S500对决“星链”美国超低轨道卫星发展及俄罗斯的反制路径①美国为何要发展超低轨道卫星 随着俄罗斯宣称他们的S500防空系统投入服役，这款在实弹测试当中曾经击毁弹道导弹，并且会对飞行高度低于500千米的低轨道卫星造成致命威胁的新式防空设备将很有可能对美国最新打造的超低轨道卫星情报网络构成致命威胁。而在俄罗斯明确表示将会对超低轨道卫星体系发出威胁的前提下，为什么美国还要继续他们的250千米超低轨道侦察、通信一体化卫星系统的发展呢？很显然，哪怕这套系统未来将要遭遇来自俄罗斯S500防空导弹的打击，也依旧会给美国带来更多的好处。只有这样，美国才会继续委托“超级地球观测者”这一企业对250千米级超低轨道卫星光学探测进行研发。那么，美国这一次研发的“魔鬼鱼”超低轨道卫星探测体系究竟能够给美国带来什么样的好处，才会让美国在明确了解俄罗斯S500防空体系拥有低空反卫星能力的前提下，继续对其进行研发呢？ 什么是超低轨道卫星 一般来说，距离地球表面高度不超过2000千米，或者每天至少环绕地球旋转超过11个周期的太空飞行物体，都被称作LEO,也就是低轨道卫星。全球绝大部分的人造天体，包括国际太空站、天空号、太空站、曾经的和平号太空站这样的著名太空设施，都可以算是在低轨道上运行。而飞行高度在300千米以下的太空飞行物体，通常会被人们称作超低轨道卫星。尽管早在20年前，也就是2000年左右，超低轨道卫星有过一段良好的发展时期，但由于超低轨道卫星需要长时间接触高层大气，因此位于300千米高度的超低轨道卫星需要承担近千倍于同步轨道卫星的大气阻力，且很容易遭受近地大气层当中原子氧的持续轰击，从而导致超低轨道卫星的寿命远比人们的预期要短。基于此，超低轨道卫星在经历过一个阶段的发展之后被人们放弃，直到现在再次被重拾起来，成为世界各大航天大国重新发展的目标。 为什么美国会选择重新发展超低轨道卫星 低轨道卫星可用的空间已经趋于饱和。现在的低轨道范围内各种各样的太空飞行器以及相对应的太空垃圾数量相当惊人，想要在这个范围内继续部署大量的卫星，会遭到其他国家认定本国在太空领域上利益受到严重侵害所造成的巨大阻力。 由于超低轨道的特性，在这一太空区间部署的卫星，拥有比低轨道卫星更强的工作效能。一枚部署在180千米高度的超低轨道间谍卫星，其拍摄的照片清晰度是位于900千米高度上同一型号间谍卫星的5倍。这意味着只要确保卫星的飞行高度足够低，或者极低的成本，就能让这些卫星拥有执行高分辨率照片拍摄的能力。因此，如果让位于低轨道工作区间的卫星在超低轨道上执行对应的作业任务，那么这些成本高昂的卫星能够做的事情实际上是非常多的。当然，由于成本降低，用建造一枚高成本低轨道卫星所需花费的钱，可以制造多枚同等性能的超低轨道卫星，这对于目前面临经济危机，不能花费太多的钱连续发射高性能卫星的美国来说，是非常重要的。 低轨道宇域对美国卫星来说不再安全。在美国试图通过部署大量卫星掌控低轨道空间的同时，包括中国和俄罗斯在内的其他一系列航天大国也开始试图从美国手中夺取对应的控制权，俄罗斯早在2014年5月就已经发射了多枚类型为“高度机密”的特种卫星，并在2021年4月公开了苏联时期研发的“shield-2”反卫星系统。2020年4月15日，俄罗斯又发射了型号可能为“Nudol-19”的反卫星／反导拦截弹，其秘密实验卫星也已经开始对美国的“KH-11”卫星进行同步跟踪作业。 在俄罗斯展开这一系列的反卫星试验以后，美国就可以确认，就算他们现在为自己的低轨道卫星提供武器装备，也无法确保本国卫星的安全，而武装卫星的普及，将会导致太空军备竞赛的产生。中美俄等国一旦在低轨道空间展开武装卫星大战，该区域的太空碎片数量就会以几近失控的方式增加，这对于美国来说，绝对不是什么好消息。 超低轨道卫星的工作远高于低轨道卫星。在SpaceX公司为“星链计划”发射卫星的时候，马斯克果断地采用了一箭40星，甚至一箭60星的发射方式来为“星链计划”补充卫星。“星链计划”完成后，一个拥有12000枚卫星的庞大通信网络将会被组建，这意味着马斯克为“星链计划”研发和发射的一系列卫星相比于那些位于低轨道上的卫星有着更低的成本。哪怕“星链计划”所使用的12000枚卫星构成的通信网络受到了由太阳风暴、他国打击、太空碎片等一系列原因所导致的大规模毁损和破坏，马斯克也同样可以借助这些卫星相对低廉的生产成本，以及“猎鹰”系列可复用火箭低廉的发射费用来确保他们以最高的速度和最低量的费用重新让“星链计划”的通信网络恢复正常状态。这对于目前经济严重紧张，不能连续发射制造成本和发射成本同样双高的低轨道通信卫星或者军事侦察用途卫星的美国来说，是个非常不错的好消息。 相比于低轨道，超低轨道拥有着更高的太空碎片清理效能。正如上文所说，在超低轨道上，高层大气的阻力是同步轨道的1000倍，这意味着倘若有卫星失控或者被摧毁，失控的卫星和太空碎片将会更快地失速，并且坠入地球大气层，所以，低于300千米高度的超低轨道相对于现在布满了大量不明卫星残骸、西福特针（上世纪60年代，美国向太空发射了4.8亿根铜针）等各种危险物品的低轨道空域来说是非常安全的。倘若美国的卫星在300千米以下的轨道上被俄罗斯等国家的反轨道系统直接打成太空垃圾，那么其产生的轨道碎片在这超低轨道上的活动时间是绝对不会超过半年的。 把目光转向超低轨道上的国家，并不只有美国一个。俄罗斯的超低轨道光学侦察卫星、欧洲各国的“重力场和稳定洋流探测器”、日本的SLATS卫星、中国的“鸿雁计划”，这一系列卫星计划的公开，不仅是对超低轨道卫星能力的展现，也同样意味着这些国家在未来将会成为美国的竞争对手。如果美国不能在超低轨道卫星的研发和生产上加一把劲，那么在300千米以下的轨道控制权被占据后，美国就没有办法继续在超低轨道卫星的研发上夺得先机了。因此，美国不仅需要研究和发展自己的超低轨道卫星技术，而且还需要有着足够快的动作，才能确保在对手的太空技术与自己相近甚至相同的前提下，确保本国制宇权依旧能够得到充分保证。 为什么美国需要超低轨道侦察卫星 在日本、俄罗斯、中国以及其他同样具备超低轨道卫星研发和生产能力的国家，各联盟开始陆续进场的前提下，超低空轨道资源的供应已经非常紧张。尽管马斯克的“星链计划”让美国在获取超低空轨道资源的行动中获得领先优势，但这并不意味着这套系统就能完全满足美国军方的需求。马斯克的“星链计划”是一套商用卫星系统，尽管美国军方能够通过“作为客户”这一方式来使用“星链计划”的通信资源，但如果只有通信网络对于美军来说是完全不够的，在其他国家同样拥有超低轨道卫星研发和生产能力的前提下，美国必须令他们的超低轨道卫星网络同时具备侦察、通信、电子战以及足够强大的抗打击能力，才能确保美军在未来的制宇权争夺当中取得先机。而在马斯克的“星链计划”必须受到自身“商业系统”制约而不可能为美军提供军事用途服务的前提下，美国必须自行研发对应的侦察和电子战用卫星，才能确保他们的超低轨道卫星系统在面对他国的同类系统，以及反卫星打击武器系统的攻击下依旧拥有足够强大的生存和作战能力。尤其是在美军发现他们最为先进的RQ-180战术侦察机在对伊朗的侦察行动中被骗落地面并且被俘虏之后，“全球鹰”这样的战场无人机对于他们来说已经不再绝对可靠，美国需要一套全新的战场即时侦察和通信系统，来确保RQ-180或者RQ-4A等战场战术或者战略无人机无法对战区进行跟踪和监视。而在有人驾驶预警机因遭到致命威胁而不能靠近战场，确保前线指挥部获得目标区域关键情报的时候，超低轨道光学成像卫星或者雷达侦察卫星就成了美国战术和战略情报部门未来针对关键目标获取最新情报的最好武器。 为什么是250千米 那么，在这个前提下，美国为什么会选择将超低轨道卫星的部署高度控制在250千米，而不是268千米或者是180千米？尤其是将卫星的高度控制在180千米以上的时候，不仅会让卫星相对于250千米高度上的同类来说拥有更好的数据传输能力，还能让原本在250千米高度上能够进行0. 3米分辨率的探测系统达到0. 2米分辨率或者更高的程度。然而为什么美国不这么做？ 这个问题，或许与星链系统的40多枚卫星在发射过程当中遭遇地磁暴而集体坠毁这件事联系十分紧密，而这些卫星坠毁的原因很可能是地球磁暴问题导致了低于250千米高度的大气层发生不可预知的扰动，从而导致了这一系列在210千米高度处与火箭分离，并且未来得及使用自己的电推力发动机提升轨道至550千米高度的星链卫星全部坠毁。因此，美国判定250千米，是他们的卫星能够抵达的最低大气安全高度。 在通过一系列技术参考、分析之后，美国得出了结论 在通过对“星链计划”的分析，以及看到俄罗斯、中国、日本和欧盟成员国等一系列具备相对应能力的国家的行动之后，美国研发和生产超低轨道光学侦察卫星，并不仅仅只是确保借助超低轨道卫星网络向美国战术单位传递实时卫星图像的能力，同样也是对高度为250千米的超低卫星轨道的争夺。