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《2020太空安全报告》发布:全球太空威胁正逐渐加剧

一、 2020太空数据统计

在过去的2020年里,航天产业依旧呈现出火热的局面。卫星互联网星座方向,SpaceX完成了第16批StarLink卫星的发射任务,OneWeb也将在轨卫星数量增加到110颗。2020年4月份,我国正式将“卫星互联网”纳入新基建范畴,卫星产业在我国迎来高度关注和发展。

据统计,全球2020年共发射火箭114次,成功104次,失败10次。其中美国与中国分别发射44次、39次领跑世界,全球当前在役卫星总数达到3300颗左右。

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2020年为火星发射窗口年,全球共发射了3次火星任务,分别为美国“毅力号”火星车、我国“天问号”火星探测器、阿拉伯与美国大学合作的“希望号”火星轨道探测器。“毅力号”火星车携带有“机智号”无人机,为世界首次外星体无人机设备。

我国11月发射了“嫦娥5号”月球探测器并完成了月球土壤样本采集工作,日本Hayabusa2号同样完成了对近地小行星162173取样并返回的任务。

据ESA欧洲航天局数据统计,截止2020年11月18日,人类发射火箭次数约为5990次,进入到地球轨道的卫星数量约为10490颗,仍在太空轨道中的数量约为6090颗,空间监测网络追踪的碎片物体数量为28290个左右,碎片爆炸、分裂、碰撞的异常事件大于550次,轨道上所有物体总质量超过9100吨,其中物体碎片大于10cm的为34000个,1cm~10cm的碎片为900000个,1mm~1cm数量为1.28亿。

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二、全球卫星星座部署状况

2020年全球卫星互联网星座、物联网星座持续部署,轨道资源、频谱资源依旧被世界航天大国争夺,其中StarLink大型互联网星座,已经完成了第16批发射,目前在轨数量为894颗。OneWeb在12月18日发射36颗组网卫星,目前在轨数量达到110颗。

星座名称

国家

在轨

数量

计划

数量

用户频段

载荷

进度

StarLink

美国

894

42000

Ku,Ka

星上处理、型间通信

试运营

O3B

英国/卢森堡

20

50

Ka,V

波束成形、 星载处理

运营中

OneWeb

英国

110

720

Ku,Ka,V

透明载荷、无星间通信

在轨组网

Viasat

美国

2

3

Ka

透明载荷

在轨组网

铱星

美国

75

66

L

星载处理、星间通信

运营中

全球星

美国

85

48

L,S

星载处理、透明转发

运营中

ORBCOMM

美国/加拿大

68

*

VHF,UHF

星载处理

运营中

Telesat LEO

加拿大

6

300

Ka

星载处理、星间通信

在轨验证

鸿雁

中国

1

300

L,Ka,V

未知

在轨验证

虹云

中国

1

156

L,C,Ka,V

未知

在轨验证

天启

中国

10

38

UHF

未知

在轨验证

行云工程

中国

2

80

UHF,L

未知

在轨验证

Kepler

加拿大

5

140

UHF

未知

在轨验证

从国际上军事和间谍卫星的发射情况来看,美国高达8次发射将不同功能的军事间谍卫星部署到轨道上,其中5月17日美国进行第6次X37B太空飞机任务(OTV-6),并在太空中释放USA-300小型实验卫星。美国国家情报局分别进行了NROL-44、NROL-101、NROL-108、NROL-129发射任务,大大增强在太空中电子情报收集的能力。

发射时间

任务编号

COSPAR

载荷名称

用途

2020-03-26

AEHF-6

2020-022B

USA-298

超高频军事通信卫星

2020-05-17

USSF-7

2020-029A

USA-299(X37B)

太空飞行器

2020-05-17

FalconSAT-8

2020-029B

USA-300

小型实验卫星

2020-06-13

未知

2020-037A

2020-037B

2020-037C

USA-301

USA-302

USA-303

小型技术试验卫星

2020-07-15

NROL-129

2020-046A

2020-046B

2020-046C

2020-046D

USA-305

USA-306

USA-307

USA-308

未知

2020-11-13

NROL-101

2020-083A

USA-310

电子情报收集卫星

2020-12-10

NROL-44

2020-095A

USA-311

电子情报收集卫星

2020-12-19

NROL-108

2020-101A

2020-101B

USA-312

USA-313

电子情报收集卫星

除美国外,其它国家也在相继部署自己的军事卫星,以色列与法国相继发射了光学侦察卫星和间谍卫星。

时间

事件

2020-04-22

伊朗发射NOUR-1(2020-024A)军事卫星

2020-07-06

以色列发射Ofek-16(2020-044A)光学侦察卫星

2020-07-20

Alcatel Space发射韩国军事通信卫星ANASIS-2(2020-048A)

2020-12-02

阿联酋发射Falcon Eye 2(2020-090A)军事侦察卫星

2020-12-03

俄罗斯发射Kosmos-2548(020-091D)军事卫星

2020-12-29

Arianespace公司发射CSO-2(2020-104A)法国高分辨率军事间谍卫星

三、太空相关政策

2020年4月,国家发改委确定新型基础设施的范围——信息基础设施主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施,比如,以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施,以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施,以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等,卫星互联网首次被明确纳入“新基建”范畴。

2020年,SpaceX已从太空发展局(SDA)赢得1.49亿美元订单,要求利用其星链(Starlink)的成功经验并为美国国防部(DoD)制造4颗定制卫星,这些卫星将利用WFOV(宽视场)OPIR(高空持续红外传感器)来发现并跟踪导弹的发射。

2020年美国著名智库-战略与国际研究中心(CSIS)发表的《2020空间威胁评估》表示,随着越来越多的国家和非国家行为者获得对空能力,并在某些情况下以更多方式加以利用,空间系统的威胁正在不断增加,报告中对中国、俄罗斯、印度的太空攻击能力做了详细分析。

2020年美国太空军以空军第750作战大队为基础成立“太空三角洲9队”。总部设在科罗拉多州施里弗空军基地,主要负责“遂行太空行动、应对对手太空威胁尤其是‘轨道战’威胁”。“太空三角洲9队”下辖4个单位,分别为第1作战中队、第3作战中队、第750作战支援中队和第1特遣分队。根据当前公布的情况,第1作战中队负责运行包括天基空间监视系统、先进技术风险降低系统、作战响应型空间5号卫星和地球同步空间态势感知计划在内的天基监视卫星。第3作战中队负责操作国防卫星通信系统3号卫星、宽带全球卫星通信系统等。第750作战支援中队负责日常训练、情报保障和其他支援保障任务。

2020年11月10日,美国太空军发布《太空作战规划指南》,指南中指出,全球大国已视太空为现代战争的基本要素,并将反太空能力视为削弱太空力量的有力手段。指南确定了指挥结构主要体现了以任务为中心的特点:太空作战司令部(SpOC),主要负责组织、训练和装备在全球各作战司令部开展军事行动的美太空军力量。太空系统司令部(SSC)负责开发、获取和部署有效和有弹性的太空能力。太空训练与战备司令部(STARCOM)将对太空专业人员进行教育和培训,并对系统进行试验和鉴定。

四、 太空安全事件

随着日益增多的太空物体,太空轨道安全事件相较往年呈现上升趋势,2020年全球发生了以下较为严重的太空安全事件:

2020年07月04日,国际空间站ISS进行紧急变轨制动,目的为避免与SL-12 DEB碎片相撞,该碎片为1987年9月16日前苏联发射的“质子号”火箭体。

2020年1月份,COSMOS-2542(44797,2019-079A)卫星进行一系列轨道机动,在轨跟踪美国USA-245间谍卫星。

2020年4月15日,俄罗斯在Plesetsk Cosmodrome发射基地进行了反卫星(DA-ASAT)导弹试验。

2020年7月23日,俄罗斯COSMOS-2542、2543卫星进行天基卫星武器实验,并被美国太空司令部公开指责。

2020年11月17日,美军成功进行了代号“FTM-44”导弹拦截测试,其中USA-209(35938,2009-052B)卫星担任导弹飞行中段的追踪工作。

2020年11月27日,印度CARTOSAT-2F(43111,2018-004A)与俄罗斯KANOPUS-V3(43180,2018-014A)卫星擦肩而过,最近距离224米。

2020年8月,美国空军与国防数字服务局合作在著名的Defcon黑客大会举办太空安全挑战赛,允许黑客对真实的卫星进行入侵比赛活动。

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俄罗斯Plesetsk Cosmodrome发射基地

美国退役的GOES-13(29155,2006-018A)气象卫星交给美国军方使用,新编号为美国太空军EWS-G1卫星,经过一系列轨道机动,于2月17日将位置定于东经61.5°中东上空,目的是为美军在该区域的军事行动做气象支持。

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美国为了确保自己在太空中的优势,建立了天地结合的卫星监视系统,以实时监测它国卫星。天基系统主要有天基空间监视系统(SBSS)、作战空间响应-5卫星(ORS-5)和地球同步轨道空间态势感知计划(GSSAP)。SBSS目前由SBSS-1(37168,2010-048A)卫星、地球同步空间态势感知卫星GSSAP(40100,2014-043B)组成,美国GSSAP卫星又名USA-254,为美国国防部DOD服务,在GEO轨道跟踪其它国家卫星从而获取卫星的情报信息。据监测平台数据统计,2020年内,GSSAP卫星在西经86°到东经170°范围内活动,多次机动获取其它卫星情报。

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相较而言,俄罗斯的LUCH(40258,2014-058A)在轨侦察目标比较明确,2020年分别在东经70°、21°、西经1°、4°、3°做相应停留。

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五、总结

人类航天事业的发展将太空轨道变得拥挤,太空碎片的碰撞风险显著增加,世界航天大国继续对太空轨道资源和频率资源展开争夺战。随着现代武器和通信技术的发展,军事行动的通信和数据中继都严重依赖卫星,太空的军事对抗和防御将是未来趋势,全球太空威胁正逐渐加剧。美国最先重视太空安全的威胁,并建立了完善的太空防御体系。

卫星在网家基础通信设施以及军事通信中有着非常特殊的地位,为国家重要的战略资源。近几年,全球卫星互联网的快速发展以及互联网星座的争先部署,给卫星通信带入白热化发展阶段。作为未来天地一体化网络架构的重要天基节点,卫星的重要性以及地位不言而喻。国际上航天大国已经针对卫星网络和太空轨道进行了针对性的战略对抗和防御,太空领域已成为一个重要战场。

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