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美太空部队:探索 GPS 的多轨道备份方案

17天前浏览71
在当今数字化时代,全球定位系统(GPS)对于我们的生活和军事行动至关重要。然而,随着干扰技术的发展以及潜在冲突中对手可能对GPS卫星的攻击,美国太空部队正积极寻求新的备份方案,以确保定位、导航和授时(PNT)服务的可靠性。

太空部队的GPS卫星星座一直是其最为人熟知的任务之一,但面对日益严峻的挑战,他们不得不考虑其他选择。今年4月,美国空军选择了一个alt-PNT项目作为两个新的“快速启动”计划之一,无需等待国会批准即可推进。9月,太空系统司令部挑选了四家公司来竞争开发弹性GPS解决方案,计划在 2028 年前发射八颗小型卫星。
对此,国会成员提出了批评,认为该计划只专注于新卫星,而忽视了军事行动对抗干扰加密M码信号的需求。但太空系统司令部指挥官菲利普·A·加兰特中将在11月21日予以反驳,他表示该项目的重点是增强民用代码的弹性,而且新卫星将处于不同的轨道,为PNT企业带来“轨道多样性”。事实上,就像太空部队在多个轨道上运行星座以增强弹性一样,在低地球轨道(LEO)或地球同步轨道(GEO)上拥有PNT系统,除了中地球轨道(MEO)之外,具有诸多优势。LEO卫星距离地球表面更近,信号更强;GEO卫星则能提供持续、稳定的头顶覆盖。

NTS-3演示卫星

太空发展局(SDA)已经开始在其第一批数据传输卫星中“嵌入”PNT信号,未来的卫星批次将进一步提供来自低地球轨道的单独PNT信号。而空军研究实验室也准备发射其NTS-3演示卫星,以测试可重编程信号和相控阵天线等新技术。此外,商业利益也在推动PNT替代方案的发展。一些公司正在构建精致的Alt-PNT星座,以满足潜在的自动驾驶汽车等商业需求,航空公司也在寻求确保拥有备用的PNT信号。商业行业还可以通过将PNT信号添加到卫星通信网络中来开拓市场。
尽管太空部队在积极探索GPS的替代方案,但加兰特明确表示,现有的GPS星座仍然“健康”,他们并没有放弃传统的GPS星座。目前,太空部队有几颗新的GPSIII卫星在地面等待发射,他们正在寻找更快的发射方式,甚至可能考虑将原本分配给联合发射联盟(ULA)火箭发射的卫星转移到SpaceX火箭上,以加快入轨速度。
未来,太空部队可能会拥有多达六种或更多的 GPS 替代方案可供选择,这将为全球定位和导航服务提供更强大的保障。


什么是Alt-PNT

1.定义:Alt-PNT指非全球导航卫星系统(GNSS)来源的PNT。
2.误解:PNT不仅是GNSS提供的,Alt-PNT也不是要取代GNSS,而是作为补充,且并非所有应用都需要GNSS提供的全部功能。
3.解决的问题:应对GPS受干扰、区域丢失以及在某些领域不可用的情况。
4.PNT来源:包括天基、非天基、机会信号、自然和内部等多种来源,各有其属性、风险挑战和示例。
5.实施挑战:实施更多Alt-PNT源会增加成本等,且没有通用解决方案,用户需了解自身需求来选择合适的PNT源。Alt-PNT是对GNSS的弹性补充,可提供多样化解决方案

  
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来源:天驰航宇
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首次发布时间:2024-12-05
最近编辑:17天前
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杀伤链系列:压缩杀伤链-美国空军作战策略的关键变革

在信息化、智能化为显著特征的现代战争中,美国空军正积极寻求一种能够在瞬息万变的战场上迅速克敌制胜的方法,其核心目标是将打击移动和新兴目标的时间压缩至10分钟以内。这一战略旨在确保美军空中力量能够对各类目标实施有效打击,不给对手留下任何躲避攻击的机会。一、削减打击时间的重要性 削减打击时间敏感目标所需的时间,一直是美国空军参谋长约翰·P·江珀将军最为关注的重点事项之一。这一理念在诸多决策中得到了充分体现,例如为“捕食者”无人机配备陆军“地狱火”导弹,以及在五角大楼设立高级作战整合办公室。三年前,时任空战司令部指挥官的江珀将军便提出了极具挑战性的目标:在个位数分钟内完成对新兴目标的打击。这一目标的设定,源于现代战争中快速决策和行动的迫切需求。 约翰·P·江珀回顾历史,海湾战争期间,美国空军和海军飞行员在摧毁伊拉克移动“飞毛腿”导弹发射车时遭遇了巨大挫折。由于伊拉克军队采取了“打了就跑”的战术,美军飞机发现并定位发射车所需的时间远远超过了伊拉克发射导弹并撤离的时间,导致战机往往错失在地面摧毁导弹的短暂机会。而美军在使用新型精确武器打击固定目标时则取得了显著成功,这一鲜明对比凸显了应对移动目标的紧迫性。此后,面对美军精确打击能力的增强,对手纷纷效仿萨达姆·侯赛因在海湾战争中的策略,通过隐藏目标或使其保持移动状态,试图降低被攻击的风险。例如,在塞尔维亚的“盟军行动”中,塞尔维亚坦克藏匿于树林之下;在阿富汗的“持久自由行动”中,“基地”组织和塔利 班武装分子藏身于洞穴之中。为了应对这一挑战,美国空军必须对其传统的六阶段目标打击周期,即“发现、定位、跟踪、瞄准、交战和评估”(F2T2EA),进行全面优化,以提高作战效能。 二、提升精确打击能力 (一)实战经验与挑战在军事行动中,美国空军在打击时间敏感目标方面积累了丰富的经验。在伊拉克上空的“北方守望”和“南方守望”行动、塞尔维亚和科索沃的“盟军行动”,以及阿富汗的“持久自由行动”中,美军成功实施了多次针对此类目标的攻击。尽管任务艰巨,但美国空军作战能力需求主任丹尼尔·P·利夫少将指出,那些认为攻击时间敏感目标不可能实现的观点是短视的。利夫少将同时承认,新兴目标在夜间以及恶劣天气条件下极具挑战性。 (二)精确武器的发展与局限 随着激光制导和卫星制导武器的不断发展,美国空军的精确打击能力得到了显著提升。联合直接攻击弹药(JDAM)等精确武器的广泛应用,使得固定目标变得极易受到攻击。JDAM在海湾战争时尚未问世,在1999年的“盟军行动”中也仅能由B-2隐形轰炸机使用,而如今,众多战斗机均可配备JDAM,且实验证明其具备打击移动目标的能力。然而,官员们也指出,目前的GPS制导武器存在一定局限性,其需要精确的瞄准点以确保精度,但过长的处理时间使其难以应对快速移动的目标。通过消除行政流程中的时间浪费,GPS辅助武器完全有能力在10分钟内击中时间敏感目标。 三、数据链改进的关键作用 (一)数据链优势的实例 从机器到机器传输指控数据,可使操作人员从繁琐事务中解脱,专注于机器无法完成的关键任务,如避免遭受攻击。高质量的数据链是压缩杀伤链的核心要素之一。以意大利阿维亚诺空军基地的Block 40 F-16战机为例,其装备的数据链在训练中展现出巨大优势。在一次模拟打击新兴目标的训练中,与装备数据链的F-16战机相比,英军“鹞”式战机飞行员在获取目标时耗时约10分钟,而F-16战机飞行员仅需不到1分钟即可发现目标并发动攻击。这一显著差异充分体现了数据链在提高作战效率方面的巨大潜力。 (二)数据链的装备计划 目前,美国空军已为大多数F-15战机装备了Link-16数据链,部分F-16 Block 30战机也配备了态势感知数据链。2004年开始推进F-16 Block 40和Block 50战机的数据链升级工作。轰炸机的升级也在计划之中,部分轰炸机已装备Link-16系统。F/A -22隐形战斗机和F-35攻击战斗机生产版本也配备Link-16系统。根据美国空军远程战术数据链路线图,包括特种作战飞机、部分运输机和空中加油机在内的所有战术平台升级工作于2010年完成。当前,大型情报、监视和侦察飞机,如E-3预警机、E-8C联合监视目标攻击雷达系统飞机和RC-135“铆钉”联合侦察机,也已装备Link-16及其他数据链。同时,五角大楼计划推动其他军种战术飞机的Link-16系统升级。 (三)目标批准流程的优化除了数据链的改进,目标批准流程本身也是影响杀伤链压缩的关键因素。在“盟军行动”中,由于涉及十多个国家对目标的投票决策,平均每个目标的批准时间长达14天,这在实战中是不可接受的。因此,空军必须在战前尽可能明确目标,优化目标分配,并建立高效的目标清除流程和交战规则,以确保在战机具备攻击条件时能够迅速行动,将决策时间降至最低。 四、消除职能隔阂的努力 (一)文化“烟囱”的问题 美军将空间、情报、监视、侦察和通信等专业领域称为文化“烟囱”,这些领域在为作战人员提供数据时,往往各自为政,采用不同的系统和方法,导致数据无法自由流动,从而增加了杀伤链的时间。 (二)整合数据的尝试为解决这一问题,美国空军采取了多项措施。在早期联合远征部队实验中,空军测试了名为ISR管理器的新程序,旨在整合来自预警机、联合监视目标攻击雷达系统飞机、“铆钉”联合侦察机、U-2侦察机、无人机、海军EP-3以及国家传感器等各种系统的数据,为联合部队指挥官提供战场空间的综合态势图。然而,官员们表示该程序仍需进一步完善才能投入使用。 (三)新型飞机的研发与应用美空军认为,在实验中测试的MC2A-X飞机有望成为解决问题的关键。这款多传感器指挥控制飞机将整合空中战斗控制、地面目标监视和信号情报等多种功能,有望取代现役的三种ISR飞机,从而缓解因高作战节奏导致的机载ISR平台短缺问题。此外,空军计划在加油机上安装传感器,进一步增强战场监视能力。 (四)跨平台数据共享的成功案例在阿富汗的“持久自由行动”中,美国空军成功将“捕食者”无人机的实时情报数据传输至AC-130炮艇机,使炮艇机机组人员在飞往目标途中即可获得目标区域的态势感知,抵达后能够立即开火,无需进行预先侦察。这一案例充分证明了消除平台间数据隔阂的巨大价值。 (五)无人机武器化的发展 美军高级将领早在2001年初便主张为无人机配备武器,随后“捕食者”无人机成功发射“地狱火”导弹的实践证明了这一决策的正确性。如今,空军能够在不到一分钟的时间内将“捕食者”无人机获取的图像与坐标进行匹配,实现了近乎实时的打击能力。未来,空军还将继续发展猎人 - 杀手无人机以及更大、武器载荷更强的无人作战航空器,以应对突然出现的目标。 (六)国防科学委员会的举措美国国防部任命空军为执行机构,监督国防科学委员会提出的八项精确打击举措的实施。这些举措涵盖了武器装备、技术改进和作战系统优化等多个方面,旨在全面提升美军的精确打击能力,进一步压缩杀伤链。例如,为小直径炸弹配备数据链,提高GPS精度,开发Gridlock系统以简化精确瞄准,提高数字点定位数据库生产速度,建立目标信息共享利用和融合系统,为“全球鹰”开发穿透树叶雷达和地面移动目标指示能力,以及部署Link - 16数据链等。 通过以上一系列措施,美国空军致力于构建一个无缝集成的作战体系,将精确武器、情报监视侦察平台以及数据链等各种要素紧密连接,实现作战效能的最大化,确保在未来战争中占据优势地位。未来,随着技术的不断发展和作战理念的持续创新,美国空军的作战能力有望实现进一步的飞跃,对全球军事格局产生深远影响。免责声明:本公 众号目前所载内容为本公 众号原创、网络转载或根据非密公开性信息资料编辑整理,相关内容仅供参考及学习交流使用。由于部分文字、图片等来源于互联网,无法核实真实出处,如涉及相关争议,请跟我们联系。我们致力于保护作者知识产权或作品版权,本公 众号所载内容的知识产权或作品版权归原作者所有。本公众 号拥有对此声明的最终解。 来源:天驰航宇

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