高操纵者的环境感知能力，确保决策者采取迅速和适当措施对威胁做出回应。

 

由于发射到轨道的卫星成本高，目前在设计卫星时尽量提升卫星的效用性，很少考虑在卫星上应用隐形技术。研究当前的雷达吸波技术，将这样的吸波材料应用到敏感卫星上可以产生积极防御的效果。研究主动隐藏技术在藏匿卫星方面显示出了一定的前景，可使卫星与其它背景更好地融合在一起。将这些技术综合到小型卫星上，将使它们更难被发现和攻击，从而降低了它们的脆弱性。

 

另一个提升卫星的生存能力的手段是在设计卫星时采用恰当的外形，以减少卫星表面的暴露。减少有效迎面面积将会降低被击中的概率，也可采用类似于主战坦克所采用的偏转机制。任何拥有将必要的载荷送入低地轨道的国家在理论上都可以部署原始的高爆弹头或核弹头反卫星武器。一些国家（如以色列、伊朗、朝鲜和印度）正在研制或已经投入使用的军民两用火箭，使空间武器化的潜在的参与者的数量越来越多。中国是反卫星武器领域公认的参与者。中国载人航天计划在不断发展，如“神舟”飞船成功发射，反映中国的信心和技术能力。中国实施无人登月行动，发射通信卫星星座，策划导航卫星星座，这些措施进一步表明中国在发展指挥和控制能力。这一连串的成功和科技进步激起中国的民族自豪感和中国主宰太空的愿望。中国越来越依赖卫星，但卫星的脆弱性将迫使高层领导人追求更强大的反卫星能力，或完全放弃这种努力。日本的空间能力次于中国。虽然日本并不拥有核武器，但是日本能够发射卫星，并且拥有技术手段部署拦截器。在2007年，日本使用自行制造的H-2A火箭发射了第一个月球探测器“Kaguya”。H-2A火箭可以将4吨有效载荷送入低地球轨道以外的卫星轨道。

 

此外，日本是美国研制“标准-3”导弹/“宙斯盾”系统的主要伙伴。它同美国导弹防御局设计和试验了反导导弹的头锥体。日本自卫队已经在“金刚”级战舰上装备了“标准-3”导弹，并且采购了“爱国者-3”反弹道导弹。很明显，日本在迅速实施反卫星系统方面有着一定的技术专长和运作经验。印度作为另一个具有空间发射能力的国家，迄今使用极地卫星运载火箭发射了10颗卫星，并寻求在2012年制造出地球同步卫星运载火箭。这将使印度有能力将3.5吨有效载荷放入地球同步轨道。印度同样拥有核弹道导弹，这使它具有事实上的反卫星能力。

 

结 论

冷战时期美苏两国研制、试验和部署基本的反卫星系统使得双方以条约和协定的形式，禁止在空间部署大规模杀伤性武器。随着中国经济实力不断增长和军事现代化建设不断深入，中国设法采用不对称手段进行军事力量投送，其中包括使那些依赖技术的军队不能使用卫星。中国在击落“风云-1C”号卫星的过程中就明显展示出了这一不对称能力。中国和美国开展的反卫星行动是否标志着第二次太空军备竞赛的开始？随着越来越多的国家具备反卫星能力，事关国家安全的一些卫星的生存力必须得以提高。设计和建造未来的卫星只有通过强有力的试验和开发才能得以实现，并且重点是减少卫星的脆弱性。