如果中国摧毁了一颗美国军用卫星会发生什么?

直说吧,我们会陷入困境。
Russia Now: Object 2014-28E, Soviet Anti Satellite weapon concept art
我们不知道 2014-28E 这个物体是什么。它被卫星追踪器发现,似乎来自俄罗斯的军事发射。发射时并未申报,直到天文学家追踪到其有计划地移动,才被认为是太空垃圾。它访问了俄罗斯的卫星,可能是在修复它们,但也有人猜测它是一个复活的苏联时代卫星杀手,或者至少是基于以前的卫星杀手研究。我们不确定它是什么,但它很可能是“军事用途的东西”。如果是这样,那就是冷战重燃的又一个迹象,而没有比太空本身更寒冷的了。艺术概念图来自 Ronald C. Wittmann,DIA 艺术概念图,通过 Wikimedia Commons
Graham Murdoch

未来的战争至少会在太空中打响。从确保您的 ATM 交易正常运行,到支持军事通信,再到在导弹发射前进行探测,我们越来越依赖卫星。不幸的是,NextGen Space 的 Charles Miller 表示,美国在防御这些脆弱的航天器方面准备不足。

美国和包括中国、俄罗斯、伊朗在内的其他国家正在开发摧毁地球轨道卫星的方法。2007 年,中国使用其反卫星系统炸毁了自己的一颗卫星。该系统的后续型号 Dong Ning-2 是一种可以瞄准近地轨道、高地轨道甚至更高地球同步轨道的卫星的导弹。

如果这枚导弹摧毁了一颗重要的美国卫星,会发生什么?直说吧,我们会陷入困境。如果没有廉价且便捷的方式进入太空,更换一颗丢失的卫星可能需要六个月或更长时间。Miller 在最近接受太空前沿基金会采访时表示:“美国将面临在瞬间变得耳聋、沉默和失明的风险。”

美国宇航局目前正处于火箭发射车辆的更换期,商业太空探索仍在起步阶段(并且在此过程中遇到了一些障碍)。火箭发射相对稀少,而且将载荷送入太空需要数月甚至数年的等待。

“这将是毁灭性的,而我们现在无能为力来阻止它。”

“我怀疑这会让五角大楼的人夜不能寐,”退休的航空航天工程师 Rand Simberg 告诉《大众科学》杂志。他说,如果一颗美国卫星遭到攻击,“这将是毁灭性的,而我们现在无能为力来阻止它。唯一的原因是它没有发生,和我们没有核战争的原因一样:存在相互确保毁灭的威慑。”

一位不愿透露姓名的政府国防承包商证实,威胁是真实存在的,而且快速将新卫星送入轨道将是一个巨大的障碍。

需要更多发射车辆

在紧急情况下,军方可以挤占火箭发射等待名单的前列,甚至可以从弹道导弹潜艇上发射替换卫星。太空律师 Glenn Harlan Reynolds 表示,在后一种情况下,“那是为了第三次世界大战那种情况”。

更好的解决方案是让火箭时刻处于发射状态,来自各种供应商,来自美国各地的发射场,这样就可以相对容易且便宜地将卫星搭乘上去。Miller 估计,通过常规发射,我们可以在一两天或几周内更换一颗丢失的卫星。

使火箭可重复使用,这是 SpaceX 的目标,将是降低成本和实现更多发射的一个重要步骤。Simberg 说:“获得更便宜的发射系统的办法是停止丢弃硬件。但这不会一夜之间发生。”

另一种策略是完全摒弃火箭。军方希望拥有自己的太空飞机——一种可以进入太空的飞机。五角大楼的研究部门 DARPA 已与三家公司签订合同,开发一种能够提供“快速、经济和常规太空接入”的飞行器。

Simberg 建议,随着进入太空成本的降低,公司将能够负担得起发射更坚固的卫星。它们将不再使用我们现在使用的轻便、易碎的卫星,而是可以进行装甲化,以防止自己首先遭到攻击。

冗余和弹性

但除了发射时间表,还有一个问题。即使进入太空变得便宜且容易,在及时的时间内建造一个庞大而复杂的卫星仍然极其困难。这是重要卫星需要更小、更简单,并且其功能分布在许多不同航天器上的原因之一。

卫星设计的旧方式是将大量令人印象深刻的设备装载到一个巨大的航天器上。以WorldView-3 为例。这颗卫星拥有世界上任何商业卫星中最高的分辨率之一——其每个摄像头的像素都可以捕捉到一平方英尺的陆地,因此 WorldView-3 可以从太空中看到扬基体育场本垒板。这非常令人印象深刻,但它花了数年时间才建成,而且它高 18 英尺,宽 8 英尺。这使其成为一个容易攻击的目标。

我们匿名的国防承包商表示,五角大楼正在缓慢地重新考虑其卫星战略。计划是改变“把所有鸡蛋放在一个篮子里”的做法,即制造一颗或几颗非常重要的卫星,而是将重要功能分布在许多较小、不太重要的卫星上。因此,他们将不投资于类似 WorldView-3 的卫星,而是使用一个由较小的、较低分辨率的摄像头组成的网络——例如 DARPA 的 SeeMe (太空赋能军事交战效应) 网络,包含 24 颗饮水机大小的成像卫星。这样,如果敌方部队(甚至只是太空垃圾)摧毁了我们的其中一颗卫星,其他卫星仍然完好无损地发送数据。

构建更具弹性的卫星网络的另一种方式是与私营公司合作。例如,SpaceX 计划发射一个由 4,000 颗或更多卫星组成的全球通信网络,空中客车正在制造 900 颗将从太空向地球广播互联网的卫星。因此,如果一颗重要的军事通信卫星被摧毁,五角大楼可能会依赖于这些系统。

展望未来

当然,将如此多的卫星送入太空需要便捷廉价地进入太空——因此这两种解决方案是相互关联的。Simberg 说:“最终的解决方案是更多、更小、更便宜的卫星,搭载更便宜的发射系统。”

他估计,在 SpaceX 和联合发射联盟(希望)克服火箭可重复使用问题后,军方可以在几年内使其关键卫星系统达到理想状态。

Simberg 说:“当飞行频率增加,发射成本下降时,这将迫使卫星公司重新考虑他们的业务方式。但现在,我们已经措手不及了。”

 

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