浅谈面向“星链”的对抗手段

美东时间5月14日16时40分，SpaceX全新猎鹰9号火箭在佛罗里达州卡纳维拉尔角太空部队基地发射了第46批53颗“星链”卫星。而在5月13日15时07分发射，猎鹰9号火箭在加利福尼亚州范登堡太空基地刚刚发射了第45批53颗“星链”卫星。两次发射相隔不到24小时，充分表现出在俄乌冲突“特殊时刻”星链所具备的强大补网能力。据最新消息，马斯克承认SpaceX公司已经向乌克兰交付了1.5万套“星链”终端站。有分析称，星链在乌克兰主要用于乌克兰军队的各类战术指挥终端，其中部分应用于指挥中心与察打一体无人机的数传终端建立数据链接。

图1：北约援助的TB2型中型查打一体无人机

日前据英国《泰晤士报》报道，乌克兰的作战部队已经成功地使用星链数据链接收来自第三方的特定信息，并转发到操控人员，从而利用中小型无人机攻击俄罗斯军队。据英国《每日电讯报》指出，在俄乌冲突中名为Aerorozvidka（空中侦查）的先锋部队，经常利用“星链”数据链路操纵察打一体攻击无人机袭击俄军移动与固定目标。即使在俄军高强度的打击与持续的阻塞式干扰下，乌克兰地面通信基础设施遭到破坏，乌军的空中侦查部队仍可通过“星链”宽带数据网络将侦察数据发送给无人机小队，用于提高微型无人机出动的效率。

目前星链推出的商用终端（包括运往乌克兰的1.5万套）仅支持固定卫星通信，不支持在高速移动载体上使用。但今年5月25日，马斯克在推特上透露“我正在自己的私人飞机上测试星链服务。尽管还需要一些改进，但它运行得很好。”而SpaceX公司在4月与夏威夷航空公司签署协议，约定后者的飞机将使用星链网络为乘客提供客舱Wi-Fi服务。相信，星链机载终端设备不久后就会面世。设想一下，未来军用无人机包括巡飞弹等装备，也能够接入类似星链这样的低轨星座网络，将会对现代战争产生哪些颠覆和影响？

本文首先通过分析星链的星地链路，论证其支持无人机等装备数据传输需求的可能性；并进一步探讨巡飞弹等武器与星链类低轨星座网络融合对现代战争产生的影响，及星链可能造成的国际安全问题，提出能否限制对手使用星链这样的低轨宽带卫星系统，将成为打赢信息化战争的先决条件之一；最后提出对抗星链星座的软硬杀伤思路。

首先，通过星链卫星通信载荷性能，依据公开材料提取星载相控阵天线、用户终端天线、频率、带宽等参数，简要模拟分析测算星链单星星地链路空间损耗、数据传输效率与星地切换机制，以便分析改装后的无人机与巡飞弹，是否具备与星链星座建立动中通双向数据连接能力的可能性。

星链星座将遥控遥测TT&C信道融合在通信数据信道的机制，V1.0中在Ku频段基础上增加了Ka频段，并申报了未来上延至60GHz-100GHz的V与W频段的规划。如此后续版本的单星数据吞吐量将远远超过Ku频段。V1.0版本星上通信载荷主要特点如下：

如图2所示，可看出星链V1.0版本星上载荷主要包含四副相控阵平板天线、氪离子推进与姿态保持装置、自动避撞系统及单翼太阳能帆板。

图2：星链V1.0版本相控阵天线示意图

图3：星链用户终端天线相关信息

关于此反映出的若干信息有如下几点：

（1）天线只有一个俯仰角度调节电机。由此可以判断用户天线具备较窄的主瓣宽度以及较高的指向性。仅需要根据安装位置的经纬度GPS定位信息以及预置的星链星历即可建立初始通道。

（2）终端采用圆形平板天线，直径0.48米左右，估计采用平板缝隙天线阵列并具备一定的波束空间分割能力,并与俯仰电机联动,无缝保持与多颗星链卫星的paging信道链接并优选切换到较高信噪比的星地数据业务信道。

（3）用户终端将卫星信号转化为Wi-Fi协议，且支持2.4/5GHz双频段常用的802.11ac制式。

以星链申报的Ku频段为例，卫星到地面终端的下行链路10.7-12.7GHz，可用带宽2GHz，单载波带宽250MHz，同时支持8波束。终端到卫星的上行链路14.0-14.5GHz，可用带宽500MHz，单载波带宽125MHz。对于单终端而言，地面终端至星链卫星仰角为25度时的传输速率理论上最高可达822.5Mbps，前置条件是卫星下行单波束完全为此用户使用。

则单波束单用户最大传输速率可达822.5 Mbps。

考虑到低轨LEO星座网络的卫星在轨高速运动必然导致星地链路频繁切换，星链用户终端天线采用俯仰机械扫描、水平相扫的方案。根据中国科学院软件研究所“天基综合信息系统重点实验室”相关测算，以首期1584颗星链卫星为主，选取最大接入时长策略，平均3 min才发生一次星间切换。

如果用户终端采用增益12 dBi以上的螺旋天线（参考1998年全球星移动通信系统手持终端参数）平板微带天线，即使是每分钟发生一次星间切换，则单波束单用户最大传输速率也可以达到160Mbps，足够支持单波束区域内多个用户传输压缩后的高清视频，即充分满足改装后的查打一体无人机与巡飞弹数据传输速率的要求。当然在此类情景中需要显著降低或者关闭面向普通民用用户的下行数据。

巡飞弹这款新概念信息化弹药,在俄乌冲突中体现了针对机械化大纵深突击模式颠覆性的作用。巡飞弹支持在战区上方进行“巡弋飞行”，承担监视、侦察、目标指示、战斗毁伤评估及攻击目标等复合型任务。其“巡飞”能力也适用于城市巷战场景，在打击装甲集群、部队集结地、交通补给节点等战术目标中具有重要作用。

持续100天的俄乌冲突已经清晰地表明信息化弹药已经主导当代战争，其依靠数据链获得目标信息，实现识别、攻击排序并完成最终摧毁。信息化弹药融入侦察、通信、决策、打击、毁伤、评估等一体化的C4KISR网络，极大地颠覆了战场形态，由压制杀伤面目标（俄罗斯理念）转变为精确击杀点目标（北约理念）。

不论是高原、山地、戈壁沙漠还是海岛，我国周边地形对于野战部队的战场实时态势感知能力均不友好。即使使用遥感卫星、前线侦察设备、有人侦察机及无人机等多种战场侦察手段，也面临着要么得到明显滞后的静态信息、要么侦察方式不利于侦察平台及人员的生存，总之极易受地形制约。鉴于上述情况，察打一体的长航时巡飞弹有了明显的应用场景。

巡飞弹预定作战地域与操作员之间一般间距数公里至近百公里，同时弹载数据链面临交战双方大规模的地面电磁干扰。况且随着AI机器视觉的大规模应用，弹载传感器生成的数据容量显著增加，因此巡飞弹与控制节点的双向数据链必须支持诸如远距离、高速率、综合应用宽频带扩频跳频、旁瓣抵消、支持广域分布式节点且低截获率等技术需求。而低轨宽带卫星星座可以完全满足上述要求。

在炮射、机载投放与单兵投放这三大类巡飞弹中，单兵巡飞弹对于我方面临的主要作战行动中具备更大的应用前景。单兵巡飞弹由随身携带的发射器弹射，可以长时间巡航，利用弹载传感器获取的目标区域图像实现边缘计算目标识别，同时通过无线链路支持指挥员双向决策，因此及其适合城市巷战，是攻防双方的利器。俄乌冲突中美国援助的两款“弹簧刀”单兵巡飞弹即是典型的单兵巡飞弹。

作为一种新型信息化弹药，巡飞弹与有相似战术作用的无人机、巡航导弹在技术特点上有显著的区别。俄乌冲突显示，不论是城市争夺战还是平原突击防御场景，相比无人机（不论是中型常规构型、复合翼构型还是微型多旋翼构型），巡飞弹利用助推弹道到达目标区域的时间更快。突防成功率远远超过常规构型的旗手TB2，控制目标区域的能力远远超过多旋翼无人机。相比巡航导弹，巡飞弹可以在预定作战空域停留更长时间，可以长时间反复搜索，对打击隐蔽目标与运动目标极为便利，能够对目标区域形成有效压制。巡飞弹可以自主评估打击效果，统计敌人损失，多发巡飞弹可以自组网并通过数据链在后方绘制目标地域态势图，并为下一次打击提供参考，甚至可以自主规划多轮打击。即使在自身动力耗尽后，可以选择识别到的高价值目标进行自主攻击，这些特点，极大提高了乌方战术小组的快速打击和生存能力，完全限制了俄方大纵深装甲突击战术的应用。

而由美国洛马公司研制的低成本自主攻击巡飞弹LOCAAS，是一款增强型机载与炮射巡飞弹，自身搭载固态激光雷达，在300米左右高度可以识别覆盖近2万平方米的区域，且根据自身识别的结果设定攻击的次序和方向等任务规划。LOCAAS既适用于F-16战斗机，也适用于海马斯陆军多管火箭炮，在特定海峡抗登陆以及后续山地阻击作战中有着显著的威胁。例如一架F-16V就可以携带16枚LOCAAS实施低-低剖面的对地打击。

为了对抗战场高强度电磁干扰以及适用于复杂地貌环境，利用类似星链这样的低轨宽带星座支持军用数据链，赋予巡飞弹自主作战能力，将大幅增加其战场控制能力与作战灵活性。同时巡飞弹作为信息节点在作战区域大量部署，通过低轨卫星星座组网实现巡航导弹、巡飞弹、无人/有人飞机等之间的实时信息共享，将大幅度增加战区尤其是城市巷战环境下的综合态势感知能力和精确火力打击速度，成为巷战环境的战力倍增器。

因此，能否限制对手使用星链这样的低轨宽带卫星系统，将成为打赢信息化战争的先决条件之一。

图4：单兵巡飞弹

图5为以色列拉斐尔先进防御系统公司研制长钉.萤火虫（SPIKE FIREFLY）巡飞弹由，以色列国防部于2020年5月3日订购了一批萤火虫巡飞弹，用于城市巷战并改名为“毛兹”（Maoz）系统。根据未被证实的消息，有第三方为东亚地缘热点地区求购了数目不详的该系统，同时印度对这一巡飞弹也表示了浓厚的兴趣。

图5：轻便的萤火虫系统

萤火虫巡飞弹全系统包括三个巡飞弹和一个控制单元，可装入士兵背包携带。其80×80×400毫米的复合材料矩形机身就像一个大号保温杯可以放在矩形盒子内，全系统负重可以压缩至10千克，甚至可以由单兵在高原携带。

萤火虫巡飞弹的巡飞高度超过200米，上部集成了双向数据链，即使在城市环境，如果使用Ku频段平板天线也有足够的信噪比冗余保持与星链等低轨宽带星座通信链路。同时可在高达10m/s的风速下保持稳定悬停，待机时间达到2小时。由此可见一旦类似萤火虫等单兵巡飞弹完成与星链星座的整合，周边热点地区均将面临着铺天盖地的智能信息化弹药的威胁。

图6：巡飞中的萤火虫

如果类似全球鹰、MQ-9系列战略战术无人机搜集的海量原始数据无损压缩直接通过星链传输到远在地球另一端的指挥部，再通过超级计算机从中分析出对陆、反潜目标有效的特征，经过优化后的算法或者目标特征库将可以直接通过星地空口嵌入更新到诸如单兵巡飞弹、隐形反舰巡航导弹中。则星链网络必将持续地扩大美国的军事优势，对他国的国防安全形成巨大的威胁。

与此同时，星链旨在为全球提供互联网接入服务，与地面特斯拉汽车视觉识别联合构成空地一体的视觉数据模型，必定会涉及跨国敏感信息和数据监管的问题。根据相关国际规范，已经完成频率申报的境外卫星可以在他国境内开展卫星互联网业务。而拥有星间链路的星座很难被覆盖国有效监管。因此星链作为商业卫星互联网可以不受监管的为军事打击节点提供服务，无疑会给其他国家的安全带来巨大挑战。

截至2022年4月，星链系统已在全球合计部署约150个关口站，主要分布在南北美洲、澳洲及欧洲，大致位置分布如图7所示，鉴于当前星链网络并未开启星间链路商业服务，因此星链互联网服务范围以地面关口站分配的服务地域为主。一旦V1.5版本正式上线并开通星间光通信链路，那么星链在图7的空白区域也能够迅速提供宽带数据业务。

图7：星链地面关口站全球分布

依据参考资料，星链卫星太阳能电池帆板日照时间占比大致可以达到70%，其展开面积约60平方米，经测算在阳照区太阳直射时（即太阳入射角与帆板面垂直时）充电功率为12~15kW，考虑到星链卫星太阳能帆板不能对日定向，预计平均充电功率不低于5 kW。而星上的Ku与Ka载荷在满负荷工作时通信与TT&C总耗电1 kW来测算，还有非常充裕的星上能源可支持后续星间激光载荷及搭载全光谱光学、合成孔径雷达等载荷，并实现星上AI计算，甚至支持搭载电磁发射载荷，为实现真正意义的“智能卵石”高边疆空基防御系统提供足够的能源供应。

面对星链系统庞大的星座、低廉的流水线量产卫星产能以及极高性价比的发射体系，如果采用传统的ASAT地面直升反卫星手段，那么任何国家都会直接破产。需要汇聚产学研各方思路，仿真模拟各类软硬对抗手段。

针对星链星座的软杀伤手段主要考虑电子对抗，前述星链星上采用四副相控阵平板天线，必然采用波束优化、空间分集等技术手段，保障高权限用户星地链路的QoS。且同一轨道面密集的位置也需要星链星上相阵天线采取旁瓣抑制/对消技术，因此采取在地面使用全频带阻塞式干扰星链上下行链路的手段，肯定效率极低。就如在俄乌冲突初期，星链应对俄军对星链的干扰一样，采取锐化波束主瓣宽度与跳转到多个载波频段等简单应对手段，俄军电子战部队除了暴露自身超强的信号源招致精准打击以外，没有取得任何令人留有印象的战绩。本文提议采取同轨伴飞的方式进行电子侦察与软硬综合对抗的技术方案。发射与星链340公里、550公里、1100-1300公里同轨位置的伴飞卫星平台，采取类似嗅探手段收集星链卫星下行信道的频谱、时域与空间交织分布、功率密度、占空比等特征，下行至我方地面信关站进行大数据解析。表1是星链申报的Ku频段及用途。

表1 星链申报的Ku频段与用途

伴飞平台采用国内商业化的模块星体公共平台，配备支持对日定向的大面积太阳能帆板提供充裕的功率储备，在朝向目标星的位置安装与星链申报相同频带的Ku与Ka频段相控阵天线。采用伴飞平台可以显著减少多普勒频移干扰，有利于通过嗅探技术手段完整记录星链卫星下行各载波时域分布、空间分集特征、功率密度以及占空比。第一期星链空地链路采用DVB-S2X的物理层协议，在较高空中损耗链路情况下预计采用BPSK调制方式。在空中损耗较低的条件为提高数据容量，预计采用32/64或者128APSK调制方式。使用嗅探手段模拟解析星链下行载波的示意图如图8、图9所示。

图8：星链下行载波的频谱图

图9：星链单载波功频瀑布分布

经过长期收集足够多的星链卫星下行时域频域以及波束的空间分布数据，必将得到其电磁特征。在伴飞星与同轨星链集群距离极近的位置，对其实施相同时域频域、精确控制波束指向的瞄准式电子干扰的效果，将远远超过设立在地面的干扰设备。考虑到星链地面终端极少配备全向机械辅助结构，一旦一个轨道面的星链下行链路被有效阻塞，临近轨道的空地链路肯定不是最佳角度，必然导致其空间损耗显著增加，进而降低数据容量。如果作战区域上空，相邻数个轨道的星链下行链路均被阻塞，即使星链开通星际链路，也无法在此区域提供有效的数据交互服务。

采用同轨伴飞平台，还可以搭载一定数量可分离的离子电推进器，利用伴飞平台的固态激光雷达定位并识别目标星链卫星的太阳能单帆板，适时释放离子推进器与目标星链卫星太阳能帆板电池的顶端实行穿透/半穿透机械对接。如前文所述，星链太阳能电池尺寸达到4米×15米，在接近15米顶端的电推装置将比较容易地赋予星链卫星持续、较长时间的滚转力矩。一旦星链卫星失去姿态控制，则对地通信近乎失效。星链形体尺寸远小于太阳能帆板的15米长度，由于力矩相差数倍，即使使用星体外缘的全部氪霍尔电推，也需要数倍的时间或者推力去克服滚转。

伴飞星携带的离子推进包可以使用电阻加热型，工质可以考虑低成本的碘工质，释放的碘离子具备一定的腐蚀性，也会降低星链太阳能帆板的寿命。电阻加热型碘工质推进包相对霍尔效应推进器、磁等离子推进器结构简单、成本低廉、效率相近、能耗相近。如果不强求彻底让星链目标星姿态失控，只是随机增加扰动幅度，同样可以显著降低星链星座的激光星际链路的稳定性，显著增加星际路由规划的算力与开销，明显降低地面用户终端双向数据链速率。而电阻加热碘工质离子推进包的成本肯定远小于星链整星。随着星链卫星增加光学、多光谱、SAR载荷，伴飞星携带的“大礼包”的种类也可对应增加，适用于太空环境污染/炫目可见光、多光谱的技术手段已经得到初步验证。

国内适用于LEO轨道的商业卫星平台已经比较丰富，不论是星体平台还是已经商业应用的多种载荷，均具备了作为伴飞平台的基础功能。

针对类似星链的巨型星座，同轨伴飞平台综合应用各种软硬对抗手段具备更好的性价比以及对轨道资源的友好性。

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