星链技术在无人机作战中的应用研究
作者 曹渊哲 王家丰
发表于 2023年9月

自美国太空探索技术公司(SpaceX)的“星链”问世以来,世界各国开始着手打造属于自己的低轨道星座卫星网络。在乌克兰危机中,星链技术与军事的结合再成为各国研究讨论的热门话题。本文通过分析星链技术的特点和优势,结合现阶段无人机作战的局限,总结提出现有或是未来星链技术和无人机的作战深入结合的优势,设想论证典型运用场景,进而对低轨卫星星座和无人机装备发展提出建议。

星链计划是SpaceX的一个项目,计划于2019至2024年在太空搭建由约4.2万颗卫星组成的星链网,并在2020年开始提供相关服务。但星链的意义不是简单的提供网络信息服务或为偏远、不发达地区解决网络问题,其背后有着更深层次的军事意义。美军曾利用星链系统进行无人机指挥测试,测试结果表明,星链系统有利于突破无人机通信瓶颈,可将完整杀伤链时间缩短至二十秒内,并使操作员同时指挥大量无人机执行集团化行动成为了可能。此外,自乌克兰危机以来,星链系统已与无人机进行了一定程度的融合。事实再次证明,星链系统凭借其突破传统通信卫星通信限制的优势,已颠覆性地改变了无人机的作战形式、作战理念、作战范围等。为更好地提升无人机作战能力,研究智能化战争背景下星链系统在无人机作战中的运用问题已迫在眉睫。

星链的特点和优势

星链技术实际上是利用大型低轨卫星星座从太空提供互联网的技术,旨在利用非地球静止卫星轨道(NGSO)部署大型星座,搭载更为先进的数字通信有效载荷、多波束天线,采用更高级调制方案和更复杂的频率复用方案,以解决地面网络覆盖盲区问题。与传统通信卫星相比,星链技术具有以下特点。

基数大、容量大、鲁棒性好。近年来,世界各国都在发展反卫星武器,由此可见,未来战争中,双方都会在第一时间内摧毁敌方现有卫星通信导航系统,以期瘫痪敌作战体系。对于目前各国使用的通信导航系统,只需击毁几颗关键卫星即可破坏其整个作战体系。但星链系统有着庞大的卫星数量,即使部分卫星被摧毁,剩余的卫星也依旧足以支撑整个作战体系。同时,星链系统通过数量的优势提高了自身整体的弹性,消除了个别小系统故障瘫痪导致的影响,加强了整个系统的鲁棒性,极大地提高了战场生存能力。

星链卫星的平板式设计

低成本。星链卫星的研发和制造过程都十分强调成本控制。研发方面,SpaceX公司提出的一系列科研工程方法,确保了在保证质量的情况下降低研发成本。用平板式设计大幅增加单次发射卫星数量,用霍尔推进器替代传统推进器并采用稀有气体氪为助推剂等方法,都在一定程度上降低了星链卫星的发射成本。此外,星链卫星在研发过程中充分考虑制造因素,通过设计与制造环节的交缠耦合,及时发现问题并调整,降低不合理设计可能产生的隐性成本。

速率高,延迟低。地球同步轨道卫星服务的时延约为477ms(用户到地面信关站),实际使用中一般为600ms或更多,由于星链位于更低的轨道,用户到卫星的实际时延降低到了25~35ms,几乎与现有光纤通信网络同等数量级。

用户终端采用阵列式盘状天线追踪捕获卫星,终端可布设于任何可对准卫星的地方,其自带的电动马达可用于自我跟踪并调整方位角以最佳状态对准卫星,目前一个用户终端售价为499美元,提供50~150Mbit/s的接入速度和20~40ms的时延服务。SpaceX公司表示高性能的民用、海事、商用等版本服务在陆续推出中。无疑,其军用版终端将具备更高的速率和更低的延迟。

本文刊登于《军事文摘》2023年9期
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