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信息来源:a16z.news 2026.06.30 03:31 约 55 分钟 全球动态 1.6万 阅读

如何赢得太空战争:在太空战争中,美国必须站在秩序的一方作战

如何赢得太空战争:在太空战争中,美国必须站在秩序的一方作战

美国 | 科技 | 观点 | 文化 | 数据图表

如何赢得太空战争:在太空战争中,美国必须站在秩序的一方作战

轨道现已成为战场——是时候承认这一事实了。

俄罗斯正在干扰东欧大部分地区的 GPS 卫星接收器。伊朗已发射数百枚穿越外空的弹道导弹。中国则公开考虑摧毁星链卫星。显然,我们的对手正在太空中发动战争。

我们可以选择忽视这一事实,天真地期望中国和俄罗斯会遵守外层空间和平利用条约。但若如此做,我们就等于将轨道制高点让给对手,同时也会失去那些对现代战场至关重要的、基于太空的通信、侦察、目标定位、导航与授时服务。

或者,我们可以选择将太空视为真正的作战领域,并设法赢得太空战争。

本报告的两位作者都亲眼目睹了美国的对手们如何在太空中发动战争,正因如此,我们才认为这个话题值得花费大量笔墨来探讨。

克里斯蒂安曾在卫星制造商和运营商工作了七年,参与过各类商业及军事任务,并密切关注美国在太空领域的对手动向。亚历克斯·奥利弗则有过 16 年的军旅生涯。如今我们都在安德森·霍洛维茨公司,担任“美国活力”项目组的合伙人。

我们还记得那次中国卫星将另一颗卫星逐出地球静止轨道的事件,也记得它们多次逼近美国卫星,以及在国际电信联盟中发起的激烈法律斗争。我们还目睹俄罗斯在现代太空竞赛中逐渐落后,后来却又因有关其将在轨道上部署核武器的传闻而登上头条。

但如果说我们在航天产业的工作经历让我们明白了什么,那就是必须警惕将现有的做事方式与应有的做事方式混为一谈。在过去的 20 年里,SpaceX 这样的企业彻底改变了航天产业的格局,它们根本不在乎传统惯例——埃隆·马斯克就曾因原有 Starlink 管理团队的保守作风及效率低下而将其解雇。鉴于 SpaceX 取得的巨大成功,航天界想必已经明白了物理定律与行业惯例之间的区别。

在本报告的第一部分中,我们将借鉴埃隆的理念,不再关注目前被送入太空的各类装备,而是从基本原理出发去理解什么是太空:它的含义、外层空间作为物理空间的运作机制,以及这些物理规律对在太空中进行战争并取得胜利所带来的影响。

接下来,我们将更具体地探讨赢得太空战争所需的各种方法、手段与目标。我们会讨论提升卫星质量的重要性、构建多元化的军事太空体系的意义、在太空领域取得优势的必要性,以及拥有足以令对手不敢考验我们决心的强大进攻能力的重要性。

为了解释这些战略考量,我们需要一个坚实的理论基础——因此首先我们将明确关于外层空间物理特性的三个事实:

  • 太空虽然距离地球很近,但却极难抵达。

  • 轨道是可以预测的,但追踪太空中的物体却十分困难。

  • 从物理规模上看,太空极为广阔,但从作战层面而言却十分有限。

第一部分:太空作战的基本原则

#1:太空虽离地球很近,但抵达却极为困难。

第一性原理

你站在一座高耸入云的巨大山峰顶上,身处大气层之外,手中握着一个棒球。

你把球扔出去,它会在你前方 100 英尺处落地。你再试一次,用大炮将球射出,这次它落在你前方 1000 英尺处。于是你决定孤注一掷,把球绑在火箭上——结果球却再也没有落地。因为它被送入了“轨道”,速度之快,以至于在重力将其拉回“地面”之前,它早已飞出了地平线之外。

如何赢得太空战争:在太空战争中,美国必须站在秩序的一方作战

原来,“足够快”的速度——也就是让物体进入地球轨道所需的具体速度变化量(“Δv”)——约为 9.4 公里/秒。

那并不容易。正如克里斯蒂安最喜爱的宇航员唐·佩蒂特所写的那样(重点及链接由我们添加):

我们所有的火箭都遵循齐奥尔科夫斯基的火箭方程。

火箭方程包含三个变量。只要已知其中两个,第三个值就能被确定下来。任何希望、愿望或情绪波动都无法改变这一结果。虽然从力学平衡的角度来看,这些变量可以被视作能量,它们分别是克服重力所需的能量(通常称为ΔV 或火箭速度的变化量)、火箭推进剂中所含的能量(通常称为排气速度或比冲),以及推进剂的质量占比(即所需推进剂质量与火箭总质量之间的比例)……

如果地球的半径更大,那么可能就不存在能够用于发射逃逸火箭的方案了。假设当推进剂占比达到 96%、结构部件占比仅为 4%时——这一比例目前是航天飞机外储箱所达到的极限——便是运载火箭工程的实际上限。再假定使用氢氧作为推进剂,因为这是目前已知能量最高的化学推进剂,且可用于载人火箭发动机中。将这些数值代入火箭方程后,就可以把计算出的逃逸速度转换为相应的地球半径。那样的半径约为 9680 公里(而地球的半径为 6670 公里)。如果地球的直径增大 50%,那么至少使用火箭进行太空运输将是不可行的。

在制造火箭时,人们会尽可能多地装载燃料(使推进剂质量占比达到最大值),选用性能最佳的发动机以及最好的燃料(使比冲达到最大值),通过相关公式就能算出相应的Δv 值。这个Δv 值决定了火箭能够在太空中执行哪些操作——比如脱离行星表面、在恒星间飞行、改变轨道角度等等。

变推力值这一概念看似违反常理。要从地球表面进入 350 公里高的圆形轨道,就需要 9.4 公里/秒的变推力值。如果再消耗 9.4 公里/秒的变推力,你认为卫星会到达何处?答案是火星表面。因此,位于火星上的卫星与地球上的卫星所处的距离其实相当,尽管按直线距离计算,地球上的卫星要远 1.4 亿英里。正如科幻大师罗伯特·海因莱因所说:“只要能让飞船进入轨道,你就已经走到了任何地方的一半路程。”

要建立起对变推力的直观认识需要一些时间,但目前你只需记住两条经验法则:(a) 在太空中,两点之间的直线距离几乎没有任何意义;(b) 进入轨道相当困难。

对太空作战的影响

首先,卫星质量至关重要。将足够大的质量送入轨道极为困难,因此如果能比对手做得更好,就能获得巨大优势。

2025 年全球仅有 14 家机构成功发射了多枚轨道级火箭:美国有 4 家,中国有 6 家,其余国家加起来也有 4 家。

如何赢得太空战争:在太空战争中,美国必须站在秩序的一方作战

因此,确保能够进入轨道已成为首要任务:需要设计更多、更大的火箭,扩大火箭生产规模,完善火箭零部件的供应链,建设更多的发射场,研发可在移动中发射火箭的技术,等等。希望能在战争爆发前十年就开始着手开展这些工作。

在太空战争中,还需要阻止敌人发射火箭的能力。这一目标颇具争议,因为上述许多火箭都属于商业性质,并非政府所有——但遗憾的是,战时攻击商业航天系统已有先例。按照冷酷的军事逻辑,发射基础设施属于瓶颈,因而也是关键控制点。全世界上现役的火箭发射台仅有大约 40 座,能够制造新火箭的工厂数量也有限。这就是克里斯蒂安会做出如此预测的原因。

一旦失去发射能力,就意味着无法补充太空舰队,进而有被彻底排除在太空领域之外的风险。正因如此,钱斯·萨尔茨曼将军才将进入及在太空中的行动自由称为“太空军的核心使命”,也正因为剥夺对手的这种自由才是赢得太空战争最直接的手段。

其次,质量限制会影响卫星的设计。由于将物质送入轨道极为困难,每一克重量都显得极为珍贵,工程师们必须不断努力避免卫星质量增加。这绝非易事——卫星不仅要承受火箭发射时极其恶劣的环境,还必须在没有维护的情况下,在充满辐射的太空环境中长期生存数年。卫星通常具有有限的物理冗余度(这降低了其故障容忍能力),有限的推进剂(这限制了其变轨能力),而且即便有防护措施,其防护能力也仅够抵御辐射而已。

实际上,这意味着卫星往往是脆弱且无法移动的物体——用前美国参谋长联席会议副主席约翰·E·海滕将军的话来说,就是“又大又肥、极易被击中的目标”。卫星通常根本无法承受任何形式的直接攻击。

由于卫星质量对性能有如此大的影响,一种看似违反直觉但实际上在历史上确实存在的现象是:人们倾向于让每一颗卫星都尽可能大、尽可能“先进”(也就是配备最优质的传感器和无线电设备)。在猎鹰 9 号出现之前,这正是主导策略——当时美国每年仅发射几十枚火箭,因此这些卫星必须具备独立完成任务的能力。

这并非物理定律,而是一种需要加以考虑的设计限制。你是想要一颗防弹卫星,还是十颗普通卫星?你的卫星是否需要像 AEHF 卫星那样具备抵御核爆炸的能力,还是宁愿拥有分布在多个不同轨道上的、更容易被摧毁的卫星?你必须做出选择。

第三,天基对地武器是不可避免的。在克里斯蒂安最喜爱的科幻小说之一——罗伯特·海因莱因所著的《严酷的月亮》中,一个失控的月球殖民地通过将月球岩石抛入引力井来袭击地球,这些岩石以约 11 公里/秒的速度撞击地球,所产生的动能相当于一颗小型核武器。这类武器目前还仅存在于科幻作品中,但可能用不了多久就会成为现实。

将武器部署在敌人上方的悬崖之上这一设想,对所有太空强国而言都极具诱惑力,难以抗拒——因此更重要的问题是:这些武器会是传统弹药、天降利器,还是更为奇特的形式?不过,无论选择哪种方式,要将其从地球表面发射出去都需要巨大的速度增量,所以只有当这些武器能够在轨道上制造出来时,这种方案才具有可行性,比如由某个不受控制的月球殖民地来制造。

#2:轨道是可以预测的,但追踪太空中的物体却十分困难。

第一性原理

若不引起全世界的注意与追踪,就很难将任何物体送入太空,因为这类物体在绕地球运行时会呈现出可预测的轨道,从而处于所有人的监视之下。

火箭发射是一种剧烈、喧闹且光芒四射的现象,它发生在地球上那些可以预知的地点,因此极为容易被察觉。星舰的发射有时会被误认为是地震;而猎鹰 9 号在黄昏时分发射时,则会在天空中形成巨大的“外星水母”状光影。除了地震波、声响和视觉信号之外,火箭发射还会产生极高的热量,从而在红外线波段发出强烈的闪光——这一特点早在“种族”竞赛期间就被各全球强国所知晓,他们也因此纷纷发射具备红外线感知功能的早期预警卫星。时至今日,鉴于其在防御领域的重要性,各国依然在持续运行这类红外线卫星:美国的太空基红外线系统在其运营和维护上的花费就已超过 200 亿美元,而其替代型号——下一代持续高空红外线系统,在 2021 年至 2026 年间的预计成本则为 144 亿美元。

一旦进入太空,卫星就会沿着固定的轨道循环运行;例如,国际空间站大约每 90 分钟就会完成一次完整轨道运行,并依次飞越地球的各个区域。

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第 1 天的轨道用黄色标出,第 2 天用绿色标出,第 3 天用浅蓝色标出。第 4 天的前四个重复轨道则用红色标出。(NASA))

因此,全球约 90%的人口至少每三天就能看到一次国际空间站。业余天文学家可以利用人们熟知的国际空间站轨道来调整望远镜的瞄准方向,试图在它经过月球或太阳前方时将其捕捉到。这一轨道可预测性的原理同样适用于当今所有在轨运行的卫星,这也意味着要追踪大多数卫星的准确位置其实极为容易。

国际空间站不断发出的射频信号也很容易被接收——只需一台 15 美元的手持无线电,就能在自家后院听到宇航员的声音。国际空间站会故意向地面随意发射射频信号,而其他卫星也同样具有这种可被观测的特性。大多数航天器都配备两台无线电:一台用于传输“有效载荷”信号(如通信数据或在轨道上拍摄的图像),另一台则用于“遥测、跟踪与指令控制”(即用于操控卫星并将其运行状态反馈给任务控制中心)。TT&C 天线的目的并非追求最高的数据传输速率,而是确保无论卫星处于何种状况都能对其发出指令——即便卫星状况极差、无法控制地旋转,也能正常发送指令,因此这类无线电是全向的。正因如此,卫星在轨道上的可见度很高,只要地球上的某人足够有决心,就能够对其进行追踪。

在制度层面,存在着严格的国际规范,要求在火箭发射以及卫星在轨机动之前就必须公开相关信息。联合国负责维护所有太空物体的登记册,而美国太空军第 18 太空防御小队则运营 space-track.org 网站,公布其所监测到的每一颗太空物体的相关数据。

通常情况下,追踪卫星并不困难——但太空战争无疑属于异常状态。如果有人希望某颗卫星,尤其是其搭载的载荷(即传感器或执行装置)保持隐蔽,他们完全可以做到这一点。

要持续追踪每一颗卫星极其困难;通常情况下,人们会尽可能长时间地监测某颗卫星(条件允许的话可使用雷达/射频技术,否则则用望远镜),以此确定其轨道参数,之后便转而处理其他卫星。但如果在监测期间该卫星发生了移动(或释放了子卫星载荷),那么要重新锁定它就需要很长时间。而且,卫星离地球越远,追踪起来就越困难——尤其是当它们处于地月空间或更远的区域时。以我的经验来看,即便完全控制着某颗卫星,要确定其在轨道上的位置依然十分不易;在卫星从火箭上分离后的最初几个小时里,试图找到自己制造并发射的卫星,是所有卫星操作员职业生涯中最令人压力巨大的时刻之一。

通常情况下,卫星轨道是可以预测的。除非我们的对手不想让它们被预测到。

对太空作战的影响

首先,要在太空中确定责任极其困难。如果你在飞越科威特的飞机上,被地面防空系统击落,很可能是科威特干的。但如果你在太空中,卫星突然停止运行,就很难查明原因了。

例如,有一颗星链卫星最近碎成了多块。目前看来,其解体是由于“内部能量源”所致,但要确认这一点并排除人为破坏的可能,就需要进行详尽的调查——而这既耗时又费力,因为卫星始终处于无法被直接观测的状态。试想如果你是 SpaceX,而你的卫星突然停止发送遥测数据(也就是关于其运行状态的数据),你将不知道原因所在。你必须依次执行一系列程序试图重新与卫星取得联系(比如启动备用地面天线、在无法直接观测的情况下向卫星发送重置指令等等),只有经过深入调查之后,“卫星可能已经爆炸”这一可能性才会成为一种值得重视的推测。

在战争中,或许人们能够提前意识到这种可能性,并准备好一系列望远镜,以便在对任何异常情况展开调查时进行目视观测。即便如此,要查明是誰、以何种方式破坏了你的卫星也极为困难,更不用说加以证明了。显然,解决这一问题的线索不会来自那颗已损毁的卫星,而且任何调查都需要耗费大量时间,而这正是你最没有余力的地方——尤其是当突然停止传输的并非一颗卫星,而是数十甚至数百颗卫星时。

作战中的延迟具有致命后果,加之难以确定攻击来源,太空领域的战争迷雾比其他任何作战领域都要更为浓重。

其次,“动态空间作战”这一理念具有明显的吸引力。如果能够随意操控卫星,不仅可以将它们移动到特定时间、特定位置的集群中,还能大幅提高其隐蔽性,从而让对手更难追踪到它们的行踪。这意味着对手必须——也确实会——投入更多资源来持续掌握这些卫星的位置信息。

例如,中国就曾通过“实践二十一号”卫星展示过强大的机动能力,同时在“实践十二号 01”和“实践十二号 02”卫星上进行了些令人起疑的机动操作(后续将详细探讨)。俄罗斯的“资源-P3”以及“Luch Olymp K-2”卫星也具备相当出色的机动性能。至于美国,则有明确要求卫星具备机动能力的“地球同步空间态势感知课程”(GSSAP),以及即将取代它的 RG-XX 项目。

空间规划者固然希望所有的卫星都具有机动能力,但这在技术上极具挑战性。卫星在轨道上运行时必须始终携带燃料,而且没有免费的午餐——目前人们只能在化学推进(加速度快,但能耗高)与电推进(加速度慢,但能耗低)之间做出选择。虽然能够实现快速高效运动的推进器听起来很诱人,但目前仍属于科幻范畴。

第三,要在空间域感知方面占据优势,就必须持续保持领先地位。这三大太空强国都绝不希望在轨道上遭到突然袭击——同时,它们也都希望拥有能够让对手措手不及的技术。

这场“博弈”中的具体应对手段很快就会被保密,但这种博弈的存在却是众所周知的事实。美国会部署卫星监视卫星来观察对手的卫星,而对手则会制造卫星监视卫星来监视美国的卫星监视卫星,如此循环往复。《华盛顿邮报》曾报道过一起事件:USA 270 与 Shiyan 12-01/Shiyan 12-02 在轨道上展开了一场猫捉老鼠的游戏——但即便阅读了所有关于该事件的公开资料,我们依然无法确定谁是猫、谁是老鼠。

要在轨道上获得情报优势,通常需要一些不向公众公开的新技术(参见:各国航天飞机计划所采取的保密措施)。但最近出现了一种更为现代的策略——规模优势。在轨道上部署的卫星越多,对手就需要跟踪的对象就越多。

如今,美国在轨卫星的数量大约是其他所有国家的十倍之多,这无疑是其巨大的优势。不过中国的航天计划也绝非可以小觑的对手。诚然,中国的火箭有时会坠落在农村地区,但这种鲁莽行为恰恰体现了他们想要在轨道上与美国抗衡的强烈决心。他们正在发射各种类型的载荷,从太空飞机到通信卫星,乃至他们自己的工作站。你可以嘲笑中国的失败,但这么做风险自担——在航天领域,正是通过失败才能获得经验,SpaceX 就是最好的例证。

#3:从物理规模上看,太空极为广阔,但从作战层面而言却十分有限。

第一性原理

没错,我们都知道太空极为广阔。近地轨道的体积就有约 2600 亿立方公里,除此之外还有已知宇宙中的其他区域。即便如此,我们仍认为轨道动力学的特殊性质使得外太空实际上规模并不大。

例如,以地球静止轨道为例,卫星绕地球运行的周期恰好为 1 天,因此看起来仿佛固定在天空中的某一点不动。地球静止轨道距离地球极为遥远,从地球表面到这些卫星之间甚至可以容纳 2.8 个地球的体积。

如何赢得太空战争:在太空战争中,美国必须站在秩序的一方作战

然而,看待地球静止轨道的正确方式并非将其视作一个巨大的三维空间,而应看作一条单一的一维线条。

只有当物体距离地球恰好 35,786 公里且位于赤道上时,才能相对于地球保持静止状态。如果距离地球近 1 公里,它的轨道速度就会快于地球自转速度,从而向东漂移;而如果距离地球远 1 公里,其轨道速度则会慢于地球自转速度,进而向西漂移。因此,由于只有唯一的合适纬度和唯一合适的轨道高度,剩下的可调整维度就只有经度了。诚然,这一维度的范围依然很广——长达 264,924 公里——这意味着每两颗在轨的地球同步卫星之间的平均距离约为 720 公里。但关键在于:尽管从物理尺度上看空间极为广阔,但从实际作战角度而言,它的范围却相当有限。

太空的狭小也是开普勒第一定律的结果,该定律指出所有圆形轨道都以地球质心为中心。如今大多数卫星都处于圆形轨道上,这意味着在实际运行中,处于相同高度的卫星必须进行紧密协调。

SpaceX 的 Starlink 卫星星座就是一个很好的例子,也极具观赏价值。如今,公众已经熟悉了在黎明与黄昏时分闪烁的 Starlink 卫星群,而那些对太空感兴趣的人或许还试用过众多精美的 Starlink 可视化工具。

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图片来源:https://satellitemap.space

但当我们观察卫星星座时,看到的却是这样的景象:

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这张图表确实很棒——但它所展示的其实是非常简单的内容。顶部的青色数字表示该“组”中的卫星位于地球上方 475 公里处,轨道“倾角”为 53 度,即相对于赤道有 53 度的倾斜角度。每一个红色标记都代表一颗星链卫星,X 轴上的“线条”用于区分不同的卫星组,而 Y 轴上的“相位”则显示了每颗卫星在其所在卫星组中的位置。即便不太清楚其含义,只要看一下这张图表就能发现一个显而易见的事实:由于这些卫星的垂直线彼此不重叠,因此它们不会发生碰撞。

但现在试想,如果有另一家卫星运营商也想在 475 公里的高度运行卫星,只不过轨道倾角不同,那将会陷入一片混乱!这两组卫星会在地球的两侧各相交一次,因而始终存在碰撞风险。要避免碰撞需要极高的协调成本,因此在实际操作中,近地轨道卫星群往往选择不同的轨道高度。这样一来,原本广阔的立体空间就被简化成了单一维度:近地轨道的高度就相当于地球同步轨道的经度。

遗憾的是,即便这种一维视角也仍低估了问题的严重性。这些相互竞争的卫星星座不仅需要在物理空间中共存,还必须在射频空间中共存。

射频频谱的协调管理是一个已经被撰写出大量论文、甚至为此设立了专门政府机构的课题。克里斯蒂安个人也对这一领域极为感兴趣,他曾在 Astranis 公司担任监管团队负责人多年,早年在担任咨询师时也参与过地面频谱拍卖的相关工作。

正如每颗星链卫星都需要专属的频段以避免与其他卫星相撞一样,卫星发出的每一组射频能量也需要独立的频谱,才能防止彼此之间产生干扰。任何 30 岁以上的人在驾车旅行时使用汽车收音机时都应该有过这样的体验:只要不同频道的频率不同(比如 98.5 和 97.1 FM),它们就可以在同一区域正常工作;但如果你开车跨过城市边界,而该区域内有两家电台都在播放 98.5 频段的节目,那么它们就会互相干扰。

卫星主要在 S、C、Ku 和 Ka 等高频频段运行。其中前三个属于传统频段,而 Ka 频段则是更为现代的高频频段,目前各卫星运营商甚至还在尝试使用更高的频率。采用更高频率的好处在于能够提高每秒传输的数据量,但缺点是无线电设备的制造难度更大,且信号更容易受到云层等因素的干扰。高频频段的可用频谱通常更为宽松,运营该频段的运营商数量较少;而传统频段则竞争更为激烈,这些频段的频谱使用许可往往具有极高的价值。例如,Amazon 就试图以 115 亿美元的价格收购一家卫星公司,其出价很可能更多是看中该公司的频谱资源而非卫星本身。

关于频谱状况的概述就到此为止吧。Christian 可以进一步讲述 FCC 近期是如何更新其频谱共享规则的,也可以大谈激光技术拯救我们的可能性,或是分享 Astranis 如何从那些疏于管理的现有运营商手中夺回地球静止轨道资源的故事——但目前来说,只要知道频谱的可用性也会让太空显得更为狭小即可。

对太空作战的影响

首先,进入太空的通道是可以被控制的。我们之前谈过,全球仅有几十个发射场,只要能够控制这些发射场——无论是从轨道上还是通过常规地面力量——就能掌控整个太空领域。

频谱同样是一个关键瓶颈。只要知道对方使用的频率,就能够控制或至少干扰其信号。在现代战争中,射频干扰装置极为常见——由于无人机以及用于对抗它们的电子战系统,俄乌冲突的前线被称为“人类历史上信号最密集的作战区域”。俄罗斯还在冲突区域周围干扰并伪造 GPS 卫星信号,由此产生的问题十分普遍,甚至已成为商业航空飞行员面临的常态。

地面站也可以成为对太空进行控制的接入点。为了接收来自卫星的信号或向卫星发送指令,地面需要安装天线。过去,这类天线往往是直径为 9 米、12 米甚至 24 米的巨大装置;由于抛物面天线在合成孔径雷达的照射下会发出明显的反光,因此很难将其隐藏起来,避免成为军事目标。而像 a16z 投资的企业 Northwood Space 所使用的现代地面站,则采用较小的平板式相控阵天线,通过多个协同工作的模块来达到与单一巨型天线相同的性能——这无疑有助于解决上述问题,但目前尚未得到广泛应用。

其次,单个企业便可能对整个太空领域拥有极大的控制力。SpaceX 便是明显的例子。Starlink 能够掌控其在近地轨道上选择的轨道高度,而他们“仅用”了七年时间以及约 120 亿美元的外部资金就实现了这一目标。(作为对比,美国太空军 2026 年的预算申请额就已达到 710 亿美元。)

不难想象,还会有其他公司试图获得对近地轨道中其他高度区域、诸如太阳同步轨道之类的特殊轨道、地球静止轨道上特定经度区域的控制权,甚至是对行星、卫星以及拉格朗日点等稳定引力锚点的控制权。由于地球周围的独特空间位置本就不多,因此任何有足够动机的势力——比如地缘政治对手——都能迅速行动,掌控其中的大部分区域。

第三,一个具备全球监控能力的小型作战领域极具价值。数十年来,太空一直被称为“终极制高点”,这确实有其原因——从那里可以俯瞰整个世界。

这一战略位置极具价值。现代战争在很大程度上依赖于太空,不仅因为通信、GPS 等显而易见的功能,还因为其具备诸多监控能力:全球导弹预警、弹药定位、战斗损失评估、部队动向分析等等。能够将作战资产部署在可以监视并影响全球任何地方的位置,无疑具有巨大优势。当然,这还不包括那些依赖太空领域的众多重要商业服务。因此,我们有必要保护太空。

第四,也是最为重要的一点:太空是一个极为脆弱的作战领域。与任何小型作战领域一样,试图摧毁太空中的某一颗卫星都可能引发一系列连锁反应。为说明这一风险,我们可以进行简单的模拟分析——假设有一颗卫星被弹药击中,且爆炸恰好发生在其质心位置。

瞬间就会发生两件事:那个单一的物体会分裂成许多更小的物体,而原来的轨道也会变成多条相互分离的轨道。通常情况下,这些新轨道的运行速度仍与原卫星相同;再加上轨道力学中的另一个特性,它们最终都会回到最初爆炸的位置。众所周知,将数千个处于不同轨道上的随机物体引入密集的轨道带中是非常危险的。如果有一颗卫星发生爆炸,其他卫星就不得不偏离原本的轨道,甚至可能被碎片击中,进而引发连锁反应。

如果卫星遭到核武器袭击,情况将更加严峻。这一结论既源于显而易见的原因——更强的爆炸力、强烈的 X 射线等——也源于一些不太明显的原因,比如爆炸产生的辐射会被地球磁场所阻挡,从而导致卫星迅速且大规模地失效。

尽管我们认为在正常操作过程中意外引发凯斯勒式灾难性后果的概率被严重高估了,但恶意行为者很可能找到办法来“重置”密集的轨道环境,甚至可能影响整个近地空间。

随着美国不断向太空部署更多资产,地球上的民用与军事活动越来越依赖这一空间领域。而按照战争中残酷的逻辑,这恰恰使得太空成为美国对手更理想的目标。正如科林·S·格雷所说:

“在战略学中有一条规律,它是基于两千五百年的历史经验总结出来的:对某一交战方具有重大战略意义的事物,必然也会成为其他方攻击的目标。而其战略重要性越高,对方试图破坏、使其失效、夺取或摧毁它的动机也就越强。”

简而言之:一个国家在对外层空间的控制能力上越强,其他国家想要“重置”这一局面的冲动也就越大。

赢得太空战争的关键在于实现常规的战时目标——确保行动自由、保障通信线路安全、遏制并防止强制行为——同时阻止对手实现这些目标,并维护太空环境。不得制造大量碎片或使太空环境变得无法使用,同时也必须防止心怀不满的对手采取同样的行动。

在太空战争中,美国必须站在秩序的一方。在本报告的其余部分,我们将探讨如何进行这场战争并取得胜利。

第二部分:手段、方法与目标

俄罗斯刚刚动用了多颗卫星,对一颗商用地球成像卫星——即为乌克兰提供影像服务的芬兰卫星 ICEYE-X36——实施包围。

今年 5 月的一周时间里,五颗俄罗斯卫星启动了推进器,消耗了大量燃料,以此调整至与 ICEYE 卫星相同的轨道倾角。简单来说,这意味着这些卫星现在彼此之间的距离极近,最近时仅有 500 米——而它们所处的轨道高度仍在地球表面 550 公里之上。

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很难将俄罗斯的行为解读为非威胁性质,其背后隐含的意味十分明显:克里姆林宫对 ICEYE 支持乌克兰国防部感到不满。而一旦感受到威胁,俄罗斯历来都表现出发动攻击的意愿。

商业卫星——根据俄罗斯的官方政策,那些用于军事目的的商业基础设施可被视为“报复性打击的合法目标”。

截至 5 月 21 日,五颗俄罗斯卫星均已进入预定轨道,形势发展极为迅速——但同样需要指出的是,这种在轨道上的侵略行为其实早已经过多年、甚至数十年的筹备。

正如我们之前所讨论的,美国、俄罗斯和中国实际上已经在轨道上展开了战争。俄罗斯不断威胁商业卫星,并扬言要使用核武器;中国则一心想要夺取月球南极的水冰资源;这两个国家“每天”都在干扰美国的军用卫星。

太空日益明显的军事化趋势促使我们深入研究外层空间的物理规律。正如我们所了解的,这些物理定律制约着我们在轨道领域开发作战技术的能力,也应当成为未来所有太空相关理论研究项目的指导原则。

现在,我们对当前的空间作战技术与战略进行更为实际的分析。换言之,就是如何赢得空间战争。

这意味着要进一步明确我们在太空战争中获胜的最终目标,而这需要相应的手段、方法和目标:手段是指所需具备的能力,方法是作战逻辑,而目标则是界定最终状态的各项条件。

因此,我们首先将从作战手段入手——即三个能够体现美国为成功发动太空战争所需能力的作战目标。这些目标分别是:最大化送入轨道的卫星质量、扩大商业卫星的制造规模,以及构建具备强韧性的军事太空体系。

这些手段正是我们赢得战争的手段:能够在各轨道上扩展作战能力与影响力,同时保护该空间领域免受敌方攻击。

而这些手段与方法应当有助于实现我们预期的目标。我们必须确保从地球到轨道以及在轨道上的行动自由;必须保障太空部队及其他作战部队的通信线路安全;还必须遏制并防止对手对盟友的商用及军事资产施加胁迫。

只要我们做到这一点,就能赢得太空战争。

如何赢得太空战争:在太空战争中,美国必须站在秩序的一方作战

手段:最大化送入轨道的卫星质量。

要想在太空战争中取胜,就必须将大量卫星送入太空——而这需要建立相应的发射基础设施:火箭、零部件供应链、发射台、测试设施等等。

现状

火箭供应链的每一个环节都极具挑战性,但毫无疑问,火箭本身才是最难的。迄今为止,人类仅发明了一种能够以高效、可靠且低成本的方式反复将载荷送入轨道的运载工具,那就是 SpaceX 的猎鹰 9 号火箭。

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去年,猎鹰 9 号的发射次数超过了地球上其他所有火箭的总和,而其背后的关键优势就在于可重复使用性:如果不用在每次飞行后都丢弃火箭,就能大幅降低进入轨道的发射成本。尽管 SpaceX 已经提交了 S-1 文件,这一成本优势的具体程度依然不为公众所知,但早在 2013 年,埃隆·马斯克就表示火箭的第一级成本占整个火箭成本的 75%——因此能够将其重复使用 30 次无疑具有巨大的意义。

SpaceX 在 2015 年成功实现了首次火箭助推器回收,而十余年后的今天,他们依然是全球唯一一家能够大规模、反复实现轨道级火箭助推器回收的公司或国家。

由杰夫·贝索斯拥有的美国火箭公司蓝色起源,其成就已与太空探索技术公司的水平极为接近。该公司目前拥有可重复使用的亚轨道火箭“新谢泼德”,它能将凯蒂·佩里等付费客户送至卡门线并安全返回;同时还拥有重型轨道火箭“新格伦”,其将货物送入近地轨道的能力可达 45,000 公斤,这一数值大约是猎鹰 9 号的 2 倍,相当于星舰的 1/2。2025 年 11 月,蓝色起源在将 NASA 的载荷送入轨道后成功让“新格伦”火箭的助推器着陆,而在 2026 年 4 月,它又再次成功发射并让同一枚助推器着陆——可惜的是,火箭的第二级(位于助推器顶部,负责将载荷送入轨道)发生了故障,这使得 Blue 公司难以宣称自己已取得完全的胜利。2026 年 5 月,正当 Blue 公司似乎势头正盛、准备每年发射 100 枚 New Glenn 火箭时,又遭遇了“该公司历史上最严重的灾难”:一枚 New Glenn 火箭在测试发射过程中发生爆炸,摧毁了 Blue 公司用于发射轨道火箭以及月球火箭的发射台。

总部位于美国但由新西兰人创立的火箭公司 Rocket Lab 也处于领先地位:该公司如今已实现大规模发射——在 2.5 年间连续完成了 46 次成功发射——但其 Electron 火箭体积较小(运载至近地轨道时重量仅为 320 公斤),且不可重复使用。Rocket Lab 正在研发一种更大的火箭 Neutron,其轨道运载能力有望与 Falcon 9 相媲美,但目前尚未进行发射,最近还遭遇了故障,导致发射时间被推迟到 2026 年第四季度。(这一时间表尚未考虑伯格定律的影响。)

美国在研发可重复使用轨道运载火箭方面的其他值得关注的努力还包括 Stoke Space、Relativity Space、Firefly、Astra 以及 Cowboy 等公司的尝试。

如今,中国拥有美国之外规模最大、最为活跃的航天发射产业,多项独立项目正在同步推进。用于研发长征系列火箭的国家项目由多个机构负责管理(中国航天科技集团为总负责方,中国航天科技集团五院与中国航天科技集团八院则作为其下属单位);而那五家被称为“航天巨头”的非国有企业,则分别是中国航天科技集团空间技术研究院、蓝箭航天、银河能源、星际航天以及太空先锋。迄今为止,尚无任何中国企业能够成功回收轨道火箭助推器,但这些相关研究工作得到了充足的资金支持,进展极为迅速,而且不像在民主国家中那样会受到繁琐的环境评估程序的阻碍。

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其他值得关注的项目包括:美国(Relativity Terran R、Rocket Lab Neutron、Stoke Space Nova、Firefly/Northrop Eclipse),中国(Orienspace Gravity-2、i-Space Hyperbola-3、Galactic Energy Pallas-1、Deep Blue Aerospace Nebula-1、Space Epoch XZY-1、长征 10A/10B、Cosmoleap Leap-1、Astronstone AS-1),印度 ISRO 的 NGLV,俄罗斯的 Soyuz-7,以及欧洲的 Arianespace Themis。

市场上还存在不少不可重复使用的火箭,它们无一不是由各国政府大力补贴的国家级项目。美国的 SLS 和 Vulcan 火箭、俄罗斯的联盟号火箭、中国的猎龙 3 号火箭、法国的阿丽亚娜火箭、印度的 PSLV 和 GSLV 火箭以及日本的 H3 火箭,在商业竞争中很难与任何可重复使用火箭相抗衡,但出于政治原因仍被继续研发。

对太空作战的重要性

2025 年,美国每天有约 9.3 吨的载荷被送入轨道,中国为 1.8 吨,俄罗斯则为 0.4 吨。我们虽然拥有巨大的优势,但这一优势并不稳固。

就在十年前,美国在卫星发射总量上同样占据绝对优势,但其发射能力仅为其他国家的十分之一:每天只有 0.9 吨卫星能被送入轨道,而中国为 0.4 吨,俄罗斯也为 0.4 吨。俄罗斯的发展停滞不前,中国的发射量则是美国的 4.5 倍,而我们自己的发射量则是其十倍。如果想要保持这一发射优势,停滞不前绝非可行之策。星舰、新格伦、中子号、诺瓦号、日食号——我们需要这些航天器,甚至更多。

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在太空战争中,拥有强大的发射能力极具优势。如果你能将最多的卫星送入轨道,就可以随心所欲地利用这些卫星——用来提升对碎片和辐射的防护能力,为航天器提供更多推进剂,开展更多实验以验证新技术,构建规模庞大的卫星网络,或是实现简单的冗余设计。

强大的运载能力还能在发生灾难时快速补充在轨作战能力。赢得短暂的补充竞赛与赢得长达十年的持续建设并非同一回事,但两者都需要更多的运载火箭、用于制造这些火箭的工厂,以及更多的航天发射场。

尤其是航天发射场往往被忽视。SpaceX 已经开始着手建造更多的发射台,但在美国这么做极其困难。中国则在国家中部建立了发射台——这一策略虽然存在弊端,却能让这些设施在战争期间更易于防御。尽管航天飞机时代已有先例,但美国联邦航空管理局至今仍不愿考虑建设具有陆基飞行路径的航天发射场。

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这意味着在实际情况中,所有的航天发射场都位于水域之上,因此在冲突发生时很容易遭到空中、海上或水下载具的攻击。至少,美国需要一个内陆发射台,以便为各项任务提供备份保障并维护国家安全,而我们看不出有什么理由不能在美国人口稀少的西部地区建立多个发射场。

手段:发展商业卫星制造音阶。

如果要想在太空战争中取胜就必须拥有大量在轨卫星,那我们就需要在火箭上装载大量实用卫星,这意味着要建造能够批量生产数百乃至数千颗航天器的巨大工厂。

现状

如今,轨道上的物体大多为星链卫星。SpaceX 迄今已发射了 12,000 多颗星链卫星,其中 8,600 颗仍在正常运行。

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这是一项了不起的成就。尽管早先就领先全球 61 年,SpaceX 如今仅需再发射几百颗卫星,就能赶上历史上其他所有国家发射卫星数量的总和。该公司利用这些卫星提供快速、低延迟的全球通信服务,而且其卫星网络仍在不断扩展——埃隆曾在推特上表示,他希望在未来几年内每年发射超过 1 万颗星链卫星。

不过,在发射能力方面,SpaceX 与行业其他企业之间也存在巨大差距。其余十大卫星星座在轨运行的卫星总数还不到 1,600 颗。

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这些卫星星座(以及全球其他在轨卫星)大致可清晰地分为三类应用:通信、遥感以及防御。6

通信

太空最显著的特点便是其位于极高的高度,且那里的物体能够覆盖地球表面的广阔区域,这一特点对射频通信极为有利,因为射频通信通常需要发射端与接收端之间保持直接视距。30 米高的信号塔只能向大约 20 公里外的地平线方向进行信号传输与接收;而运行在近地轨道上的卫星则处于 550 公里的高空,因此能够覆盖 2500 公里以外的地平线区域。

因此,无论是在广播、宽带领域,还是即将出现的直接面向手机的服务中,通信始终都是太空产业中的主导行业,这其实并不令人意外。

世界上第一颗(或许也是最酷的)通信卫星于 1960 年发射,距离“斯普特尼克”号问世还不到三年。它被称为“Echo 1”,直径高达 30 米——但实际上它只不过是一个聚酯薄膜气球,作用是作为反射器,用于反射近地轨道中的通信信号。NASA 的工程师们从加利福尼亚发送信号,这些信号被气球的金属表面反射后,最终在新泽西州的贝尔实验室被成功接收。

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注意画面中的汽车和人类,以便了解比例!

后续几代通信卫星随着被部署到更高的轨道上而具备了更先进的技术——这些轨道可以是中地球轨道(目前 GPS 卫星所处的轨道),也可以是地球静止轨道(在那种轨道上,一颗卫星可以固定在天空中的同一位置)。在如此高的轨道上,只需部署较少的卫星即可实现覆盖,这为 DirecTV 这类首批真正成功的太空企业带来了巨大优势。2001 年,DirecTV 仅依靠 5 颗在轨运行的卫星就创造了约 103 亿美元的收入(按 2026 年的货币价值计算),而到了 2025 年,SpaceX 通过 Starlink 项目在平均有 6,000 颗卫星在轨运行的情况下也实现了 110 亿美元的营收。

近地轨道一直以来都具有很大的吸引力——它距离地球更近,既能保护卫星免受辐射伤害,又能降低其与地面之间的通信延迟——但在星链出现之前,这些卫星星座与高轨道上的独立卫星相比,唯一的区别就是需要耗费巨额资金。铱星公司筹集了 50 亿美元,环球星公司筹集了 40 亿美元,ICO Global 公司筹集了 26 亿美元,Teledesic 公司则筹集了 10 亿美元,但它们全都失败了。即便在 20 年后,OneWeb 公司在为建立近地轨道宽带卫星星座而筹集了 34 亿美元的资金后依然宣告破产。事实证明,拥有可重复使用的轨道级运载火箭才是成功构建大型卫星星座的必要前提。

成像技术

与通信卫星不同,成像卫星自诞生起就主要被用于国防领域。各国都需要对对手进行监视——而且显然,从太空中可以观测到大量信息,同时这类卫星也极难被击落。

早期,像 Landsat 1 这样的成像卫星并非出于商业目的而投入使用,而是因其战略重要性。

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传感器
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该图像(在地球上的测试拍摄)

在 Landsat 之后,NOAA 于 1975 年发射了 GEOS 卫星,这颗由该机构运营的地球静止轨道业务环境卫星用于拍摄西半球的天气图像。

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尽管有国防应用带来的创新与资金支持,早期的商业市场规模依然极为有限——2000 年全球总销售额可能仅约 1 亿美元,甚至还不及当时 DirecTV 一家的五十分之一。

2010 年代,小型卫星为商业航天产业注入了新的活力;那些由可重复使用火箭发射的、大小如同鞋盒般的传感器,让这项业务终于具备了盈利的可能。Skybox Imaging 是首个全力进军该领域的企业,它筹集了 9100 万美元并发射了一颗卫星,随后在 2014 年被 Google 以 5 亿美元的价格收购。Planet Labs 则是这一批企业中的最大赢家,它在 2021 年上市时,其估值高达 28 亿美元。如今,这家公司能够以每像素 3 米的分辨率每天对地球表面进行全景拍摄。

即便如此,卫星成像领域仍由国防客户主导:美国该行业的普遍规律是,50%的地球观测业务收入来自美国政府,25%来自盟国政府,仅有 25%来自商业客户。

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Planet Labs 拍摄的佛罗里达州基韦斯特

对太空作战的重要性

商业卫星系统在太空作战中既有直接用途,也有间接用途。

某些空间系统属于“双重用途”性质——即同一系统既被政府使用,也被商业客户所采用。情报机构会购买商业卫星图像;SpaceX 则利用普通的猎鹰 9 号火箭为美国国家侦察局发射卫星,诸如此类。一个国家的国内航天产业越发达,它就越有可能利用商业系统来为军事目的服务。

同样,那些拥有领先私营航天企业的国家也可以与这些企业合作,共同打造专为政府使用的系统。最典型的例子就是“星盾”计划,它是由 SpaceX 建造、美国政府运营的、由类似 Starlink 的卫星组成的独立星座。当然,这种合作也体现在组件/子系统层面:像 Apex 这样的公司已经建立了能够为政府和商业客户共同生产专用卫星的工厂,而 K2、Endurosat 和 Impulse Space 等公司也同样具备满足政府需求的能力。这堪称现代版的第二次世界大战期间福特的威洛尔恩轰炸机制造厂——只要一个国家拥有相应的生产能力与制造技术,就能为战争需求进行生产。

大规模部署商业卫星也能为太空作战带来间接好处。如前文所述,仅仅通过增加发射数量这一方式,就能让对手更难以准确掌握其在轨道上的活动情况。当然,这种好处也有其负面影响——商业卫星可能会被怀疑是伪装成的军事资产,或者即便具备双重用途,仍会被视为军事资产。正如前文所提到的 ICEYE-X36 卫星,就属于后一种情况;而鉴于中国共产党的军民融合程度之高,我们对几乎所有的中国火箭和卫星项目都持同样的怀疑态度。

在操作层面乃至法律层面,军事用途与商业用途的太空活动界限都已变得模糊。根据《外层空间条约》的第一条规定,任何国家都不得宣称对轨道上的区域拥有主权,这也意味着任何国家都无权合法地阻止其他国家接近其卫星。俄罗斯以 500 米的距离包围 ICEYE 卫星或跟踪 NRO 卫星的行为虽属挑衅且鲁莽,但按照现行法律可能并不构成违法行为。法国曾在 2018 年指责俄罗斯采取过类似举动。此外,各国仍需对其本国发射的任何卫星——包括商业卫星——承担责任并履行相应的财务义务,因此从技术上讲,轨道上并不存在纯粹的“私人”资产。最后,武装冲突的相称性原则禁止采取那些预期造成的附带损害远超过其所带来的军事优势的攻击行为,而这一原则几乎适用于所有在太空中的攻击行动。如果一次打击就会产生持续数年的碎片云,那么或许任何太空攻击,即便是出于自卫而发动的攻击,也都无法符合相称性要求。

但实际上,一旦冲突爆发,这些条约历来几乎起不到任何作用。如果想要维护轨道上的国际规范,就必须从一开始就防止冲突升级——因为一旦在轨道上开火,就没人会再犹豫,会将违反《外层空间条约》的行为视为自卫行为。

人们希望太空中的商业活动能够起到遏制激烈冲突的作用。如果某个国家向轨道上发射武器,那么它自己的军用卫星和民用卫星,以及国际空间站和中国天宫空间站上的宇航员都将面临危险。即便对俄罗斯和中国而言,也要承担如此巨大的附带损害,因此太空中商业与民用活动的不断增加——甚至包括来自俄罗斯和中国的活动——或许能够抑制太空攻击行为。

但依赖这种威慑效应其实风险很大。最重要的并非一个国家在轨道上拥有的硬件投入总额,而是该轨道对其自身而言相对于其对手而言的价值。例如,俄罗斯目前有 300 多颗卫星在轨运行,而中国则有约 1,200 颗,美国则有约 11,500 颗。伊朗则有 14 颗。因此可以预见,俄罗斯或伊朗若能“重置”轨道状态,所能获得的利益会比中国大得多,这也使得俄罗斯所谓的核威胁显得更加可信。

手段:拆分并扩充军事卫星系统。

现状

1957 年,人造卫星的发射引发了种族间的太空竞赛,那是当时世界上两个敌对超级大国之间一场激烈的技术与地缘政治较量。历史虽已淡化了那些紧张而对立的岁月,但人造卫星真正让美国惊恐不已、进而投入 3000 亿美元(按 2025 年美元价值计算)用于阿波罗计划的原因在于:它证明了苏联拥有的洲际弹道导弹比美国更先进。如果苏联能够将一个篮球大小的卫星送入太空,他们就完全有能力在曼哈顿市中心投下热核弹头。

仅这一事实就使得太空与国家安全始终紧密相连。从“斯普特尼克”卫星发射到苏联解体期间,美苏两国不断拼命研发基于太空的核武器投送系统、侦察卫星以及轨道军事基地——苏联甚至还发射过真正的太空加农炮。

数十年后的今天,情况并未发生太大变化。俄罗斯仍在东欧大部分地区干扰 GPS 卫星接收器,伊朗已发射数百枚飞越外空的弹道导弹,而中国则公开表示过要摧毁星链卫星。这三个国家都在争夺战略轨道及水资源控制权,试图拍摄对方的间谍卫星,并展示包括非动能型与动能型在内的反卫星武器。

如今,每一个航天国家都在轨道上构建属于自己的独立军事基础设施。在导航领域,美国有 GPS,俄罗斯有 GLONASS,中国有北斗系统,欧盟有伽利略系统,印度有 NAVIC 系统,日本有 QZSS 系统;在气象观测方面,美国、中国、俄罗斯、印度、日本和韩国也都拥有各自的在轨观测卫星。这些国家还拥有自己的地球静止轨道数据中继卫星、导弹预警卫星、月球探测计划,当然还有运载火箭。就连曾经象征全人类团结的国际空间站也即将被送离轨道。中国已经在其替代性空间站天宫上实现了永久性载人驻留,而俄罗斯也在打造属于自己的空间站。

在当今世界,主权具有极高的价值,这其实并不令人意外。地缘政治再度成为现实,各国都明白过度依赖国际共享的太空资产可能会招致代价——比如 2022 年 Starlink 据称在乌克兰问题上就关闭了相关服务。在建设这类主权基础设施时,各国往往将每一颗卫星视为一项重大的国家项目,正因如此,这些卫星才变成了极为宝贵的资产——它们体积庞大、成本极高,各国只能部署少数几颗。目前美国在轨运行的卫星仅有 10 颗通信卫星、10 颗导弹预警卫星以及 32 颗 GPS 卫星而已。

作为回应,全球许多国家已展现出将卫星击落天际的能力。

1985 年 9 月 13 日,美国空军试飞员道格·皮尔森从 F-15A 战机上发射导弹,将 Solwind P78-1 卫星击落。这枚 ASM-135 导弹以 6.7 公里/秒的速度(换算为英制单位则为 15,000 英里/小时)在约 525 公里的高空击中了该卫星。从导弹发射到击中目标,整个过程仅用了不到三分钟。

安全世界基金会维护着一份详尽的动能反卫星导弹试验清单,其中记录显示:美国在 2008 年前共进行了 33 次此类试验,俄罗斯在 2021 年进行了 26 次,中国在 2023 年进行了 14 次,而印度则在 2019 年进行了 2 次。

将卫星击出轨道的能力早已有充分记录,美国国防情报局认为中国现已具备打击更高轨道上空间目标的能力,甚至可能覆盖到地球同步轨道。

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对太空作战的重要性

由于如今的军事太空资产往往极为精密但数量有限,只要破坏或摧毁少数几颗卫星,就会在全球覆盖范围内造成明显且可预见的缺口,而敌对势力完全可以利用这些缺口。

近期,美国及其他国家开始投入资金提升其太空系统的抗毁能力。据太空军全年龄指挥官钱斯·萨尔茨曼所言,这种提升方式可以且必须多种多样:

  • 功能冗余问题——如今,卫星上往往装载着许多与其主要任务无关的传感器。例如,GPS 卫星上也配备了核爆炸检测传感器。从理论上来看这似乎很明智,但实际上,一旦某颗卫星受损,就会影响多项任务;此外,如果额外的传感器无法按时送达、需要更多测试,或至少需要更多时间进行整合与测试,就会导致相关项目延期。相比之下,使用专门设计、体积更小的卫星会更好——每种任务用一颗卫星,这样就能更快地制造和发射。

  • 多元化策略——正如我们日后将讨论的那样,太空本身十分脆弱,因此过度依赖某一特定轨道是不明智的。即便近地轨道无法使用,我们仍然需要导弹预警、通信以及其他功能来维持正常运作;通过构建混合式、多轨道架构,能够大幅提升我们在轨能力的抗风险能力。

  • 部署与扩散——只需发射更多卫星,将任务分配到多个小型卫星上而非少数大型卫星上,就能显著改变作战态势,使防御方处于有利地位。每颗小型卫星都更难被摧毁,其造成的破坏也较小,因此攻击者往往不会选择发动攻击。

  • 机动性——静止卫星极易受到攻击,因此太空军亟需具备“可毫无顾虑地机动”的能力。这不仅会增加打击目标的难度,还会提高潜在攻击者的反卫星行动成本;同时在特定轨道上需要支援时,这种机动能力还能为大规模部队提供及时帮助。要实现这一目标很可能需要开发新的推进技术:现有的电动推进系统推力过低,而储氢化学推进系统虽然推力较大,但比冲较低,导致推进剂消耗过快,无法支持频繁且长时间的机动动作。

  • 防护——正如我们稍后将详细阐述的那样,必须采取主动与被动相结合的措施来保护现有航天资产。

SDA 的 PWSA 和 RG-XX 这类系统表明美国正朝着正确的方向前进,但要将这些新能力投入实际运用仍需要时间与严格的规划。不仅要有符合要求的合适项目来打破组织内的保守惰性,避免一切改变,还必须抵制追求更高性能、更多传感器、更强功能以及更大推力等诱惑。虽然很难为性能较弱的系统辩护,但往往那才是正确的选择:增加功能固然会提升成本与复杂性,但更重要的是,它还会增加系统风险与项目进度风险。减少卫星数量依然是最佳解决方案——我们需要更多执行独立任务的卫星,这样才能让形势对防御方有利,而非攻击方。

尽管如此,高性能卫星仍将发挥重要作用,我们必须保护它们。目前尚无任何已公开存在的用于“防护与防御”的在轨卫星,但众所周知,美国太空司令部设有一个负责轨道作战的德尔塔级机构——在未来几年里,开发能够服务于该机构的新型技术将至关重要。

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最后需要指出的是,一种分布式且数量众多的太空架构中,自主性具有至关重要的意义。卫星必须能够对各种已识别的威胁做出自主反应,无论是来自有意的攻击还是无生命的碎片——因此我们预计“空战”之类的技术将在不久的将来得到更广泛的应用,同时我们也大力支持推动太空作业的现代化发展。

方法:掌控冷战格局

要理解当今轨道上正在发生的一切,最简单的方法或许就是将其比作冷战时期。

在冷战时期,各方都希望争取优势的同时避免冲突升级。这既包括避免发动战争行为,也包括在隐蔽状态下进行军事行动,或是选择性披露某些先进技术以威慑对手、使其不愿挑起战争。而在基于太空的冷战中,隐蔽行动要么极其困难,要么极其容易:要伪装反卫星导弹攻击或让某颗卫星靠近另一颗卫星的举动几乎是不可能的;要查明网络攻击、致卫星失明的激光攻击或是普通的射频干扰的来源也同样困难。正因如此,现代太空战争中充斥着各种灰色地带战术,这些战术要么难以确定责任方,要么难以被归类为明确的战争行为。

电子战以及借助射频技术的网络攻击都属于灰色地带战术,早已成为现代战斗中的重要手段。俄罗斯与乌克兰之间的前线被称为“人类历史上信号密度最高的作战区域”,双方都部署了威力极强的 GPS 干扰装置以及其他电子战武器。在美国为抓捕尼古拉斯·马杜罗而发动的行动中,美军动用了几乎被遗忘的 EA-18G“咆哮者”战机,这种飞机配备了强大的电磁探测以及干扰/欺骗设备。同样,美国早在 1997 年就开始了反卫星激光武器的试验,而中国则希望让外界以为它也在开展同样的研究:每当知道有外国卫星会飞过上空时,中国就会反复打开可折叠的顶盖,露出其激光装置。

激光能够使卫星传感器失明,从而无法正常工作,却不会破坏卫星本身;黑客攻击则可以让地面设备或卫星失去功能,也不会在太空中引发爆炸;干扰与欺骗手段同样属于灰色地带,只会造成暂时性影响,让空间资产无法正常运行而非将其彻底摧毁。这些战术似乎正是当今空间战争的主要作战方式——它们旨在在不引发局势升级、也不产生太空碎片的情况下实现军事目标。

然而,我们不应忘记,卫星系统远不止航天器本身——它还包括地面基础设施、频谱的可靠使用权限、网络安全、监管审批等诸多要素,而这些常常被忽视的组成部分对于提升新作战能力以及赢得“太空冷战”都具有至关重要的意义。

以雷神公司的 GPS 下一代运行控制系统(“OCX”)为例。该项目的目标是打造一套地面系统,能够使用抗干扰波形(“M-Code”)来抵御在太空冷战中持续存在的干扰。OCX 项目于 2010 年启动,原定在 2016 年之前以 37 亿美元的成本完成开发。然而 16 年后,由于雷神公司无法交付相应的地面软件,该项目最终被取消。具有讽刺意味的是——也是雷神公司所羞愧之处——新的 GPS 卫星上已经成功配备了 M-Code 波形,但由于地面软件的缺失,它仍无法完全发挥功能。

这绝非个例:卫星比配套支持系统更受重视,因此航天器之外的所有环节往往被忽视,人员配备不足、预算短缺,还积压着大量技术问题。我们可以举出网络安全故障的例子(比如 2022 年 Viasat 卫星网络遭黑客攻击),或是测试失败的案例(比如苏联的登月计划),但较少有人提及的,是当前在国际电信联盟内部正在使用的冷战时期策略。

国际电信联盟是负责全球无线电频谱协调的联合国机构。其庞大的《无线电法规》共计数千页,其维护方式类似古老的宗教典籍——有专门的学者终其一生致力于确保其中的某些字句保持不变或按特定方式修改。这些法规虽然具有极大的影响力,因为世界上有许多国家都严格遵循它们,但却缺乏强制力。中国和俄罗斯无视这些规则,还被指控向国际电信联盟提交“虚假卫星”信息,以此阻碍其他守法国家在关键轨道上部署真实卫星。尤其是中国,似乎已经意识到:只要能在政治上掌控国际电信联盟,他们就能为所欲为,同时还能通过制定规则来给其他国家制造麻烦。中国曾多次担任国际电信联盟主席国,并将于 2027 年在中国主办每四年一次的国际电信联盟世界无线电通信大会。

我们必须更有效地应对这场冷战,而这意味着要在上述领域占据优势——同时防止战争升级为热战。

方法:捍卫这一作战领域。

1962 年 7 月 9 日,美国在近地轨道引爆了一枚热核弹头。

如何赢得太空战争:在太空战争中,美国必须站在秩序的一方作战

在短短几分之一秒的时间里,10²⁹个电子以接近光速被释放到磁层中,由此产生的电磁脉冲强度之大,足以让近 900 英里外的夏威夷的街道灯光熄灭、电话系统瘫痪。这次爆炸最终形成了一道持续数年的人造辐射带,导致当时在轨运行的卫星中有超过三分之一过早损毁。加州大学伯克利分校一篇尚未发表的论文指出,这一数字实际上还低估了如今在太空中使用现代核武器可能造成的破坏程度——根据初步估算,一枚核弹就能摧毁所有轨道上 93%的卫星。

1963 年,美国与苏联在《核试验禁令条约》中禁止了大气层内及大气层外的核试验,但令人难以置信的是,俄罗斯如今似乎准备无视该条约,在轨道上部署核武器。2024 年 2 月,白宫公开证实了众议院情报委员会主席迈克·特纳的警告,即俄罗斯正在研发核反卫星能力。国家安全委员会发言人约翰·柯比承认了这一计划;随后,美国国务院助理国务卿马洛里·斯图尔特在向 CSIS 的听众发表讲话时表示,美国情报机构多年来一直在跟踪俄罗斯发展这种能力的情况,现在能够以更高的精度评估其进展。

这显然是一个极其严重的问题,其风险也不仅限于俄罗斯——目前共有九个国家拥有核武器,这些国家都具备将核武器送入轨道高度的能力,而且其中一些国家的太空基础设施极为有限,因此不存在误击的风险。核爆炸对轨道上的物体可能造成的影响实在难以估量;打个粗略的比方,就好比能够点燃整个海洋,从而摧毁海中的所有船只。各国当然有诸多理由不会这么做——就像他们如今在常规战争中也不使用核武器一样——但核武器依然像达摩克利斯之剑一样悬在太空中的商业与军事行动之上。

常规弹药与反卫星武器同样有可能在轨道上造成严重破坏。正如前文所述,当太空中的某个物体爆炸后,它会分裂成许多较小的碎片,每个碎片都会拥有各自不同的轨道。通常情况下,这些碎片的轨道速度仍与原卫星相同,因此不会从天而降,而是会以与爆炸发生时相近的高度呈分散状态存在。在密集的轨道带中出现数千条随机轨道显然极具危险性:一旦某颗卫星爆炸,其他卫星要么不得不偏离预定轨道,要么可能被碎片击中,进而引发连锁反应。

简而言之,太空极为脆弱。这或许是区分太空与其他作战领域最关键的事实。令人担忧的是,事实上世界上已有许多国家具备让人类对近地轨道的探索“归零”的能力。

正因如此,我们选择将太空领域的防护提升为框架中的核心战略。我们必须捍卫轨道空间才能赢得太空战争,而要做到这一点,就需要采用与其他地面作战方式截然不同的战略与战术。

时任美国太空军最高级别军官的钱斯·萨尔茨曼将军在 2023 年的《竞争持久力》白皮书中,对这一问题作了简洁的阐述:

“从历史上看,对陆地、海洋和空域的控制都是通过威胁使用或实际动用强大的破坏性军事力量来实现的。若将同样的方法应用于太空领域,将会产生大量危险碎片,从而危及联合作战部队利用那些本应被这些极端措施保护起来的太空能力。同时,这也会扰乱全球范围内的民用、商业及科学航天活动。正因如此,与其他领域不同,我们在太空领域的控制理念不能依赖强大的破坏性力量。”

在我们看来,如果有人成功发射反卫星导弹,所有人都会受损。

一旦局势升级,一切都将陷入混乱,冲突很可能会波及地面——航天发射场和地面站将面临最直接的威胁——这样一来,除非彻底重置轨道,否则几乎不可能阻止事态进一步发展。即便在每一次空战中都取得胜利并击落了所有敌方卫星,也会产生大量碎片,同时仍会遭受来自地面的反击。

这意味着,要捍卫这一作战领域,所需的能力是双重的。

首先,需要具备能够拦截反卫星导弹或使其失效的防御技术。这类技术可以来自“金色穹顶”这样的主动防御系统,也可以在发射前就采用足以让卫星在轨道上避开导弹的强大推进力,或是专门用于保护卫星的防御系统——但总得有某种方法才行。

其次,需要具备强大的进攻型太空能力,其强度要足以让其他所有国家都意识到自己在冲突中根本无法与之抗衡。虽然作为一个国家我们应当努力避免使用这类能力,但它们必须存在,并且要被公之于众。全世界都必须明白,不可能在对美发动太空战争的情况下取得胜利,因此就需要开发出能够一次性摧毁众多敌方卫星、同时又不产生大量连锁碎片的技术。

这些进攻性技术会根据其要阻止、削弱或破坏的目标而呈现出多种形式。定向能武器可用于摧毁光电、红外、雷达或其他传感器,或对卫星结构造成精确破坏从而使其无法正常运行。高强度射频能量则可能损坏通信卫星的接收器。如果能够将进攻卫星操控到目标附近,还会出现各种可逆或不可逆的效应:机器人操作、投放化学物质,以及具有较低附带伤害的动能武器,在技术上都是可行的。

当然,难题在于如何让攻击方与防御方的数学模型成立。如果每名防御者都需要对应一名攻击者,那么发动进攻不仅成本高昂,而且极难隐藏行踪——必须让自己的轨道与对手保持一致,而这需要时间。更为棘手的则是推进力预算的问题。归根结底,在轨道上的“空战”胜负将由谁拥有更大的推力增量决定。更好的航天器控制能力与自主性固然有帮助,但往往只在系统性能相近的情况下才能发挥作用;由于我们目前仍处于无需顾虑机动性的初期阶段,仍有巨大的技术优势有待把握。

结束:如何赢得太空战争

太空作为理想且宁静的科学研究领域的时代已经彻底结束了。

太空现已成为作战领域,唯一剩下的问题便是如何赢得太空战争。

最紧迫的是,美国应当着力发展赢得这场战争的手段。一个能够从更多地点更频繁地发射更多卫星,并在遭受损失后更快实现重组的国家,其进入太空领域的权利是难以被剥夺的。商业卫星制造有助于为火箭装载更多有效载荷、增强战时作战能力、为消费者提供优质服务,同时也能让敌人在太空中面临更大困难。卫星数量的增加、架构的拆分、类型的多样化、机动性的提升以及防护措施的加强,都会改变我军军事系统在攻防方面的基本态势。这些因素使得敌人更难确定攻击目标,也降低了单次成功攻击就能产生决定性军事效果的可能性。

赢得战争的方式同样至关重要。在电子战、网络攻击、频谱管理、地面系统、法规制定等诸多方面占据优势,正是我们在尚未爆发公开冲突的情况下进行斗争的手段;而捍卫这一空间领域,则是为了防止冲突升级到让各方都遭受损失的地步。

正是这些手段与方法共同助力我们实现既定目标。行动自由意味着美国及其盟友即便面临威胁,也能进入轨道、在轨道上移动、进行兵力部署,并持续执行任务。安全的通信渠道则确保联军能够在敌人试图使其陷入盲区、与其隔绝的形势下,依然能够实现视野互通、沟通交流、导航定位、目标锁定、预警以及协同作战。而威慑力则能让俄罗斯、中国、伊朗以及其他任何敌对势力在看到美国及其盟友的各类空间系统——无论是商业用途还是军事用途——之后意识到,强制手段行不通,发动攻击只会招致他们无法承受的后果。

这正是现代太空作战的核心教训:脆弱与弱小会招致胁迫,而坚韧与强大则能起到威慑作用。如果美国能够以无与伦比的规模进行发射、以惊人的数量制造卫星、将作战能力分散到数千颗卫星及多个轨道上,既能赢得冷战,又能在不破坏自身太空优势的前提下有效捍卫这一领域,那么我们必将获胜。

其重要性确实如报道所言极为严峻。俄罗斯已表现出威胁商业卫星的意图,甚至开始试验可能危及整个轨道环境的武器。中国则急于打造自身的太空强国地位,并在符合自身利益时决定如何制定规则或直接无视现有规则。美国是唯一有能力保护全人类太空权益的国家。若要确保太空继续被用于商业活动、科学研究、探索以及捍卫自由世界,美国就必须掌握赢得太空战争的能力,且必须足够强大,让任何对手都确信它具备这样的能力。


特别感谢航天领域的各位朋友,正是他们的帮助让我们得以完善思路、完成这篇报道:Adam Cohen、Andrew Reddie、Charlie Horowitz、Mike Grace、Ian Chun、Payam Banazadeh、Rishay Jain、Nato Saichek 以及 Zak Kirstein。

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1

范围为南北方向±60 度,高度在 300 公里至 800 公里之间。

2

这一简化的描述甚至没有考虑到某些特定的轨道高度与倾角组合比其他组合更受青睐——尤其是近地轨道中的太阳同步轨道。

3

你必须将汽车收音机的频率调至 17,700.0 以上,才能接收到 Ka 波段的信号!

4

准确来说,其推力为 105 米/秒。目前尚不清楚俄罗斯卫星的总推力与质量,但鉴于其速度特征,可以判断这是化学/单组元推进方式,而卫星质量大概在 500 公斤左右,因此在这次持续一周的机动过程中,所消耗的推进剂量约占卫星总湿质量的 1001#5%。

5

从技术层面来讲,这里应使用“具备发射能力”这一表述,因为该分析是以能够送入近地轨道的总载荷量为标准。有些任务会以更小的质量进入不同轨道,或者载荷并未填满,但由于我们关注的是运载能力,因此采用了基于每年发射火箭数量所计算出的最大可能轨道载荷量。

6

其他未来的太空应用,如轨道数据中心和在轨制造,目前尚未大规模投入使用,但很快也可能对相关的威慑策略讨论产生重要影响。

7

如需全面了解我们的对手在反太空领域的能力,可参阅国防情报局定期发布的《太空安全面临的挑战》评估报告。

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