科研外电文摘(1):The move from survivability to resilience

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本文原载于 2018 年 4 月 23 日刊《太空新闻》杂志评论版。

如今美国已然高度依赖天基能力。各类天基系统执行的任务,既服务于民众日常生活,也是国防作战的核心支撑。这些任务必须能够抵御蓄意攻击(含可逆性与不可逆性攻击),以及空间碎片、无意干扰等非故意威胁。面对轨道碎片引发的意外事故,或是蓄意敌对势力的打击,我们能采取的应对手段十分有限。以当前技术水平,敌方完全可以摧毁我方天基系统的关键节点。对这类对手而言,价值高昂的系统节点更是理想打击目标 —— 从成本博弈角度,以及实现拒止、扰乱、削弱、操控乃至彻底摧毁对手作战能力的效果来看,打击高价值节点的收益都极大。

因此,美国正着力提升各类核心天基任务的韧性。当下,下一代天基系统发展也正处在关键转折点。倘若此刻不做出变革,未来十到二十年都不会再有第二次机会。若为维持现状而拖延转型,或将酿成严重后果。此外,“韧性” 并非一时兴起的流行概念,而是发展重心与战略层面的实质性转变,和传统的 “生存能力” 也绝非换一种说法而已。现将这两个核心概念释义如下:

生存能力:指单个系统节点、卫星或有效载荷遭受攻击后,仍可作为星座中独立单元继续运行的能力。

韧性:指任务体系在一个或多个节点、卫星、地面设施损毁后,依旧能够维持运转(性能或有所下降)的能力。即便原有系统与任务架构受损,也可依托外部补充能力保障任务持续开展。

生存能力对应的发展方向

  1. 强化防护(兼顾设备寿命与瞬时辐射防护)
  2. 提升机动能力
  3. 主动防御
  4. 被动防御
  5. 抗干扰能力
  6. 网络安全加固与防护
  7. 抵御激光致眩及激光摧毁攻击

韧性对应的发展方向

  1. 系统分布式架构
  2. 控制成本,实现设备备用与系统冗余(规模化部署)
  3. 跨任务、跨系统互联互通(功能多样化)
  4. 快速响应发射、短周期周转能力
  5. 星座高密度部署(规模化部署)
  6. 快速融入新兴技术
  7. 系统快速重建

部分机构在推进韧性建设时,片面将其理解为进一步强化生存能力、抬高生存能力指标。这种认知误区,会让真正的韧性建设战略被束之高阁。如果对每一个系统节点、卫星的生存能力提出严苛要求,不仅会拉长研发周期、推高成本,也直接违背了韧性建设的核心目标。而且单纯依靠提升生存能力的应对方式,在实战对抗中的效果,往往不如以韧性为核心的体系化方案。

诚然,生存能力是韧性的组成部分。在美国国防部的韧性分类体系中,生存能力归为六大韧性要素里的 “防护” 范畴。但建设目标绝非一味拔高生存能力,而是全面提升体系韧性。事实上,将生存能力纳入韧性框架,是为了从整体成本与任务韧性的全局角度,综合评估其效益、成本和进度影响。如果为提升单个节点的生存能力投入巨额资金、拖延系统入轨进度,且该节点最终仍会被敌方摧毁,那么过度强化生存能力反而会削弱体系韧性。

一味偏重生存能力,会让系统造价居高不下,无法实现低成本部署,自然也就谈不上构建韧性体系。针对瞬时辐射进行核加固并非无法实现,但商用卫星平台厂商不会为全系列产品追加这类防护成本,这就导致商用平台彻底无法使用。一旦硬性要求瞬时辐射防护,商用现货产品的成本优势将荡然无存,行业竞争也会大幅萎缩,最终彻底阻碍任务韧性建设,也难以探索出高性价比的有效解决方案。高层领导层亟需就此展开研讨,明确正确发展方向。如果想要降低成本、控制风险、缩短周期,并大规模普及商用卫星平台,就必须妥善解决瞬时辐射防护相关问题。

二者之间需要找到平衡。完全忽视生存能力并不可取,但绝不能将其与韧性混为一谈。制定规划时,必须在以任务韧性为优先的前提下,统筹权衡生存能力的各项指标。我们的核心目标是:即便部分节点、卫星损毁,也能在一定程度上保障任务持续运转,而这一目标主要依靠韧性体系实现。合理运用韧性理念,有针对性地提升生存能力(尤其应对非动能打击),既能避免工期无端延长,也可有效控制成本。

在着力打造高韧性任务体系的同时,我们还需认清一点:卫星超长服役寿命(超过七年),会制约体系韧性、成本控制,也不利于快速迭代应用新技术。

任务效能与目标达成始终是第一要务,而 “韧性” 现已成为所有天基系统并列首要的核心目标。与此同时,其他发展目标也不能被忽视:第二大目标是控制成本,包括缩短研发周期;第三是规模化部署;第四是快速应用新技术。分布式架构、设备备用、快速重建、快速响应发射,也都将是未来天基系统的核心特性。

本文作者汤姆・塔夫・塔弗尼是美国空军退役少将,曾任美国空军太空司令部副司令。他曾任职于航天导弹系统中心与太空司令部顾问委员会,参与过装备采购及发射系统评审工作。

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