空间电子对抗技术

空间电子对抗技术一、引言信息对抗作为军事革命的重要内容，日益受到各国军方和学者的重视。空间信息系统本身存在着脆弱的一面，一旦遭到干扰或破坏将对其以致命的打击，积极研制和发展以空间电子侦察与进攻为主体的空间信息对抗系统，是遏制强敌空间信息作战能力及对抗强敌空间力量最经济有效的手段，是对强敌实施不对称战略的“杀手锏”。发展我国的空间信息对抗力量将有着重要的意义。随着空间时代日益临近，获取空间优势和控制空间已经成为军事强国热衷追逐的目标。2004年美国空军颁布了《空间对抗作战条令》，强调要加强空间对抗。2005年，美国防部又公布了空军《转型飞行计划》，指出“若使敌方不能像美国及其盟国一样利用空间，就需要发展空间对抗系统”。2006年10月，新版《国家空间政策》竟公然宣称:“确保美国空间行动自由并拒止他人空间行动自由”。可见，虽然有和平利用空间国际公约的约束，但是空间军事化的步伐仍在不断加快，战争的烽火正逐渐燃向外层空间，电子对抗也必然从“陆、海、空”发展到“天”。本文主要从空间电子对抗的概念、攻防主要方式、空间信息对抗新技术发展研究三个方面进行综述。空间电子对抗的方式主要从天基系统、信息链路、支持和应用系统三个部分进行分析。空间信息对抗新技术发展研究主要以美国军方的技术为例进行分析。二、空间电子对抗的概念空间电子对抗是以电子对抗技术与空间技术结合为手段，为破坏敌方空间电子设备(系统)的使用效能，保护己方电子设备(系统)正常发挥效能而采取的各种措施和行动的总称，主要有五个方面的内容：第一是空间侦查、测量。是指采用卫星在空间获取军事情报，对军事目标进行识别、测量、跟踪、控制和打击评估等活动；第二是电子攻击。就是发射电磁波对空间电子武器进行干扰，破坏或削弱对方电子武器装备的功能；第三是欺骗。就是采用假目标或制造假信号对其进行欺骗；第四是摧毁。就是摧毁对方的电子设备，使其不能工作；第五是防护。就是在己方的电子武器装备上采取防护、加固、安全保障措施，使其功能得到保障，不会被对方破坏。空间电子对抗的对象是空间信息系统，包括天基系统、信息链路、支持和应用系统三部分。三、空间电子对抗的主要方式纵观近几场局部战争中，军事卫星承担了70%以上的战场通信任务、80%以上的战场侦察监视任务和几乎100%的气象保障任务。随着空间和电子技术的迅猛发展，针对空间系统的电子攻防正悄悄展开，空间电子对抗的发展有其现实的必要性和可行性。3．1空间电子攻击3.1.1对天基系统的攻击攻击天基载荷或运载平台，从而削弱或破坏其信息获取能力是空间电子攻击的最直接途径。攻击方式包括有源干扰和无源干扰。有源干扰通过电磁脉冲武器等发射或转发电磁能量，对空间信息系统中的电子设备进行压制和欺骗，使其阻塞或接收到虚假信息，破坏其正常工作;无源干扰主要通过“伴星”技术释放“空间箔条”、“空间烟雾”、“空间污染”等手段遮蔽或污染传感器，或利用涂料伪装、烟幕遮蔽及热量抑制等手段实施欺骗式干扰，破坏其天基目标的传感器、电子线路等，使其无法正常运行。3.1.2对信息链路的攻击空间信息系统依赖信息链路生存和发挥作用,攻击信息链路就可以破坏空间信息系统正常工作,主要包括:攻击上/下行链路、测控链路和星间链路:(1)攻击上/下行链路。特别是对硬限幅透明转发器的攻击,只要将足够的功率送入转发器就可破坏其正常工作。可采用升空设备与地面设备配合使用等手段设法使干扰设备工作在卫星天线视区内以对其上/下行链路进行干扰。(2)攻击测控链路。可以针对测控链路注入假信息,实现信息迷惑或伪装,使卫星不能接收地面指令,或通过发射遥控指令改变卫星运行状态,如使其偏离轨道、姿态翻转等。(3)攻击星间链路。星间链路通信通常在外层空间进行,大气衰减可以忽略,为此一般采用窄波束的微波、毫米波通信,地面的干扰机几乎无法干扰其通信。所以发展天基电子干扰系统,使天基干扰卫星运行于星间链路之间,这样就可以对星间链路进行有效干扰。3.1.3对支持和应用系统的攻击空间信息系统正常运行依赖于地面各种测量、通信、控制、处理设备的支持,如果对地面设备进行干扰、摧毁,就可以使其不能完成保障和应用功能,从而破坏空间系统的正常工作。其主要是攻击地面支持设备和应用系统的信息网络,通过攻击地面网络,达到破坏空间信息的目的,在卫星、测控站及地面终端的信息网络计算机中广泛应用。而网络本身存在着易受攻击性,这样通过注入计算机病毒入侵地面测控站主机或终端主机,不仅可以使这些机器无法正常运行,而且可以通过上行链路进入卫星转发器,从而干扰卫星的正常运行。3、2空间电子防御3．2.1对天基系统的防御由于航天器运行的特殊性，天基系统运行基本上是“可知”的，也是“无处可藏”的。对天基系统的防御，主要体现在事前快速攻击识别预警、事后应急快速响应和针对各种卫星加强防御3个方面。(1)事前快速攻击识别预警。在受到攻击前确切了解可能受到的攻击，是进行空间电子防御的有效选择。(2)针对各种卫星加强防御。具体防御措施有:采用星载假目标，是使反卫星攻击偏离真实卫星的“诱饵”，配置在卫星上，在需要时投放以模拟卫星雷达和光学特征的各种假目标，以及破坏或扰乱反卫星武器寻的系统的轻型光学或射频干扰系统;加固防护，加装用于对付激光攻击的反射表面、遮盖物和非吸波材料等，以及利用新型加固技术如限幅器、滤波器、法拉第简、波动抑制器，波导断流器等，对付高功率微波和中性粒子束武器攻击，减小攻击时受到的损伤;星座组网，如微小卫星星座与编队飞行，即使个别卫星遭到攻击，整个系统也不至于陷入瘫痪。(3)应急快速响应。空间系统的脆弱性是众所周知的，在战时必然受到敌方各种武器的攻击。除增加在轨备用卫星、部署具有交叉覆盖范围的多颗卫星外，还需要快速发射与在轨修复卫星技术，提高天基系统的再生能力。3.2.2对信息链路的防御对信息链路的防御是指运用各种抗干扰措施，确保航天器与地面支持系统以及航天器之间的信息传输正常进行。首先要采取各种技术手段对信息链路进行技术处理，增加信息链路抗干扰防御能力。对信息链路处理的具体技术措施有:(1)扩频抗干扰技术，通过扩大频带宽度，从而削弱噪声干扰。(2)多波束指向可控天线技术，根据战场形势的变化控制星上发射天线指向，使其波束覆盖范围随用户运动作相应变化。(3)自适应干扰对消技术，充分利用干扰与信号的差异，按某种准则来识别干扰，并且尽可能将干扰完全抵消。(4)数字调制解调技术和纠错编码技术，是把数据信号调制到更适合信号传输的频率上传输，利用数据冗余来提高数据传输的可靠性和抗干扰性。3.2.3对支持与应用系统的防御对地支持与应用系统的防御是指运用各种防御措施，确保己方空间力量使用的支持系统的安全对地面支持与应用系统的电子防御方法主要包括伪装防护、机动规避和加密防护。(1)伪装防护。现有的探测手段主要包括雷达探测和光学探测，对支持与应用系统伪装防护也主要是进行光学伪装防护和电磁伪装防护。一方面进行实体伪装;另一方面利用高技术材料进行电磁伪装，尽量减小电磁辐射面积。(2)机动规避。各种设施、设备小型化的发展趋势以及地面机动能力的提高，为地面支持系统实施机动创造了坚实的物质基础。机动不仅可以躲避敌侦察设备对地面支持系统的侦察，也可以避免敌武器系统的硬摧毁。(3)加密防护，是利用扩频、跳频技术和控制措施，降低敌人的截获率，提高地面支持与应用系统的网络信息安全，减少被窃取的概率。对信号加密处理，能有效防止敌方注入虚假信息削弱破坏支持与应用系统的功能，维持空间系统的正常运行。四、空间信息对抗新技术发展研究在常规空间信息对抗装备和技术得到进一步发展的同时，新概念空间信息防御和攻击装备和技术成为空间信息对抗发展的又一个新领域。4.1空间信息防御技术空间战技术研制和应用的重点是卫星系统的攻防对抗技术，各国国防部一直研究在航天器上装备自防护装置和提高其空间系统电子战能力的问题。在航天器上装备自防护装置的目的是为了提高航天器的空间系统电子战能力。美国已经采用或正在研究的防御性措施包括:激光致盲防护、抗辐射加固、微小卫星星座与编队飞行、轨道机动、伪装与隐身、驱散高空核爆射线、卫星自主运行和微小卫星为大型卫星护航等。美军防御性空间对抗方面近期的重点研制项目是空军的“快速攻击识别、探测与报告系统”(RAIDRS)。此外还有（1）研制用于微小卫星隐身的温控热电薄膜美国科学家正在研制一种名为“薄膜可变辐射电致变色装置”的新型热电薄膜技术，可用作微小卫星的“皮肤”。这种不足0.3mm厚、可以覆盖卫星表面的薄膜通过加载电荷的方式能在红外线与可见光谱下变色，从而达到控制辐射和温度的目的。作为一种新的卫星防护技术，美国计划2013年开始运行应。（2）分离模块组群航天器技术继续发展F6计划的目标是验证卫星结构的可行性和优势，传统上的“整体式”航天器将被无线联通的航天器模块组群所替代。F6项目一旦获得成功将改变当今军事航天结构，创造一个网络化的空间系统。F6项目所研究的技术能够增强空间系统的灵活性，极大地提升航天器的防护能力。（3）卫星抗干扰技术取得新突破卫星光通信能够实现大容量的高速通信，同时也能够避免常规的电子干扰技术对卫星通信链路的干扰，为通信链路防护提供一种有效的方法，但是该项技术仍然存在较大的挑战。4.2空间信息攻击技术近期，美国在空间进攻领域取得了新进展，主要体现在：继续探索多种具有空间对抗潜力的前沿技术；重新启动了天基导弹防御计划的研究；机载激光器研究取得重要进展；继续发展卫星链路干扰系统与快速全球打击系统。（1）实验卫星系统（XSS）项目2009财年，美国国防部为“实验卫星系统”的预算投资为2930万美元，该项目以原导弹防御局的克莱门汀－2（Clementine－2）项目为基础，美国空军预算显示，实验卫星系统计划与专门研究激光和微波武器的先进武器技术有关；而且，有关的卫星载荷计划包括对空间态势感知与进攻性/防御性空间对抗任务的研究，因此该计划可能发展成为天基动能/定向能反卫星计划。（2）自主纳卫星守卫者（ANGELS）项目自主纳卫星守卫者计划提供局部的空间态势感知能力，并为主卫星提供“异常特性描述”。美国空军2009财年的预算文件认为，应把该项目描述为“探测直接上升的或同轨道的飞行器”而开发的“主动及/或被动的威胁预警遥感器”。自主纳卫星守卫者项目所开发的能力也可能用于反卫星武器。（3）微卫星验证科学技术试验计划（MiDSTEP）项目2009财年微卫星验证科学技术试验计划的预算为800万美元，将研究先进技术、能力和空间环境特征。这些研究是验证用于高性能轻型微卫星一系列先进技术所需要的。其验证的机动能力可以为反卫星武器提供动力，同时使基于微型卫星的反卫星武器将更加难以被探测和跟踪。（4）微电空间推进（MEP）项目微电空间推进项目于2005年启动，旨在验证灵活、轻质量、高效、可升级的微推进系统，以催生新一代快速、长寿命、高灵活、高机动性的1～100kg的新卫星。该技术使卫星具有较高的机动能力，可用于直接命中并撞击毁伤目标卫星，或接近目标卫星后利用定向能载荷破坏目标卫星。4.3空间电子对抗系统技术趋于系统化在现在信息一体化的环境，单兵作战已经不能满足现代化指争的需要，这时，各国又都将目光投向了系统化式的防御技术。卫星的一体化一是用多颗小卫星组网形成系统来代替单颗大卫星，提高其生存和抗毁能力。开发以纳米卫星为主的新型微型卫星技术形成系统化防御措施。纳米卫星的特点是小而精，体积只有麻雀般大小，重量非常轻，用一枚小型火箭一次就可以发射数百及至上千颗这样的卫星。二是发展星上电子信息的互联技术研究，努力建成星间通信联络系统。在空间通信网络的发展中，发展星上链路和星上信号处理技术的研究，将使卫星成为空间数据交换中心，组成星间通信联络系统，从而尽可能减少与地面设施发射、接收的次数，以及对地面的依赖性，提高空间通信的抗干扰能力。4.4临近空间电子对抗技术进入人们的视野临近空间(nearspace)就是距地面20～100km所包含的空域，临近空间拥有着大气平流层区域(距地面18～55km的空域)、大气中间层区域(距地面55～85kin