1、太空态势感知系统原理
航天测控与运控实现了对卫星运行的管理和控制，然而随着太空中运行的卫星数量迅速增长，仅仅依靠航天测控和运控系统已经无法保障航天器在轨运行的安全。这是由于测控与运控只能实现对合作目标（己方的卫星）的探测与管理，而无法知道非合作目标（他国卫星）的运行状态，无法保证己方卫星轨道运行过程中不会与其他目标发生碰撞。而对非合作目标的探测、跟踪和识别，是由一套独立的系统——太空态势感知系统完成的。实际上，随着航天技术的发展，太空在政治、军事、经济等领域的战略地位日益提高，太空态势感知作为太空信息的获取手段，是实现太空控制的前提和基础，对太空安全具有重要意义。各国都把发展太空态势感知系统、提高太空态势感知能力作为增强本国太空安全和国防实力的重要途径，进而推动了太空态势感知不断向更高层次发展。
1.1 太空态势感知概念
太空态势感知的概念是美军为综合其在太空探测领域已有的优势，在导弹预警、太空目标监视、太空环境监测和情报信息系统的基础上提出来的。2001年，美国空军在其发布的《太空作战》条令中首先提出并使用了太空态势感知这一概念。
1.1.1 太空态势感知定义
美军自2001年提出太空态势感知的概念（见图11.1）以来，不断地对其定义进行修改，这代表了美军对太空态势感知认知的不断加深。最新的太空态势感知概念出现在美国空军2012年6月颁布的《太空作战》条令中，认为“太空态势感知是对于太空作战所依赖的太空环境和作战环境，以及在全面冲突中我方和敌方太空力量的一切要素、行动和活动的当前情况的认知和未来的预测。”如图11.1所示，太空态势感知关注于太空域，包含了情报、监视与侦察（ISR）以及太空环境监测、太空预警等相关要素，通过整合从所有渠道获得的情报来表现针对己方太空能力的外来威胁。太空态势感知是完成其他所有太空控制任务的推动者或基础，所以它是太空控制的关键部分。
需要注意的是，从这一条令开始，美军将太空态势感知的英文由Space Situation Aware-ness调整为Space SituationalAwareness，从语义上来说更加强调了过程，意味着美军将太空态势感知视为一种作战行动。
图1.1 美军太空态势感知概念示意图
2018年，美军在其作战条令中明确提出了太空域的概念，明确将太空作为一个作战领域。2019年10月4日，美国空军航天司令部发布通知，要求用新的术语“天域感知”（Space Domain Awareness, SDA）代替“太空态势感知”。2020年8月10日，美国天军公开发布了首部太空顶层出版物《天权》，将“天域感知”作为五大核心能力之一，首次进行了较为详细的描述，认为“天域感知包括有效识别、特征化和理解与太空领域有关的任何因素，这些因素可能影响太空作战，从而影响国家的安全、经济或环境。天域感知利用情报、监视、侦察、环境监测和数据共享安排的专用子集数据，为操作人员和决策者提供对影响领域行动的所有因素和行为者（包括友军、敌人和第三方）的及时描述。”
我国对太空态势感知的研究起步较晚。2012年，原中国人民解放军装备学院（现中国人民解放军战略支援部队航天工程大学）根据教学需要对太空态势感知进行了一些理论研究，在《空间态势感知导论》这本教材中对其进行了定义，认为“空间态势感知，是通过空间目标监视、导弹预警、空间环境监测以及情报信息获取与分析等途径，对太空各种客观条件的状态和变化趋势进行认知和利用。”随着2017年我国成立了专门从事太空态势感知的部门，在实践过程中对太空态势感知的研究不断深化。当前，我们将太空态势感知定义为：“联合使用天、地基感知力量，准确掌握和描述在太空、正在进入太空、准备进入太空或有可能进入太空的目标、事件、环境，以及与之关联的活动的动态变化情况。”这一定义指出太空态势感知的对象包括在太空、正在进入太空、准备进入太空或有可能进入太空的目标、事件、环境，以及与之关联的活动的动态变化情况；太空态势感知的目的是对这些对象进行准确掌握和描述。
1.1.2 太空态势感知对象
太空域的物理维度包括轨道环境和在该域内运行的航天器以及各种碎片，要求及时了解太空气象、光照条件和引力结构，保持对航天器在太空域内轨道运行的认识以及与任务相关的所有细节。通俗地理解，就是要解决在太空中“有什么”“在哪里”“是谁的”“是什么”“能干什么”“在干什么”“状态如何”以及“趋势如何”等问题。
在物理维度，太空态势感知的对象主要包括太空环境和太空目标两大类。太空环境主要是指距离地面100～65000km范围内的地球外围空间内的各种环境。人们通常认为太空环境近似真空，实际上，航天器轨道上包含了很多可能对航天器造成不利影响的太空环境因素，比如真空环境、中性大气环境、等离子体环境、辐射环境等。每种环境因素都可能与航天器表面或内部设备产生各种相互作用。如果不能有效地预见这些作用的潜在危害，就可能会严重影响航天器执行任务的效果，甚至造成致命故障。
太空环境会对航天系统、通信导航系统以及地面技术系统造成影响。比如对运行在复杂太空环境中的航天器来说，太空环境效应会严重威胁航天器的安全，大气阻力的存在则决定了航天器的轨道寿命；对于通信导航系统来说，电离层的扰动会产生严重影响，甚至造成短波通信中断、导航失准失效等；严重的太空环境事件还会对地面技术系统产生影响，造成电力系统中断、影响极地航线安全等。
从太空态势感知的角度，按照目标的可探测跟踪程度以及威胁程度的不同，又可以将轨道目标划分为编目目标、风险目标以及微小碎片三类。编目目标一般指直径大于10cm的太空目标。这些目标由于尺寸较大，能够被地面的雷达或光学设备探测并跟踪，通过编目管理可以准确预报其轨道，因此能够进行主动规避。风险目标是指尺寸在1～10cm的碎片，其由于超出了地面监视设备的能力而无法被探测或持续跟踪，处于失控状态。这些碎片一旦与航天器碰撞，可以穿透航天器防护层，对航天器结构造成破坏甚至导致解体，所以称其为风险目标。微小碎片是指太空中存在的大量的毫米量级或更小的碎片，主要是航天器脱落的表面涂料、解体事件产生的微小碎片、航天器发动机喷射物等，数量巨大，但由于尺寸很小不至于对航天器造成结构性损害，但有可能破坏易损表面（如光学镜头），长期碰撞也会造成累积影响。据统计估算，当前在地球轨道上这种无法观测的微小碎片的总数可能达到50亿～60亿个。
节点和链路是网络维度的基本组成。节点是能够创建、处理、接收或发送数据的太空架构的基本要素，任务地面系统、控制天线、用户设备、太空观测站点和航天器有效载荷是关键太空域节点的例子。链路在节点之间传输数据，除了地面网络外，电磁频谱（EMS）是所有太空架构的重要环节。轨道航天器数据下行、接收命令并通过EMS传输遥测。此外，主动和被动EMS应用允许传感器监视、检测、跟踪和特征化驻留太空的物体。由于远程操作的普及，EMS是实现太空域控制和开发的主要途径。天域感知对网络维度的认识必须包括使轨道飞行和信息能够在太空域中、从太空域和向太空域内移动的链路和节点。这包括电磁频谱空间链接的频率、位置、访问和功率以及跨太空架构传输信息所需的物理和逻辑路径。天域感知提供了对网络维度中关键冗余和阻塞点的深入了解。
太空域的认知维度包括传递、接收、综合、分析、报告、决定和对来自太空域的信息采取行动的人的感知和心理过程。从根本上来说，太空系统是扩展个人或群体在太空域中、从太空域执行任务的工具。太空系统不是静态系统，而是由思维主体设计、使用和开发的。所有这些相关联的过程，形成和定义了太空域中的人类活动的认知组成部分。
性、置信度、落点精度、目指精度等信息；支撑反导拦截战术行动，重点提供目指精度、预计拦截时间和拦截位置等信息。
2. 对来袭常/核弹道导弹进行战略预警
联合使用天地基预警装备进行预警探测，实现早期预警、全程跟踪、准确研判、精密引导和效果评估，通过情报信息的搜集与印证，提高战略预警的可靠性和时效性。对疑似携带核弹头的弹道导弹，导弹预警系统需要结合交战规则、发射位置、目标型号、发射规模、攻击位置等信息提供基于技术观测的核威胁研判信息，为战略核反击决策提供支撑；同时，对反击武器进行全程跟踪监视，并提供反击效果信息。
3. 对国内外航天发射进行预警监测
国内外航天发射事件通常情报可靠，发射情况相对简单。在监测国内外航天发射事件时，弹道导弹战略预警部队必须坚持“全面掌握，作战优先”的原则，合理分配调度资源，对国内外航天发射事件进行探测掌握。
4. 对国内武器试验进行预警监测
国内导弹试验通常为合作目标，可提前获取弹道导弹飞行试验测控技术方案，掌握弹头/弹体的外形尺寸、材质、红外辐射、电磁散射特性和弹道特性等数据。弹道导弹战略预警部队指挥所需要根据已获取情报，按照实战要求进行组织实施，严密制订作战方案，充分利用弹道导弹试验，开展战略预警体系试验验证工作，改进战略预警体系作战效能，推进战略预警体系建设。
5. 对国外武器试验进行预警监测
国外弹道导弹武器试验通常密级较高，弹道导弹战略预警部队在进行情报搜集时，应密切关注外军联合军演活动，国外设置禁航区、禁飞区等情报信息，分析研判国外武器试验活动，或是处置突发预警情况。对国外弹道导弹武器试验活动进行预警监测时，应结合情报信息，迅速研判目标发射情况，积累目标特性，检验战略预警作战效能。
来源：系统技术交流
