【华西军工】行业动态报告:“星链”+无人机——“马赛克战”雏形显现

【华西军工】行业动态报告:“星链”+无人机——“马赛克战”雏形显现
2022年05月22日 20:34 市场资讯

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今年3月31日,美国空军披露,F-35A战斗机在测试中成功使用“星链”卫星进行数据传输,速度比传统连接方式快30倍。此前,“星链”已经与美国军方进行了多次合作。

《解放军报》5月7日报道称,有专家推测,“星链”与无人机交叉互动,利用大数据和人脸识别技术,可能已介入乌对俄的有关军事行动。

英国《每日电讯报》称,在俄乌前线的小型无人机通过“星链”地面终端,将获取的战场实时信息传输给后方指挥部或无人机控制站,再由相关人员下令出动无人机、战机或导弹执行打击任务,提高了乌军战场指挥效率和综合作战能力。

截至5月18日,“星链”卫星最新发射数量已达2651颗了。据称,“星链”项目已决定将原计划1.2万颗卫星增加至4.2万颗,高分布性、灵活性、快速重构性等特点更加凸显。

分析与判断

► “星链”军事用途日益凸显

目前,SpaceX已成为集卫星制造、地面站建设、火箭发射和回收、卫星运营和服务为一体的、拥有自主可控完整产业链的航天“巨头”。“星链”与自动驾驶、物联网、云数据、智慧城市建设等深度结合,可拓展形成全新产业价值链,打造庞大“星链”生态圈,进而垄断今后的航天应用市场。

全面建成之后,“星链”可在全球实施全天时无缝侦察和监视,使战场态势对美单向透明,让美掌握态势感知主动权;可提供覆盖全球的大带宽、高速率军事通信服务,为美军构建起覆盖无人机、战略轰炸机、核潜艇等作战平台的强大指挥通信网;可显著提升定位精度和抗干扰能力,为远程精确打击提供更精准导航定位信息,提高毁伤效能;可搭载天基武器系统,甚至直接作为武器平台,成为遍布太空的“智能卵石”,威胁他国航天器的安全。

► “星链”+无人机对战争已产生实质性影响

此前,F-35A在使用“星链”卫星进行了数据传输测试。根据《解放军报》报道,这次测试在地面状态进行,“星链”的接收终端集成在F-35A的吊舱内。有专家认为,如果把“星链”终端装在无人僚机上,则可将其打造成一个战术无人中继平台,将数据传输共享给战斗机。在此基础上,无人机操作员可以同时指挥大量无人机执行集群任务

俄乌战争爆发后,SpaceX公司已经向乌克兰捐赠了价值约1000万美元的“星链”卫星互联网终端,此后,美国国际开发署直接从SpaceX采购了1333台“星链”终端送到了乌克兰。

“星链”卫星可以610Mbps的通信速率向无人机提供超视距通信服务,无人机的指控系统可布置在全球任意地点,作战人员可操控远在数千公里外的地面无人战车和无人机作战,真正实现“决胜千里之外”,形成单方面透明战场,这对于未来战争将产生根本性的变革。

同时,“星链”卫星可以对导弹进行实时控制,直到精确打击目标。自杀式无人机搭配“星链”卫星的制导功能,通过精确制导打击目标的成本将会大大降低

► “星链”+无人机成为“马赛克战”雏形

为了规避风险,美国国防部2018年提出了“马赛克战”思想:将高价值武器由低价值、网络化、类似神经元的带自组织、自适应能力的系统代替。哪怕敌人摧毁了部分节点,剩余节点仍然能形成强大的能力。

“马赛克战”的本质是一种“低成本分布式作战管理”。按照这种理论,那些集成化程度高、费用高昂的多功能高价值平台(如航母、F-35、F-22战机),将逐步替换为体积更小、具备特定功能的武器平台,如具备监视、侦察或打击功能的无人机、无人艇、无人潜航器、无人战车等。由于成本更低、技术不太复杂、对集成度要求不高,这些无人化自主平台不仅可以大量“复制”,吸收新技术也更快。

相比传统作战体系,“马赛克战”在灵活性、适应性、稳健性和成本等方面具有不对称优势,俗称“你打你的,我打我的”。

从俄乌战争来看,未来作战的关键点之一是掌握制信息和制电磁权,提高建设“透明战场”的能力。以“星链”提供信息传输和精确制导、无人机实现低成本远程攻击为代表的信息化作战方式将会成为未来战争的主要形态。

主要受益标的:

1)航天彩虹生产“彩虹”无人机;

2)电科54所在航天测控和无人机载荷领域技术先进;

3)星网宇达在国内较早从事智能无人系统产品研发;

4)航天电子子公司航天飞鸿专业从事无人机系统研制。

卫星发射进展不及预期、无人机发展不及预期、订单低于预期等。

正文

1.“星链”是什么?

1.1马斯克的“星链”计划

“星链”是马斯克的SpaceX 公司制定的4.2万颗卫星发射计划,目前已发射2651颗。“星链”(Starlink)是美国太空探索技术公司(SpaceX)的一个项目,2015年1月,公司创始人埃隆·马斯克宣布SpaceX计划将约1.2万颗通信卫星发射到轨道,其中1584颗将部署在地球上空550千米处的近地轨道,并从2020年开始工作,这一项目被命名为“星链”。2018年3月,SpaceX用猎鹰九号火箭搭载2颗试验用小卫星成功发射并开展对地通信测试;2019年5月23日,公司利用猎鹰9号运载火箭成功将“星链”首批60颗卫星送入轨道。据有关文件显示,SpaceX还准备再增加3万颗,使卫星总量达到约4.2万颗。截至2022年5月18日,该公司已累计发射2651颗“星链”卫星。

“星链”分三步走建设加强版全球组网卫星系统。“星链”计划分为初步覆盖、全球组网和能力增强三步,第一步发射1600颗卫星到550km轨道(极低轨层)实现初步覆盖;第二步发射 2825 颗卫星到1110~1325km轨道(低轨层)实现全球组网;第三步发射37518颗卫星到328~580km轨道(极低轨层)增强“星链”星座的服务能力。

“星链”工作方式有透明转发信息和通过星间链路直接连接服务两种。“星链”系统是天基网,工作方式主要有两种:1)透明转发信息方式,即先在反向链路中实现用户终端→卫星→信关站,然后在前向链路中实现信关站→卫星→用户终端;2)通过星间链路直接连接服务和用户,交换模为用户1→卫星1→信关站→卫星1→卫星2→用户终端2(用户链路→馈电链路→馈电链路→用户链路)。

2.“星链”+无人机是如何改变战争形态的?

2.1“星链”在军事领域应用

“星链”应用于军事可实现提供覆盖全球的军事通信服务、对无人装备指挥和控制、全维全天候全天时侦察监视、导弹防御等功能。“星链”不仅在民用领域可以提供宽带化的低成本、全球覆盖的互联网服务,得益于其全球化高带宽的波束覆盖,将其用在军事领域同样会大幅增强美军的信息化能力。主要表现在“星链”系统可提供全球覆盖、大带宽、高速率的军事通信服务和高重访率与分辨率的全维全天候全天时侦察监视能力,提高全球导弹预警能力, 具备空间在轨攻击和对地攻击的潜力以及弹性卫星体系具有高抗毁能力等方面。

美国军方和SpaceX公司已进行多次合作将“星链”用于军事领域。据美国空间新闻(Spacenews)网站报道,2018年12月,美空军与SpaceX公司签订了价值2800万美元合同,要求其在3年内利用“星链”开展军事服务演示验证。2019年,SpaceX从美国空军获得资助,用于测试“星链”卫星与军用飞机的加密互联网服务。2020年5月,美国陆军与SpaceX签署协议,计划试验使用“星链”宽带进行跨军事网络传输数据;同年10月,SpaceX获得了一份1.5亿美元的合同,用于开发军用版“星链”卫星;同年11月,“星链”为美军C-12飞机提供了高达610Mbps带宽的网络服务,比之前海事卫星的5-50Mbps的服务速度整整提高了一个数量级。

“星链”已实现为F-35A传输数据,速度比传统方式快30倍。今年3月31日,美国空军官网发文称,F-35A在测试中成功使用“星链”卫星进行了数据传输,一周时间的试验结果证明,通过“星链”卫星传输数据速度可以达到160M/S,比传统的连接方式快30倍。此次测试在地面状态进行,“星链”的接收终端集成在F-35A的吊舱内。专家认为,如果把“星链”终端装在无人僚机上,则可将其打造成一个战术无人中继平台,将数据传输共享给战斗机。在此基础上,无人机操作员可以同时指挥大量无人机执行集群任务。

2.2“星链”+无人机已切实改变战争形态

“星链”在俄乌战场实现与无人机结合,这一组合已切实改变战争形态。俄乌战争爆发后,当地时间4月5日,美国国际开发署(USAID)在一份声明中宣布,SpaceX公司已经向乌克兰捐赠了价值约1000万美元的“星链”卫星互联网终端。同时,美国国际开发署更是直接从SpaceX采购了1333台“星链”终端送到了乌克兰。据英国《泰晤士报》报道,乌克兰的作战部队正在尝试使用“星链”服务操控无人机,进而攻击俄罗斯军队。英国《每日电讯报》指出,在乌克兰对抗俄军的行动中,乌军的先锋部队正在利用“星链”监视技术和攻击无人机锁定打击俄军战车和阵地,在前线的小型无人机通过“星链”地面终端,将获取的战场实时信息传输给后方指挥部或无人机控制站等指挥节点,再由相关人员下令出动攻击无人机、战机或其他传作战单位执行打击任务,提高了乌军战场指挥效率和综合作战能力。

 “星链”在乌军对俄重要作战平台、军方要员的杀伤方面发挥了以下作用:1)打击“莫斯科”号巡洋舰行动。乌方称,俄海军“莫斯科”号巡洋舰被乌克兰2枚“海王星”反舰巡航导弹击中沉没。这主要得益于北约的侦察卫星、侦察机和陆基雷达等能够实时掌握俄黑海舰队所属作战舰艇的动向和态势,准确定位“莫斯科”号,为打击行动提供了精准的目标指示。2)对俄军高级军官的猎杀行动。乌克兰设有针对俄军军官阶层的专责情报小组,负责搜集、处理有关俄军高级军官活动情报信息,为精准打击提供情报保障。乌方称,截止5月初,俄军在乌克兰已损失10名少将以上军官,初步分析情报信息可能的传递路径:北约各型侦察监视平台——北约/乌军指挥控制中心——“星链”网络——一线作战部队,其中“星链”卫星为构建OODA杀伤闭环提供了手段。3)对俄军地面目标的打击行动。乌军通过“星链”建立了无人机与地面打击力量的联系,实现从传感器到射手的完整链条,提高了对俄军重要目标的打击效果。初步分析,其数据传递可能路径为:无人机——控制方舱——“星链”网络——地面火力打击力量。

2.3“马赛克战”——一种新型的战争形态

新战争形态“马赛克战”在“星链”系统支持下已具备基础条件。“星链”计划能够成为美国新兴作战概念载体,典型的代表是“马赛克战”。“马赛克战”概念由美国防高级研究计划局(DARPA)战略技术办公室于2017年8月首次提出,这种新型作战方式通过任意搭配组合标准化功能单元,在功能层面将数量较多、体积较小、功能单一的作战要素集成到更多的无人、自主系统中,构建具有良好自适应性、灵活性的杀伤网,可根据战场态势变化及时调整兵力结构布局、改变作战计划行动,从而在合适的地点发挥最大的功效,最终混淆敌方作战目标,造成“战场迷雾”,获得体系对抗中的主导优势。“星链”低轨星座能够根据任务需求快速塑造态势、灵敏机动布势,降低对手的决策速度和质量,影响其行动效能,从而掌握作战主动权,颠覆了传统太空与网络安全体系。

 “马赛克战”专注于实现各作战力量跨平台、跨系统、跨域的交互和协同,其作战概念、作战手法和作战样式与当前的作战指挥体系、兵力部署结构、后勤保障模式存在较大差异,根据“马赛克战”作战概念、制胜机理、作战样式、作战效能等特点,其核心关键技术可分为无人机集群技术、电子对抗技术、分布式人机协同技术、灵活自主的通信网络技术、仿真实验分析与作战效能评估技术五大类。

“马赛克战”整合空、天、地、海多维作战兵力,实现四种功能协同。在“马赛克战”中,由人工智能决策支持技术赋能的指挥决策协同单元将利用战场实时态势感知协同网络,迅速获取战场实时综合信息,通过武器平台协同方式完成高度弹性化的自适应杀伤动态网,实现协同作战任务。,然后根据自身与目标的信息以及毁伤数据等对协同作战进行效能评估,不断迭代优化协同制导控制的方法,提高马赛克战下协同作战的效果。因此,马赛克战下的综合协同作战过程需要迅速实现四大功能协同:态势感知协同、武器平台协同、指挥决策协同和效能评估协同,而这四种功能协同的实现需要五种协同技术的支持,即信息协同、平台协同、任务规划协同、航迹协同、同构/异构体协同。

3.中国版“星链”与无人机

3.1中国版“星链”计划

 “虹云”系统和“鸿雁”系统为开启中国版“星链”打下基础。“虹云”系统是我国首个低轨星座卫星移动通信系统,由中国航天科工集团研制开发,计划发射 156 颗卫星,轨道高度为1000 km。“虹云”系统计划分三步走,第一步计划在2018年前,发射第一颗技术验证星,实现单星关键技术验证;第二步到“十三五”末,发射4颗业务试验星,组建一个小星座,让用户进行初步业务体验;第三步到“十四五”末,实现全部156颗卫星组网运行,完成业务星座构建。 

 “鸿雁”系统是航天科技集团研发的集通信、导航增强于一体的低轨卫星星座。按照规划,“鸿雁”星座分为两步建设,一期工程将由60 颗卫星组网,实现“一带一路”区域覆盖,二期工程将再发射 300 多颗鸿雁卫星,形成全球覆盖。2018 年 12 月 29 日,“鸿雁”星座首星成功发射,计划到 2023 年,成功发射 54 颗主体卫星,为后续系统建设奠定基础。

中国已着手实施与“星链”规模相当的12992颗卫星发射计划。2020年9月份,中国的“GW”公司向国际电信联盟(ITU)递交了频谱分配档案,计划建设两个名为 GW-A59 和 GW-2 的宽带星座,其卫星数量为12992颗。2021年3月,中国航天科技集团科技委主任包为民院士明确表示:“我们正在规划和研制空间互联网卫星,并发射了试验卫星,国家还将组建成立‘国网’公司,专门负责统筹空间互联网建设的规划与运营”。2021年4月,国资委宣布成立中国卫星网络集团有限公司。

3.2中国无人机

中国具备多种规格、多种型号、多种用途无人机,无人机技术已达到世界先进水平。近十几年来,我国无人机系统的发展呈厚积薄发趋势,各航空企事业单位以其技术和产业优势推动了产品技术和产业体系向高端发展,当前已研制了以彩虹系列和翼龙系列为主的多种规格、多种型号、多种用途的军用无人侦察机、无人直升机、察打一体无人机、无人攻击机等,成功实现出口贸易及国内军用列装,总体来看我国无人机设计制造技术已达到世界先进水平。

4.投资建议

从俄乌战争来看,未来作战的关键点之一是掌握制信息和制电磁权,提高建设“透明战场”的能力。以“星链”提供信息传输和精确制导、无人机实现低成本远程攻击为代表的信息化作战方式将会成为未来战争的主要形态。

主要受益标的:

1)航天彩虹生产“彩虹”无人机;

2)电科54所在航天测控和无人机载荷领域技术先进;

3)星网宇达在国内较早从事智能无人系统产品研发;

4)航天电子子公司航天飞鸿专业从事无人机系统研制。

5.风险提示

卫星发射进展不及预期、无人机发展不及预期、订单低于预期等。

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