漂浮在同步轨道的幽灵！美天军GSSAP卫星简析。
摘要
美国地球同步轨道空间态势感知计划（GSSAP）通过8颗卫星（其中6颗已发射）监视地球同步轨道常驻目标。这些卫星由美国轨道ATK公司制造，具备机动变轨和光电侦察能力，支持空间监视任务，包括目标跟踪、威胁评估等。GSSAP卫星的先进技术和机动性引发国际关注，反映太空合作与竞争现状，需遵守国际规则与准则。
正文
美国地球同步轨道空间态势感知计划（Geosynchronous Space Situational Awareness Program，通常缩写为GSSAP）是旨在监视地球同步轨道高度及其附近常驻空间目标的计划。
GSSAP计划中的卫星数量达到8颗，已有6颗卫星被成功发射并部署在地球同步轨道附近，目前GSSAP-2已经退役，太空军已经向诺斯罗普·格鲁曼再订购了两颗GSSAP卫星，分别是 GSSAP-7和GSSAP-8。这些卫星由美国轨道ATK公司（诺斯罗普·格鲁曼子公司）研制，每颗卫星的质量估计在650至700公斤左右。GSSAP卫星寿命受到限制的主要因素是燃料。随着越来越多的国家在地球同步轨道带部署卫星，对GSSAP 的需求也在增长。GSSAP卫星携带的燃料足够运行长达七年之久，轨道机动必须仔细计划，以最大限度地减少燃料消耗。携带大量推进剂GSSAP卫星，在指挥部要求卫星漂移或停留在新位置时进行频繁的轨道调整并执行驻地机动。较小的脉冲燃烧会通过以较低的相对速度在目标卫星上方或下方低速运动来将卫星设置为目标星。美空军在2016年8月对其中一颗GSSAP卫星进行机动变轨，抵近详查美海军“移动用户目标系统”-5（MUOS-5）卫星以确定其故障原因。GSSAP卫星具备较强的机动变轨能力，能够在地球同步轨道带内机动飞行，按需抵近地球同步轨道目标实施抵近侦察，能以最佳视角获取目标图像，大大提升美军对高轨目标的态势感知能力。这些卫星携带光电传感器，专用于空间监视，收集特定目标卫星或物体的情报。这些卫星作为专用的空间监视网络（SSN）传感器，支持美国战略司令部的空间监视行动。GSSAP-1和GSSAP-2卫星于2014年7月28日从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射，使用联合发射联盟的德尔塔-4M+(4,2)运载火箭发射。
GSSAP-3和GSSAP-4卫星于2016年8月19日从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射，使用联合发射联盟的德尔塔-4M+(4,2)运载火箭发射。GSSAP-5和GSSAP-6卫星北京时间2022年1月22日，使用宇宙神V-511型运载火箭从卡纳维拉尔角41号发射。
ULA宇宙神5火箭511构型的首次发射任务宣传图
宇宙神-5(511)火箭飞行过程示意图
GSSAP卫星的部署主要是为了监视地球同步轨道高度及其附近的常驻空间目标。这些卫星的部署状态可能随着时间和任务需求而有所变化，但总体来说，它们构成了美国天基空间态势感知能力的重要组成部分。根据公开报道，GSSAP卫星已经成功进行了多次机动操作，包括接近并观察其他国家的地球静止轨道卫星（GEO）。这些行动引发了国际社会的关注，并引发了关于太空安全和太空监视的讨论。GSSAP卫星具有执行交会对接操作（RPO）的能力，这是一种允许航天器在感兴趣的空间物体附近进行机动的重要技术。这种技术既可用于救援合作目标，也可用于摧毁非合作目标，是GSSAP卫星最重要的技术之一。此外，GSSAP卫星还携带光电传感器，专门用于空间监视，收集特定目标卫星或物体的情报。GSSAP卫星很可能还携带了无线电传感器来跟踪GEO卫星发射的无线电信号，以此作为卫星身份识别和活动的线索。1. 高度机动性：GSSAP卫星具备高度的机动性，能够迅速改变其轨道位置和姿态，以接近并监视感兴趣的空间目标。这种机动性是通过先进的推进系统和姿态控制系统实现的，使得卫星能够在复杂的太空环境中灵活操作。 2. 先进的光电传感器：GSSAP卫星搭载了先进的光电传感器，用于捕捉和识别地球同步轨道上的空间目标。这些传感器具有高分辨率和高灵敏度，能够准确获取目标的图像和位置信息。此外，传感器还具有夜间成像能力，可以在不同的光照条件下进行监视。 3. 自主导航和定位能力：GSSAP卫星具备自主导航和定位能力，能够依靠自身的导航系统和传感器数据来确定自身的位置和姿态。这种能力使得卫星能够在没有地面控制的情况下进行独立操作，提高了其生存能力和任务执行效率。 4. 数据处理和传输能力：GSSAP卫星具有强大的数据处理和传输能力，能够实时收集、处理和传输空间态势感知数据。这些数据包括目标的图像、位置、速度等信息，对于分析空间目标的特性和意图具有重要意义。同时，卫星还能够将数据传输到地面站或与其他卫星进行共享，实现信息的快速传递和利用。 5. 多目标监视能力：GSSAP卫星具备同时监视多个目标的能力，能够在同一时间内对多个感兴趣的空间目标进行监视和跟踪。这种能力使得卫星能够覆盖更广泛的空间区域，提高了对潜在威胁的监测和响应能力。 6. 抗干扰和生存能力：由于GSSAP卫星的任务性质特殊，它们需要具备高度的抗干扰和生存能力。卫星采用了先进的抗干扰技术和加固设计，以应对各种电磁干扰和物理攻击。同时，卫星还具备自我修复和恢复能力，能够在出现故障时迅速恢复正常工作状态。 7. 与地面系统的协同工作能力：GSSAP卫星与地面系统之间建立了紧密的协同工作关系。地面系统负责卫星的发射、控制、数据处理和决策支持等任务，而卫星则负责收集、传输空间态势感知数据，为地面系统提供重要信息支持。通过协同工作，GSSAP卫星能够更好地发挥其在空间态势感知中的作用。GSSAP卫星的主要任务是收集空间态势感知数据，以便更准确地跟踪卫星，分析卫星的属性和任务。这些卫星可以与地面望远镜和雷达配合使用，以跟踪空间物体并确定对美国卫星的潜在威胁。通过提供增强的天基空间态势感知能力，GSSAP项目提高了对地球同步轨道太空系统所受干扰进行快速检测、预警、表征和识别的能力。
1. 空间监视与目标跟踪：GSSAP卫星的首要任务是监视地球同步轨道及其附近的空间目标，包括其他国家的卫星、空间碎片以及潜在的威胁物体。通过搭载的光电传感器和其他先进设备，这些卫星能够持续跟踪并收集目标的位置、速度、轨道参数等信息，为美国提供实时的空间态势感知数据。GSSAP卫星部署在GEO轨道之上和之下的漂移轨道中，能对通信和监视卫星等进行检视。GSSAP卫星成对工作，一颗略高于GEO轨道，另一颗略低于GEO轨道；GSSAP卫星在该轨道位置检视驻留太空目标（RSO）具有明显的优势，不会如地基系统那样受天气和大气畸变的限制。
机动巡视示意图
抵近机动示意图
国内学者王典军， 武冠群， 韩 璐等分析了美国GSSAP卫星观测模式
2. 威胁评估与预警：基于收集到的空间态势感知数据，GSSAP卫星能够对潜在的空间威胁进行评估和预警。这些威胁可能包括与其他卫星的碰撞风险、空间碎片的撞击威胁以及恶意卫星的侦察或干扰等。通过及时预警，美国可以采取相应的应对措施，保护其太空资产的安全。
3. 空间态势分析与报告：GSSAP卫星还负责分析空间态势数据，并生成相应的报告。这些报告可能包括空间目标的数量、分布、轨道变化等信息，以及潜在威胁的评估结果和对策建议。这些报告可以为美国战略司令部提供重要的决策支持，帮助其制定和执行相应的太空战略和计划。 4. 交会对接能力：GSSAP卫星还具备执行交会对接操作的能力。这意味着它们可以在需要时接近并接近其他卫星或空间物体，进行近距离的观测或操作。这种能力使得GSSAP卫星在执行救援任务、维护任务或执行其他特殊任务时具有更高的灵活性和适应性。 5. 与其他系统的协同工作：GSSAP卫星还需要与其他系统协同工作，包括地面控制系统、其他卫星系统以及情报分析系统等。通过与这些系统的协同工作，GSSAP卫星可以更好地完成其空间监视和态势感知任务，提高整个太空安全体系的效率和可靠性。根据公开报道，美国的GSSAP卫星曾多次接近并观察中国的地球静止轨道卫星（GEO）。这些行动引发了国际社会的关注，并引发了关于太空安全和太空监视的讨论。
1. 接近其他国家卫星：GSSAP卫星曾被报道接近并观察其他国家的地球静止轨道卫星（GEO）。这些行动引发了国际社会的关注，并引发了关于太空安全和太空监视的讨论。尽管美国官方声称这些行动是为了进行正常的空间态势感知活动，但其他国家可能对此持有不同看法。根据据美国《防务快报》报道，在2021年7月，属于GSSAP的USA-271卫星曾秘密接近中国的实践二十号卫星。当中方发现这一企图后，迅速将进行反制。该杂志所获取的一段此前从未公开的视频显示，中国展示出以极高精度追踪以及操纵卫星的能力，这种能力使得中国军方仅仅耗时一天多的时间，就发现了慢慢靠近中国卫星的美国卫星，并迅速地实施变轨机动远离美国卫星，该报道援引美国航天领域从业者的话称，中国所展现的这种灵活且高精度的空间感知和操纵能力。美国《防务快报》称，代号为“美国271”的太空监视卫星，试图接近中国迄今为止重量最重，也是最为先进的卫星—实践-20卫星。这颗卫星与实践-20卫星平行“伴飞”，但随后中方清楚地发现了“美国271”卫星，并迅速地将实践-20卫星移走。据《欧亚时报》的报道，在2020年2月至2021年12月期间，美国卫星在GSSAP中实施了一系列不同寻常的机动，反复接近并观察了中国的地球静止轨道卫星，两年内执行了14次近距离侦查任务。
由俄罗斯科学院控制的ISON太空空间监测网络搜集的数据表明，自2014年以来，GSSAP卫星进行了数百次机动，在地球同步轨道上以10～15公里的距离靠近了12颗正在运行中的卫星或为接近它们实施变轨机动。这些卫星包括俄罗斯民用航天器“Ekspress-AM8”(2017年7月)和“光线”(2017年9月)以及军用卫星“钟声”(俄罗斯代号“宇宙-2520”，2017年10月)，“彩虹-1M3”号(2017年11月)，“彩虹-1M2”号(2018年5月).2. 国际合作与竞争：随着太空活动的不断增加，各国对太空资源的争夺也日益激烈。GSSAP卫星作为美国太空安全体系的重要组成部分，其发展和部署也反映了国际太空合作与竞争的现状。一方面，各国可能通过合作来共同应对太空威胁和挑战；另一方面，也可能存在竞争和对抗，尤其是在关键技术和资源方面。3. 国际规则与准则：随着太空活动的不断发展，国际社会也在努力制定和完善相关的规则与准则，以确保太空活动的安全和有序。GSSAP卫星的活动也需要遵守这些规则与准则，以避免引发不必要的争议和冲突。同时，各国也需要加强沟通和协商，共同推动太空规则与准则的制定和完善。 4. 外交和战略影响：GSSAP卫星的活动也可能对国际外交和战略产生一定的影响。例如，如果美国通过GSSAP卫星对其他国家的卫星进行监视和评估，可能会引发对方的反感和不满，从而影响两国之间的关系。此外，GSSAP卫星也可能成为美国在国际舞台上展示其太空实力和技术的手段之一。 5. 技术交流和合作：尽管存在竞争和对抗，但各国在太空技术方面也存在一定的交流和合作。GSSAP卫星的技术特点和发展经验可能对其他国家具有一定的借鉴意义。同时，各国也可以通过合作来共同应对太空威胁和挑战，推动太空技术的发展和应用。
