川普的最后遗产！关于改善GPS网络安全的太空政策指令7

一项新的太空政策强调了全球定位系统（GPS）在确保美国安全和经济增长方面的基本作用。 前美国总统唐纳德·特朗普于1月15日发布了太空政策指令7（SPD-7），该指令着重于提供对GPS提供的美国天基定位、导航和授时（PNT）服务的持续访问，以及改进GPS的性能和网络安全性。由于认识到天基定位、导航和授时（PNT）系统对美国的重要性， SPD-7指导全球定位系统（GPS）和支持GPS的设备的网络安全性的提高，并承认GPS在太空应用中的潜力。

美国太空部队运营着一系列GPS卫星，这些卫星使用无线电导航为全球的军事、商业和民用用户提供定位、导航和定时信息。天基卫星对于各种技术和基础设施都是必不可少的，包括电网，通信，运输，天气预报和应急响应。根据该指令，SPD-7的目的是保持美国在GPS的供应和负责任使用方面的领导地位。 这包括改进当前的GPS技术，该技术支持美国为发射新一代GPS导航航天器而进行的持续努力，该GPS卫星将更高功率的信号发射出去，这些信号对干扰更有抵抗力，并拥有更多的广播频率，从而使GPS网络与其他GPS网络更加兼容类似的星座。目前已经有4颗先进GPS III卫星中发射升空，以替代老化GPS卫星。

新指令还表明，军事、民用和商业应用对GPS的日益依赖使该系统容易受到攻击。因此，SPD-7强调了在信号被破坏或操纵的情况下，为潜在的信号丢失做好准备并提高GPS网络安全性的必要性。此外，该政策支持使用国外的基于卫星的PNT服务来补充GPS系统，并鼓励“开发PNT服务和安全性的替代方法，这些方法可以结合新技术和新服务的发展，例如量子感测，相对导航以及私有或公有和运营的替代PNT服务。”

SPD-7是16年来美国对天基PNT政策的首次更新。它还加强了2020年2月的行政命令中的许多观点，该命令强调了负责任地使用PNT服务的必要性。 

特朗普最近还于1月12日发布了一项行政命令，该命令促进了用于国防和太空探索的小型模块化核反应堆的开发。根据白宫的一份声明，该命令将“进一步振兴美国核能部门，重振美国的太空探索计划，并为国防需要提供多种能源选择” 。核反应堆用于地球上的各种应用，包括在潜艇和****上发电。核能对于深空探索也是必不可少的，可用于为未来在月球和火星上执行的载人飞行任务提供动力。因此，行政命令认为，发展小型模块化反应堆将提高美国在地面和太空领域的领导地位和主导地位。

   

   

   

背景资料

第四颗GPS III卫星搭载了SpaceX Falcon 9火箭于11月5日从佛罗里达的卡纳维拉尔角空军基地发射

美第四颗GPS III卫星（SV04）以最快的速度获得了美国太空部队的操作认可，比以前快了10天。第四颗GPS III卫星设定了从承包商发射团队到运营验收的移交新标准，使卫星在发射大约30天后对全球用户提供服务。第二太空作战中队飞行指挥官科林·达特上尉在一份声明中说：“随着未来更多GPS III卫星的发射，发射和卫星提供服务的时间间隔将更短。”

第四颗GPS III卫星由SpaceX Falcon 9火箭于11月5日从佛罗里达的卡纳维拉尔角空军基地发射，将SV04添加到GPS星座标志着向战斗人员提供M-Code（军用更强大的GPS信号）的又一步。M-Code可提供具有防干扰和防欺骗功能的更准确的GPS信号，从而使对手更难阻止或降级。

目前已在22颗不同年龄的GPS卫星上启用了高度加密的M代码，以保护GPS信号不受干扰和欺骗。要使M-Code达到更高的运行能力水平，则需要24颗GPS卫星。 SV04是第23颗支持M码的GPS卫星。第24颗启用M代码的GPS卫星将成为第五颗GPS III卫星，目前已准备就绪。但是，预计最早要到2021年7月才能推出。除此之外还需要升级GPS地面系统和配发启用M-码导航接收机，战机、车辆或者士兵才能使用M码提供的导航服务。除了使星座更接近M代码可用性之外，在GPS星座中增加民用的L2C和L5信号。

虽然具备反欺骗、抗干扰、加密的M代码信号已经在许多GPS卫星上使用了多年，而军方还没有相应的地面和用户设备来访问和利用它。但是要使用这种在轨能力，GPS III星座需要一个与M代码兼容的地面系统。雷神公司正在建设耗资62亿美元的下一代操作控制系统来实现这一目标，但该系统比原计划落后了五年。为了弥补这一差距，洛克希德·马丁公司获得了一份合同，以升级当前的GPS地面控制部分，以使用某些GPS III功能。该合同中包括的一项升级是M-Code Early Use（M-Code早期使用-MCEU），它将支持对M-ready装备进行测试并将其部署到战机上，直到交付专用的GPS III地面系统并投入使用为止。

M-Code的“早期使用”升级将使拥有适当设备的战斗人员能够使用新的军事信号的某些方面，直到OCX准备就绪为止。M-Code的早期使用于2019年6月交付，10月进入试用期，并于2020年3月被批准用于日常使用。M-Code的“早期使用”硬件（MCEU）和软件升级已于7月27日完成，为系统进入2020年11月进入运营验收阶段扫清了道路。安装在科罗拉多州Schriever空军基地的主控站和备用主控站进行了加利福尼亚范登堡空军基地的控制站。通过升级，OCS可以在GPS星座上部署任务、上载和监视M代码，并将支持测试和部署可以接收信号的军事地面用户设备。6月27日，太空部队向M代码的“操作接受迈出了重要的一步”，洛克希德·马丁公司完成了GPS操作控制系统的M代码早期使用硬件和软件升级包。（OCS）

 MCEU将在2020年11月投入运营之前处于试用期，一旦获得运营许可，军事地面用户设备（MGUE）将能够利用M-Code军码信号为战士提供更安全的位置、导航和计时（PNT）。通过升级，M-Code不仅可以用于GPS III，而且可以用于所有具有M-Code功能的较旧的GPS卫星（GPS IIR-M和GPS IIF卫星）。它还可以通过以下方式监视M-Code的功能：地面控制器以及支持用户设备的测试和现场部署。这次地面设备的升级安装在Schriever AFB的主控站和Vandenberg AFB的备用主控站上-这是两个主要的GPS星座指挥和控制设施。这些升级使地面控制站的网络安全性得到了改善。OCS是洛克希德·马丁公司的权宜之计GPS控制系统，是通向雷神公司长期困扰且延迟很长的“下一代操作控制段”（OCX）的桥梁，后者最初是专门为处理M代码而设计的。完整的OCX系统目前计划于2021年交付，预计将于2022年开始运行。首颗名为“维斯普奇”的GPS III卫星于2018年12月发射，第二颗“麦哲伦”卫星于2019年8月发射。紧随其后的是第三颗GPS III卫星，该公司正在继续以流水线的方式制造其余的GPS III卫星。它计划继续以稳定的产量制造卫星，预计到2023年实现10颗卫星在轨工作。

继GPS III之后，洛克希德公司被授予合同生产22颗GPS III后续星（GPS IIIF）。这些卫星定于2026年开始发射，将包括全数字导航有效载荷搜索和救援有效载荷。卫星还将安装第二根天线，用来将提供区域军事支持。每颗卫星将能够从其两个天线发射两个不同的信号。一个是宽波束信号，已经由现有的GPS IIR-M卫星广播，第二个是来自定向“点波束”天线，该天线可以向特定区域广播信号。在发生冲突时，可以关闭宽波束信号，使用点波束信号提供导航服务。