導讀：美國太空發展局（SDA）負責定義和掌控美國未來的威脅驅動型空間能力架構，並加快發展和部署新的軍事空間能力，以確保美國在太空國防領域的軍事技術優勢。為了完成這一使命，SDA正在建設國防空間體系架構（NDSA），以統一和整合美國的下一代空間能力。

　　一、國防空間體系架構（NDSA）概況

　　美國太空發展局（SDA）被公認為美國國防部太空能力獲取的建設性推手。SDA的使命不是捍衛現有的“產品線”，而是擾亂它們，不受國防部現有研究、開發和採購組織的文化和流程的束縛。SDA旨在為所有軍事部門提供作戰能力，更確切地說，美國陸軍是空間的最大用戶，海軍是第二大用戶。

　　美國國防部過去在類似的模式方面取得了相當大的成功。例如，其國防高級研究計劃局（DARPA）的成立並不是為了響應已有規定的要求，而是為了開發技術來解決標準流程無法解決的問題。正如今天的許多關鍵技術和系統——如全球定位系統、無人駕駛的航空偵察機、隱形飛機——最初被軍隊拒絕一樣，太空發展局（SDA）負責通過尚未被所有人接受的新穎架構提供新的能力。SDA將是一個試點項目，展示如何通過快速、頻繁地交付更新和升級，將新系統納入國家安全太空事業。這種新模式將成為激活美國國防創造力的鑰匙。

　　具體來說，SDA負責定義和監控美國國防部未來的威脅驅動型空間能力架構，並加快發展和部署新的軍事空間能力，以確保美國在太空國防領域的軍事技術優勢。為了完成這一使命，SDA正在建設國防空間體系架構（NDSA），以統一和整合美國的下一代空間能力。SDA將其架構組織成為“能力層”，所有這些層都要基於由體形相對較小的量產衛星和戰術有效載荷軟硬件所構建的全球數據和通信傳輸的可用性。NDSA通過（主要在）低地球軌道上的擴散性空間架構，提供具有彈性的軍事傳感和數據傳輸能力。

　　SDA通過國防空間體系架構（NDSA）的開發、部署和運行，迅速向美軍聯合作戰人員提供所需的天基能力以支持地面任務。SDA利用了一種獨特的商業模式，該模式重視速度和成本效益，並利用商業的發展來實現激增的空間軍事能力體系架構並增強其彈性。作為對時間和成本的關注的一部分，SDA希望為其計劃送入軌道的衛星建立一個“市場”。SDA會採購很多這樣的衛星並定期發射。該機構官員預計，這種衛星市場將導致許多供應商定期更新他們的最新技術，並且許多供應商將擁有兼容的技術。在國防空間體系架構（NDSA）建設期間，SDA將採用螺旋式開發方法，每兩年按時交付一批最低限度的可行產品，並且隨着威脅的發展為未來幾代人不斷增加能力。

　　SDA目前正在開發和部署“0期”或稱“作戰人員沉浸期”部分的初始能力套件，包括運輸、跟蹤、戰鬥管理、監管和支持多個環節。SDA還在準備NDSA“1期”亦即“初始作戰能力期”，旨在為多名作戰人員任務提供區域持續能力，作為通用聯合全域指揮控制（CJADC2）的主幹，實現：①低延遲數據傳輸；②傳感器到射手的連接；③直接到武器的連接。

　　二、國防空間體系架構的發展願景

　　國防空間體系架構（NDSA）的總體目標是實現對地面與海面時間敏感目標的超視距瞄準，以及對高超聲速和先進導彈威脅的預警和跟蹤。換句話說，國防空間體系架構（NDSA）將作為美軍現有衛星網絡的備份衛星網絡，通過在低地球軌道（最高2000千米）部署數百顆小型衛星以提供基於軍事通信的一切能力：包括定位、導航和授時（PNT）；進行導彈預警和跟蹤；以及對地面/海面目標進行成像。

　　國防空間體系架構功能層示意圖

　　國防空間體系架構（NDSA）主要由以下功能層組成：

　　相比之下，目前的美國軍事衛星星座由大型的、價格昂貴的、位於地球同步軌道（約36000千米）的衛星組成，美參聯會副主席約翰·海頓將軍形容它們為“對手眼中又大、又肥、又多汁的目標（big， fat， juicy targets，讓人垂涎）”，是戰事一起時至關重要卻又難以保全的軍事資產。

　　1、傳輸層衛星是實現JADC2的骨幹網絡

　　根據前美國國防部長馬克·埃斯珀（Mark Esper）在2020年5月發布的命令，傳輸層星座將由300到500顆衛星組成，旨在形成“主幹”通信網絡，最終所有國防部指揮和控制（C2）系統都將鏈接到該網絡，以實現聯合全域指揮和控制（JADC2）。包括：空軍的“先進戰鬥管理系統”（ABMS）---該系統不研發新的衛星，而是研發可互聯包括衛星在內的不同傳感器的聯網技術；陸軍的TITAN移動地面站---其目的是將來自多個ISR衛星的數據融合到戰場指揮官的通用作戰圖像；海軍的“海軍綜合火控-防空”（NIFC-CA）系統---可將機載傳感器平台與水面艦艇相連接，如E-2D預警機、F-35C戰鬥機等發現敵機或導彈後，可將數據傳輸到“宙斯盾”艦、並由艦艇發射防空導彈進行攻擊。

　　每個軍種都有自己的方式來整合JADC2，本質上，JADC2隻是一種確保它們都有相同的網絡基礎設施來相互交談的方式。SDA負責人德里克·圖尼爾（Derek Tournear）表示，傳輸層就像是骨架，是實現讓一切互相聯繫互相通信的基礎。傳輸層衛星通過激光鏈路互聯，可直接與地面上的最終用戶進行高帶寬、低延遲的通信，併兼容美軍現有戰術數據鏈路如Link-16數據鏈以及情報部門使用的“綜合廣播系統”（IBS），“不需要用戶購買新通信系統，傳輸層衛星可實現所有通信系統的互聯”。一旦傳輸層1期衛星啟動並開始工作後，可提供低延遲的數據連接、直接向武器提供數據，並將數據分發給戰區。

　　2、跟蹤層衛星可探測高超聲速導彈

　　傳輸層可能是SDA計劃中最關鍵的星座，但該機構的另一個焦點是導彈警告和跟蹤。SDA的跟蹤層（Tracking Layer）將使用低地球軌道衛星來補充國防部為數不多且極其昂貴的天基紅外系統衛星（SBIRS）以及後續的下一代過頂持續紅外系統（Next-Gen OPIR）衛星。SDA正在發展一種寬視場（WFoV）紅外傳感器來補充導彈防禦局的中等視場HBTSS空間傳感器，這樣它們就可以一起更好地探測和跟蹤彈道導彈以及飛行中的高超聲速巡航導彈，實現對大氣層中機動飛行的高超聲速導彈進行天基遠程跟蹤。

　　跟蹤層衛星是“國防太空體系架構”中的三個傳感器星座之一，其他還包括用於探測和跟蹤地面目標的監管層，以及進行包括地月空間在內的太空域態勢感知的威懾層。

　　跟蹤層衛星概念圖

　　國防空間體系架構（NDSA）1期中的導彈預警/跟蹤衛星將提供：高超聲速助推滑翔武器和其他先進導彈威脅的探測信息；目標瞄準數據；並直接與指揮控制交戰管理與通信（C2BMC）系統進行通信。太空發展局（SDA）於2020年10月授予SpaceX公司（1.49億美元）和L3哈里斯公司（1.94億美元）合同，分別為跟蹤層0期製造四顆衛星。美國導彈防禦局（MDA）於2021年1月22日授予L3哈里斯公司（1.21億美元）和諾斯羅普·格魯曼公司（1.55億美元）的合同各自開發一顆衛星，為跟蹤層承載“高超聲速與彈道導彈天基傳感器”（HBTSS）中層視場，這些衛星也有望在2023年進入軌道。

　　太空發展局（SDA）官員稱尚不能確定這種寬視野傳感器能否形成足夠高質量的跟蹤數據。到2022年底，配備SDA寬視場傳感器的8顆0期（Tranche 0）衛星將發射到地球低軌道；2023年，導彈防禦局（MDA）計劃將使用中視場傳感器的2顆衛星發射到近地軌道，由20個通信中繼和數據處理衛星輔助的0期星座將提供有限預警能力，並驗證傳感器是否按設計工作。

　　3、監管層衛星SDA將與NRO合作發展

　　SDA不一定要開發和部署NDSA的所有能力，而是要在國防部內協調這些努力，並在提供集成架構的同時填補能力空白。對於監控地面目標的監管層，太空發展局（SDA）並沒有計劃研發新的衛星，只是涉及到如何將現有的衛星（包括商業成像衛星和由美國國家偵察局運營的間諜衛星）鏈接到該機構的傳輸層衛星，實現對時間敏感目標的探測與跟蹤，為作戰人員提供近實時的地面目標跟蹤和目標瞄準信息。

　　目前，美國太空發展局（SDA）和國家偵察局（NRO）正在討論如何將圖像從間諜衛星更快地轉移到作戰人員手中，兩家機構正在制定共同路線圖以實現間諜衛星與傳輸層衛星的集成。SDA的計劃是將來自NRO成像衛星的數據與從商業衛星成像服務提供商收集的數據結合起來，再通過被SDA稱之為其國防空間體系架構的“監管層”（Custody Layer），為作戰人員提供近實時地面目標跟蹤和瞄準信息。一種選擇是開發星間光學鏈路，將NRO間諜衛星直接與SDA的數據傳輸層星座進行連接；另一種則是較為複雜的“彎路”解決方案，將NRO圖像下行到地面控制中心，將其與商業衛星的圖像進行集成，然後將合併的數據上傳到SDA的傳輸層，然後再下行到用戶。

　　監管層背後的基本原理是需要速度，以及將目標數據直接傳輸到陸基、海基和空基武器系統的能力。鑑於NRO是一個情報組織，其主要客戶是美國國家安全局（NSA）和國家地理空間情報局（NGA），其工作是回答情報界的問題，即國家做出決策所需的戰略規劃。那才是NRO的任務。因此，NRO會收集大量數據，包括來自商業衛星和他們自己衛星的大量數據。而SDA是一個軍事組織，其任務是試圖回答戰術性問題：“如何獲得武器平台的實際火力控制或瞄準解決方案？”所以，這意味着NRO將專注於獲取“最多”的（數量最多、質量最高）的數據，這樣他們就可以把這些數據提供給人們進行分析；而SDA更注重及時性，專注於如何儘快將數據傳輸到武器平台。

　　對於監管層，太空發展局（SDA）將依靠美國陸軍、空軍和其他任務夥伴機構來建造ISR衛星以提供超視距瞄準能力。在0期，太空發展局（SDA）正在努力證明，它可以將數據從任務合作夥伴轉移到地面：將合作夥伴的數據直接發送回SDA的傳輸層衛星，然後通過網狀網絡將數據發送到其他感興趣的地區。“例如，如果陸軍有一個TITAN地面站，並且位於德國，他們可以將數據下載到德國的該系統，將其發送回傳輸層，然後衛星將在運輸系統中使用它，通過Link 16數據鏈傳給印太戰區的一架F-35。這就是我們在0期要驗證的內容。”SDA主管德里克·圖尼爾（Derek Tournear）稱。

　　三、國防空間體系架構的階段目標

　　0期（2022財年~2023財年）目標是使用最低可行產品展示該架構在成本、進度和擴展能力等方面的可行性，實現超視距瞄準和先進導彈探測跟蹤等。

　　1期（2024財年）目標是形成初始作戰能力，實現區域性的不間斷的戰術數據鏈路、先進導彈探測和超視距瞄準。

　　2期（2026財年）目標是實現1期中所有能力的全球性不間斷，其中包含從0期運營中吸取的經驗。

　　3期（2028財年）目標是對2期能力進行升級，包括提高導彈跟蹤靈敏度、超視距瞄準能力、定位導航授時能力、藍/綠激光通信能力和受保護射頻通信能力。

　　4期（2030財年）目標是對某些層的能力進行持續升級。

　　國防空間體系架構的階段目標

　　國防空間體系架構的能力發展路線圖

　　小結

　　美國太空發展局（SDA）支持美國國家安全空間戰略和國防戰略。這些戰略確定了美國天基力量向更具彈性的太空體繫結構轉變的要求，同時加強了太空中的威懾和作戰選擇。SDA的目標是幫助美國國防部培育一個新的發展環境，使國防部的空間力量發展過程能夠更好地響應未來國家安全空間架構的需求。這一目標的核心是生產和運營一個激增的通信衛星組織，該種組織能夠滿足新空間架構重點，即通過提高彈性和任務響應能力來增加空間作戰支持。

　　新美國國家安全空間戰略和國防戰略都是為了應對不斷演變的威脅。這一想法是通過更具彈性（可激增）和更加分離（分布廣）的架構來實現的。空間架構的分類則是通過增加目標的數量和多樣性來提高執行任務期間的生存能力。空間架構的分解通過平衡成本、進度和性能來提高彈性，從而提高美國太空資產的靈活性和生存能力。此外，它旨在避免威脅，確保生存率，並在需要時加快重建。

　　美國國防部已經判定，在整個空間架構中擴展各種任務功能是發展未來國防空間體系架構（NDSA）的最具成本效益的手段。這些商用航天器在各種功能方面的競爭對於達到國防部預期的成本效益水平至關重要。太空發展局（SDA）所面臨的挑戰是建設和驗證發展進程，以及如何在一個比之前大型國防空間系統採辦快得多的時間框架內迅速部署新能力。這一過程需要商業能力的開發應用和配合，成功完成這一挑戰需要各個供應商的空間飛行器和傳感器之間具有比以前更高程度的互操作性。

　　國防空間體系架構（NDSA）將是美國太空作戰能力建設的一項重大事項，完成這一架構絕非易事。但是SDA跟NDSA的優先任務就是保持進度並儘快向作戰人員交付能力。SDA的觀念就是，無論一個項目或平台有多好，有多實惠，如果在需要的時候它沒有出現，那麼它就毫無價值。因此SDA必定會全力執行時間表，確保按時獲得這些能力。