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反衛星武器入門
送交者: 嵐少爺 2025年05月15日21:19:07 於 [軍事天地] 發送悄悄話

反衛星武器在產生的效果類型、所需技術複雜程度以及開發和部署所需資源水平方面差異顯著。這些多樣化能力在運用方式、檢測和歸因的難易程度,以及對目標的效應持久性方面也存在不同。

反衛星武器有四個明確類別:動能物理、非動能物理、電子和網絡。許多不同的反制空間系統目前正在開發或已投入使用。根據特定行為體的技術能力,可能優先選擇某一種方法。任何這些類型的武器都可用於攻擊衛星或其支持的地面站,使其成為反衛星(ASAT)武器。

動能物理攻擊

動能物理攻擊試圖損壞或摧毀天基或陸基空間資產。通常分為三類:直接上升式、共軌式和地面站攻擊。這些攻擊的性質使其更易歸因,並允許攻擊者更好地確認成功。

直接上升式反衛星武器

定義:通常被視為對空間資產最常見的威脅,涉及從地球發射中程或遠程導彈以損壞或摧毀軌道衛星。由於導彈發射易被檢測,此類攻擊通常易於歸因。動能攻擊不可逆,並為攻擊者提供近實時成功確認。DA-ASAT會產生軌道碎片,可能危害軌道其他物體。低高度攻擊可使更多碎片在大氣層燒毀,而高高度攻擊將導致更多碎片長期滯留軌道。

案例:

  • 2007年1月中國試驗:首次成功測試DA-ASAT,摧毀本國老舊氣象衛星,產生3,000個可追蹤碎片及數千個不可追蹤小碎片。該碎片至今仍威脅近地軌道(LEO)衛星安全。中國後續進行非碎片生成試驗,美國務院稱此系2007年試驗引發國際譴責所致。


圖片


  • 2008年美國行動:布什總統下令摧毀正在脫軌的間諜衛星,官方理由為降低危險燃料地面泄漏風險。部分觀察員質疑風險是否唯一動機。美國通過配備宙斯盾系統的巡洋艦和驅逐艦展示DA-ASAT能力。為避免類似2007年對華譴責,美國選擇更低高度試驗,大部分碎片在一周內脫離軌道。

共軌式反衛星武器

定義:利用軌道衛星實施攻擊。攻擊衛星先入軌,後機動至攔截軌道。需先進機載制導系統實現路徑攔截。攻擊方式包括:沿目標軌道部署帶小型爆炸物的"太空雷",或使用機械臂抓取/脫軌衛星。通過追蹤已知軌道參數可歸因攻擊者。攻擊可逆性取決於攻擊類型和能力。

案例: 

蘇聯共軌系統(1960s-1980s):使用可快速接近目標至數十米內的衛星,引爆炸藥發射彈片摧毀目標。經十年測試,1973年宣布該系統具備作戰能力。

地面站攻擊

定義:因地面站位於地球且常處境外,易受導彈、火箭等常規武器物理攻擊,或電網/通信線路破壞。攻擊歸因難度因攻擊模式而異,效應不可逆但非永久(可修復)。可能造成多衛星失控及人員傷亡風險。

非動能物理攻擊

通過非接觸方式物理損壞衛星,主要類型:電磁脈衝、高能激光和高能微波。歸因難度中等,攻擊者成功證據有限。

電磁脈衝攻擊

高空核爆炸是太空中一種無差別攻擊形式。例如,太空中的核爆炸會釋放電磁脈衝(EMP),對作用範圍內的衛星造成近乎即時的影響。爆炸還會產生高輻射環境,加速受影響軌道上衛星部件的性能退化。根據1963年《部分禁止核試驗條約》,包括太空在內的核武器爆炸均被禁止。儘管已有100多個國家批准該條約,中國和朝鮮尚未批准。

案例:

  • 1962年星魚Prime試驗:旨在研究地球磁層中的輻射帶(范艾倫輻射帶)對核爆炸的反應。此次核爆炸發生在北太平洋約翰斯頓環礁上空400公里處,增強了輻射帶放射性強度並改變其形態。該試驗同時揭示了電磁脈衝(EMP)的威力——據報告,其引發的電涌導致1300公里外夏威夷歐胡島的軍民電子設備受損。

高能激光

高能激光可用於永久性或暫時性損壞衛星關鍵部件(如太陽能陣列或光學中心)。若攻擊針對衛星光學中心,則稱為致盲或致眩。致盲——顧名思義——會對衛星光學系統造成永久性損傷。致眩則導致衛星暫時性失能。儘管攻擊發生時激光發射位置可明確溯源,但由於攻擊所用激光設備可機動部署(攻擊者無需在本國甚至本大陸實施攻擊),具體行為體的歸因難度增加。僅有衛星運營商能確認攻擊是否成功,這意味着攻擊者難以獲得明確戰果確認(受攻擊國家可能因戰略考量選擇不公開衛星受損情況)。高能激光攻擊可能導致目標衛星失效失控,若衛星開始漂移則會產生連帶損害。更高功率激光可通過部件過熱造成永久性損傷,最易受損的部件包括衛星結構、熱控面板和太陽能板。

高能微波(HPM)武器

高能微波(HPM)武器可用於干擾或摧毀衛星電子設備。"前門攻擊"通過衛星自身天線作為入口路徑,"後門攻擊"則試圖通過電氣連接與屏蔽層周圍的微小縫隙滲透。前門攻擊:若HPM武器位於目標天線視場內,攻擊較易實施。但若衛星配備檢測/阻斷能量突增的防護電路,攻擊可被挫敗。後門攻擊:需利用設計或製造缺陷,實施難度更高,但可多角度發動。兩類攻擊的效應既可逆亦不可逆,但攻擊者無法控制毀傷程度。與激光武器類似,HPM攻擊溯源困難,且攻擊者難以確認是否成功。HPM攻擊可能導致目標衛星失控漂移,引發與其他衛星的碰撞次生損害。

電子攻擊

電子攻擊不試圖破壞空間系統的物理組件,而是針對空間系統傳輸和接收數據的手段。干擾與欺騙均屬電子攻擊形式,其歸因困難且僅產生暫時性效應。

干擾

干擾是利用射頻信號干擾通信的電子攻擊。干擾器須與目標天線工作於相同頻段且位於其視場內。不同於物理攻擊,干擾完全可逆——一旦干擾停止,通信即可恢復。干擾歸因困難,因干擾源可能體積小、機動性強,且誤調頻率或指向錯誤衛星的用戶可能誤擾友方通信。

  • 上行干擾器:通過製造足夠噪聲使衛星無法區分真實信號與噪聲,干擾上行至衛星的信號。例如,對控制鏈路的干擾可阻止操作員向衛星發送指令。但上行干擾器必須位於衛星接收指令鏈路天線的視場內,故需物理鄰近地面指令站。

  • 下行干擾器:通過製造與衛星下行信號同頻噪聲干擾終端用戶。其功率僅需匹配地面接收信號強度,且須位於終端天線視場內。這限制了單幹擾器影響用戶數量。由於多數地面終端使用指向天空的定向天線,下行干擾器通常需位於終端上方。該限制可通過空基或天基平台部署干擾器克服(將干擾器置於終端與衛星之間),從而擴大覆蓋範圍並影響更多用戶。使用全向天線(如多數GPS接收器)的終端視場更寬,更易受地面多角度下行干擾影響。


圖片


案例:

  • 伊拉克戰場干擾事件:伊拉克政府倒台後,美軍仍長期遭遇干擾,至少五起針對商用衛星通信(SATCOM)鏈路的敵對干擾事件被記錄在案。

  • 伊朗衛星干擾事件:近年來,伊朗持續干擾境外波斯語衛星電視信號,壓制近120個進入伊朗的波斯語衛星頻道(含境內外來源)。該干擾行動重點影響美國之音(VOA)與英國廣播公司(BBC),伊政府未正式承認責任。

欺騙

欺騙是一種電子攻擊形式,攻擊者通過模擬合法射頻信號誘騙目標鎖定虛假信號。攻擊者可偽造衛星下行鏈路信號,致使用戶鎖定偽信號並注入虛假數據;亦可偽造指令與控制上行鏈路信號以劫持衛星實施惡意操作。欺騙通常可逆,但若攻擊者控制衛星後致其損毀,則效應不可逆。

  • 防護手段:指令與控制上行鏈路信號加密是最佳防護(攻擊者需破解加密才能生成看似合法的信號)。全向天線因視場寬更易受欺騙,使用高指向性天線(屏蔽其他方向信號)可降低風險。

  • 歸因特徵:欺騙歸因難度中等(取決於攻擊模式)。與干擾不同,欺騙可通過使系統誤認偽信號為真信號,規避"信號丟失"警報。

案例: 

  • 2013年遊艇欺騙實驗:得克薩斯大學奧斯汀分校研究團隊使用公文包大小的欺騙裝置發射虛假GPS信號,成功使私人遊艇偏航數百米

網絡攻擊

網絡攻擊可用於截獲數據、篡改數據或惡意劫持系統控制權。與通過射頻信號干擾數據傳輸的電子攻擊不同,網絡攻擊直接針對數據本身及使用數據的系統。系統中的任何數據接口(包括衛星/地面站天線、連接地面站與地面網絡的有線線路)均為潛在入侵點。網絡攻擊對空間系統的效應涵蓋從數據丟失到大規模癱瘓,甚至可能導致衛星永久性損毀。

數據截獲/監控

數據截獲是一種通過衛星系統傳輸過程收集數據或監控數據流以識別活動模式的網絡攻擊。此類攻擊難以歸因,因黑客可通過代理服務器等手段隱藏身份。衛星運營商可能在攻擊發生時或事後均無察覺,但攻擊者可近實時確認成功。

案例:

  • 2009年伊拉克視頻截獲事件:揭露武裝分子使用商用軟件截獲並解密美軍偵察機衛星通信視頻流。由於部分美機未配備視頻流加密設備,武裝分子得以近實時窺探美軍監控畫面。

數據篡改

當攻擊者滲透系統並篡改數據以顯示虛假信息時,可能發生數據篡改。此類攻擊難以歸因(因黑客可成功隱藏身份),且可完全逆轉。同樣,衛星運營商可能在攻擊發生時無察覺。

控制劫持

網絡攻擊亦可用於劫持衛星控制權並執行指令。此類攻擊同樣難以歸因,若攻擊者完全控制衛星並執行不可逆指令,則效應不可逆。衛星運營商可能意識到攻擊但無法及時阻止。若目標衛星失效失控漂移,可能引發連帶損害。

案例:

  • NASA衛星控制劫持事件:美中經濟與安全審查委員會曾援引針對美國政府衛星指控系統的網絡攻擊案例。據其2011年報告,2008年NASA的Terra EOS衛星遭較成功攻擊——黑客於當年6月與10月兩次侵入衛星控制系統(分別持續2分鐘與9分鐘),但未執行任何指令。

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