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美聯航與星鏈簽署機上Wi-Fi協定,低軌高密度衛星系統能力不止於此

2024-10-08星座

據路透社9月13日報道,美聯航與星鏈公司(Starlink)簽署一項提供機上互聯網服務的新協定。根據該協定,星鏈公司將在未來幾年內為美聯航所有飛機提供機上Wi-Fi服務。

目前,全球範圍內,已有很多航空和航海公司在使用或正在接洽星鏈公司的通訊服務,這些公司將支持星鏈系統實作盈利。

不僅是天基通訊系統

根據美空軍公告,2022年3月,F-35A在測試中實作了速度達160M/S的星鏈通訊。

不論是民用還是軍用工業產品,通訊能力都很重要。一些情報機構表示,俄烏沖突中,烏克蘭透過將一些落後裝備接入星鏈系統,令這些設計技術並不先進的反艦導彈、自殺式無人艇和無人機獲得了能突破俄軍防禦體系的能力。

中國目前正在發射組網的「千帆」低軌衛星系統。

星鏈系統的最大規劃衛星數量為一萬顆以上,是集通訊、導航、遙感觀測等功能於一身的多功能星座系統。

由於星鏈衛星可持續發射訊號、密集覆蓋,地面單位可以借助該系統完成10米內的衛星定位,能夠滿足很多產品的導航定位需求,其中包括為精確制導武器提供目標資訊。

星鏈衛星分布圖

同時,基於現代技術的小型化空間載荷,可以在星鏈衛星上實作光學成像、雷達衛星成像等多種能力。

2022年,美國太空探索技術公司(SpaceX)公司對外公開的「星盾」計劃(Starshield),就是以星鏈系統為基礎,透過打通星鏈與美軍方其他衛星之間的通訊通道,為美國政府和軍方提供地球觀測、特殊載荷托管等服務。

由於星鏈衛星具有低軌域高度、高密度覆蓋和高頻率重訪三個特性,這令其即使是搭載口徑較小、重量較輕的載荷,也能對地面實作分辨率較高的精確觀測,而且範圍較大,兩次觀測之間的時間間隔小。即便只有一部份星鏈衛星搭載了對地觀測載荷,也能對全球很多敏感地區實作半即時的監視能力。

美軍目前在太空偵察能力上的最新發展目標,是要在10年至15年內形成對飛機類目標的多光譜(包括紅外光成像)即時監視能力。如果沒有星鏈這樣的系統作為基礎,美軍的這一目標就失去了理論基礎。

頑強的戰時生存能力

此外,以星鏈為代表的衛星系統在戰時生存能力較強。

傳統激光反衛星體系由於光束需要穿越整個大氣層厚度射擊數百公裏外的衛星,將遭遇一系列困難:除開受天氣環境影響極大外,光學系統誤差本身會帶來角度發散,光束在大氣傳播過程會被大量損耗吸收,大氣密度變化和氣流會帶來無規律頻繁的折射……這些問題會導致高能激光束擴散很大,並且處於不穩定的閃爍狀態,難以精確聚焦於衛星。

發射信標激光束進行望遠鏡聚焦調節的大型天文台,其體積和部署靈活性可以作為參照標準。

因此,目前只有化學激光器能提供硬殺傷衛星所需的數兆瓦級功率。但根據美國20世紀90年代末的氟化氘激光反衛星實驗結果來看,即使是射擊412千米高度的低軌衛星,激光武器也將會是大型設施:需要3.5米以上直徑的光學透鏡,體積非常巨大的低壓容器用於燃料反應和向外排放廢氣,儲存燃料的大量儲氣罐等等。

考慮到星鏈類系統軌域對地球表面的覆蓋面積,目前全球沒有國家能夠在經濟上承受大量部署陸基激光反衛星系統的成本。

「標準」-3導彈發射

相較於激光,遠端反導導彈是另一種技術上更為可行的實用化反衛星手段,但同樣存在成本問題。由於一枚反衛星導彈只能打擊一個目標,昂貴的固體火箭彈體和動能攔截器都是一次性使用的,需要花費高額資金才能維持其儲存和戰備。

以美國為例,目前星鏈衛星數量已經超過7000顆,已經超過美國所有具備大氣層外攔截能力導彈的數量。以「標準」-3導彈為例,目前公開的最低價格為1000萬美元,版本是效能較低的Block IA。如果要追趕星鏈衛星的數量,要擴充發射平台數量、采購7000枚以上導彈並對裝備進行日常維護保養,成本將膨脹到數千億美元。

綜合來說,可回收火箭與巨型衛星星座的天基能力系統組合正在覆寫布局太空的技術基礎。如何在經濟可承受的條件下持續發展、實作有效的拒止反制能力,已經成為空天戰略發展中的緊迫課題。