阿富汗冲突中的典型场景，在这次冲突中，太空——具体来说，超过一百颗轨道军事卫星——首次成为战争机器的核心：地面士兵发现了一个塔利班目标。他使用一个名为“插件”（plugger）的轻便手持全球定位系统（GPS）接收器，利用GPS卫星星座计算目标的经纬度，然后通过卫星将坐标电话告知佛罗里达州的一个空军基地。从那里，一条警报被发送给沙特阿拉伯的指挥官，他们指挥一架“捕食者”无人机飞越塔利班目标所在地，并实时传送现场视频——同样是通过卫星。目标被批准轰炸，一名B-52轰炸机飞行员在20,000英尺以上的高度巡航，远离高射炮的射程，在发射一枚联合直接攻击弹药（JDAM）炸弹之前，将GPS坐标输入其计算机。炸弹使用自己的GPS接收器，以惊人的速度冲向目标，在离目标几英尺处爆炸。整个过程只需几分钟，而不是像以前的战争那样需要数天。与已经过时的10万美元激光制导炸弹相比，2万美元的JDAM炸弹非常划算，因为激光制导炸弹在穿过灰尘、云层和烟雾时难以锁定目标。
但也有令人遗憾的事件发生。去年12月，一名空军侦察兵用他的“插件”计算出塔利班目标的坐标后，该设备的电池没电了。侦察兵更换了电池，并将GPS坐标传达给一架接近目标的B-52轰炸机。侦察兵没有意识到的是，他的“插件”在重新启动时被设置为显示其自身位置的坐标。一枚2000磅重的JDAM炸弹以毁灭性的精确度落下，导致三名特种部队士兵和五名阿富汗盟友丧生。
即使没有人为失误，太空军事技术也可能不稳定。GPS信号很容易被干扰；最敏锐的间谍卫星很难穿透云层；军事部队和系统之间的通信经常拥堵无线电波。与此同时，军事卫星完全没有防御能力，容易受到攻击。
国防部长唐纳德·拉姆斯菲尔德和政府中的其他人表示，如果太空将在未来的战争中发挥更大作用，解决方案就是“太空控制”。国防战略家们不仅担心弥补不足，他们还认为太空是一个新的、尚未得到充分利用的边疆。换句话说，他们希望夺取太空制高点——不仅仅是为了监视全球敌方活动或从太空发动攻击，也是为了阻止对手进入太空作为军事观察点。这是一个有风险的方法，也有其批评者，因为它会招致潜在对手和恐怖分子的反击——可能还会引发太空中的全面战争。
尽管如此，在美国军方规划者的推动下，数十项太空技术研究正在进行中。正在开发的新资产包括能够穿透伪装的卫星、能够监测部队和车辆移动的太空雷达、能够为士兵提供类似手机连接的更强大的通信卫星，以及能够追踪弹道导弹的轨道传感器。五角大楼的愿望清单上的硬件包括具有进攻性和防御性潜力的物品——例如军用航天飞机、天基激光器以及能够投放任何尺寸炸弹的再入飞行器。以下是未来几年可能出现在轨道上的设备预览。
间谍卫星
国家侦察局和五角大楼计划在未来十年左右斥资超过600亿美元，更换几乎所有的成像卫星库存。计划是购买一批比当今光学成像卫星更敏锐的侦察卫星，并最终购买能够提供目标连续视觉数据的设备，而目前的卫星则无法做到这一点。
一项正在考虑的技术是高光谱卫星，它们可以在数百个不同的红外线和可见光波段成像。例如，这类卫星可以帮助发现隐藏在伪装网下的坦克，因为红外成像会探测到发动机产生的热量（参见“无处藏身”，2001年8月）。
另一项正在审查的技术是天基雷达网络，该网络将持续向地球表面发射信号，并在所有条件下——即使是低云、风暴或黑暗——都能探测到移动目标，如卡车和导弹发射器。“如果你是个坏家伙，而且你移动了，我们就会看到你移动，”美国空军副部长办公室军事航天事务副主任罗伯特·迪克曼说。
军方已经使用飞机搭载的雷达来探测地面移动目标——例如在波斯湾战争期间对科威特和伊拉克之间主要道路“死亡公路”进行侦察时。1994年和2000年，NASA在航天飞机上成功部署了雷达系统。但对于五角大楼想要的全球全天候雷达覆盖——一个不会危及飞行员生命或侵犯外国领空的系统——将需要一个由二十多颗高功率低地球轨道卫星组成的星座。“我们希望能在十年末投入使用，”迪克曼说，“但天基雷达在技术上是一个艰难的挑战，在经济上也同样如此。”
关键障碍：该系统不仅必须提供对“禁区”的远程穿透性视野，远高于飞机能飞到的高度，而且还必须与现有的通信设备集成，以便信息能够即时传达给地面和空中的部队。即使克服了这些问题，由于建造和发射成本高达数十亿美元，使用现有卫星技术可能无法在太空部署足够多的设备来实现全面覆盖。国会已经否决了一个名为“发现者二号”的卫星雷达网络提案，因为它未能达到成本预期，而空军和麻省理工学院的林肯实验室目前正在进行一项替代方案分析，预计将于明年11月完成。
一种可能性是21世纪技术卫星，或称TechSat 21，这是空军研究实验室正在研究的一个概念（参见左侧的“一个系统，多双眼”）。TechSat 21不是使用汽车大小和重量的大型卫星，而是使用“虚拟卫星”——每颗约300磅的微型卫星集群。每颗微型卫星都将配备一个双静接收器，该接收器不仅能探测到来自其自身发射器的反射地球雷达信号，还能探测到邻居发出的信号，从而提高收集图像的分辨率。
研究人员确信，大规模生产的微型卫星协同工作，最终将使当今笨重且成本高昂的设备过时。其优点包括：如果一颗微型卫星发生故障，整个系统不必更换。它们将更加灵活，因为通过简单地重新配置集群，操作员将能够执行不同的任务。例如，同一群微型卫星最初可以分开很远以提供全球雷达覆盖，然后在几小时内靠近以对小区域进行精细搜索。
在TechSat 21投入使用之前，还有很多工作要做。例如，研究人员必须弄清楚如何让这些微型卫星保持在稍有不同的轨道上，而不会消耗过多的燃料。TechSat 21概念的首次实际演示将于2005年举行，届时空军计划发射一个由三颗相同微型卫星组成的集群，以测试它们是否能够以精确的编队飞行。
GPS
下一代定位GPS卫星（称为GPS III，参见“防干扰信号”）与当前型号之间的一个显著区别是——除了军事应用外，它们还用于从农作物勘测到汽车数字地图制作等各种用途——它们将拥有独立的军事和民用信号。这将使敌人更难干扰军事信号。两年前，空军研究实验室的工程师使用从互联网下载的指令，制造了一个价值7500美元的自制设备，该设备轻松地淹没了GPS信号，将其淹没在大量电子噪声中，这突显了这项能力的重要性。该演示引发了一种恐惧，即任何拥有网络访问权限的敌人都可以扰乱精确制导弹药的攻击。为了避免这种情况，预计将在十年末准备就绪的GPS III将比现有设备提供更高功率、更集中的信号。这些所谓的“定向波束”几乎不可能被廉价且复杂的设备干扰。
GPS III卫星还将拥有改进的钟。卫星向地面接收器发送的时间信息越精确，接收器就能越好地计算信号的传播距离，然后使用至少三颗卫星的测量结果来“三角定位”一个位置。有了更好的GPS定位数据，卫星制导武器将能够更精确地找到目标——精度达到一米，而目前约为6米。
弹性带宽
目前轨道上大约700颗运行卫星中，约有一半是美国航天器，其中110颗是用于导航、通信、天气预报、成像、侦察和导弹发射早期预警的军事卫星。问题在于，军方和情报机构的各个部门都通过专有系统连接到这些卫星，专家称之为“孤岛”（stovepipes），因为它们在地面站和太空之间传输信息，但很难在广泛的网络中传播数据。雷神公司（Raytheon）国土安全高级副总裁雨果·波萨（Hugo Poza）表示：“你不希望看到的是我们今天拥有的，到处都是独立的数据库。”“信息共享不足是导致9·11事件的原因。这不是技术故障；这是网络故障。”
五角大楼希望通过所谓的“变革性通信系统”来克服这些不足，这是一个能够管理和分发所有军事信息的大型网络。有了这个网络，例如，如果一架无人侦察机拍下了基地组织成员活动的画面，照片将立即传达给地面的特种部队单位，以便他们能够拦截敌人。
这个新通信系统要解决的一个重大缺陷是，在许多最新、偏远和未开发冲突地区，带宽不足。无人驾驶的“捕食者”和“全球鹰”飞机传输的详细图片很容易使军事网络过载，尤其是在阿富汗等电信基础设施非常薄弱的地区。2004年，军方计划推出其首批宽带填充卫星（Wideband Gapfiller Satellites），这些卫星将配备“有源”天线，具有多个通信波束，可以聚焦在任何需要额外带宽的地方。其中每颗卫星提供的带宽将是当今10颗宽带通信航天器的总和。
为了进一步增加带宽，军方希望早在2005年就开始用先进的激光束光学系统取代未来卫星上的传统无线电信号技术。五角大楼已要求在下一年的预算中拨款2亿美元，以启动激光通信项目，该机构认为该项目能够处理最繁重的通信流量，并通过卫星之间的即时中继，更快地在全球范围内传输信息。
同时，也在开发新的窄带系统，供只能携带有限装备的士兵使用，用于语音或低数据速率通信。多颗卫星组成的“移动用户目标系统”（Mobile User Objective System），计划于2008年发射，将通过手持终端提供类似手机的语音和数据服务。
重新定义卫星
今天的卫星体积庞大且复杂，导致发射成本高昂。一旦进入轨道，就没有便宜简单的方法进行维护。这就是为什么可升级卫星的概念对国防工业如此具有吸引力，其工程师正在借鉴计算机科学的理念来设计一种“即插即用”的卫星，可以重新编程新的软件，也可以在轨道上进行检查、加油和维修。
第一步是国防高级研究计划局（DARPA）、NASA、波音公司和Ball Aerospace and Technologies Corp.之间的一项联合项目，将在未来几年内建造一个可维修卫星的模型，名为NextSat。然后，到2006年，该团队希望发射一颗名为ASTRO（自主太空运输机器人操作的缩写）的小型卫星，在轨道上与NextSat会合，并证明两颗卫星可以对接（参见“飞行中升级”）。如果这次演示成功，下一步将是全面开发一批实际的可升级卫星。
NASA也在资助一个名为DART（自主会合技术演示）的项目。这项测试中的航天器由Orbital Sciences Corp.制造，它将配备车载视频传感器作为眼睛，尝试接近一颗通信卫星，停在约15米外，执行一系列避碰机动，然后飞到另一个轨道——所有这些都无需人工干预。
然而，这些新技术也有危险的一面。能够检查、加油或重新编程卫星的航天器也可能能够禁用、摧毁或删除其程序。敌方微型卫星将难以探测，甚至可能隐藏在一个更大、看起来无害的卫星内部。2000年，一家香港报纸引用中国消息来源称，中国已在地面测试了一种“寄生”卫星，可以附着在敌方卫星上并在必要时将其摧毁，这暗示了一种令人不安的可能性，但该报道尚未得到证实。
全面准备
军方愿望清单上最令人垂涎的物品之一是航天飞机——一种可重复使用、无人驾驶的飞行器，可以随时出发。它可以释放或为卫星加油，将它们移动到新的轨道，或更换其硬件和软件。它还可以充当临时的卫星，用于侦察或通信任务。北美防空司令部和美国太空司令部司令埃德·埃伯哈特将军说，航天飞机还可以用于“将钢铁打向目标”。
航天飞机的构想已经存在了40年。旨在设计一种超音速喷气式飞机（能够像航天飞机一样将有效载荷送入太空，并作为轰炸机在几小时内到达世界各地）的国家航空航天飞机计划于1994年被取消。工程师们意识到，该飞机本身永远无法达到轨道速度。最近，NASA放弃了X-33的希望，X-33是航天飞机的一个拟议替代品，它本应在一次发射中从地面飞到轨道，而不是使用助推火箭，因为这项技术从未完全实现。现在，NASA已拨款48亿美元用于“太空发射计划”（Space Launch Initiative），以开发航天飞机的替代品，该替代品将是另一种两级可重复使用的运载工具，但维护和运营成本要低得多。国防部也搭乘了该计划的便车。预计将在本十年末左右进行五角大楼版本的航天飞机的首次演示，到2014年，军方希望能够投入使用无人驾驶飞行器。
这款名为“太空作战飞行器”（SOV）的航天飞机将是一个可以运载各种有效载荷的货运飞机，其尺寸可能不会比航天飞机大。在另一个独立的项目中，五角大楼正在设计一款名为“太空机动飞行器”（SMV）的较小型无人航天飞机，它可以由SOV、火箭，甚至高空飞机发射。SMV可以在轨道上停留长达一年，然后自主降落在跑道上。波音公司已经制造了一个比例模型，并将其从直升机上放下，以展示其着陆能力。SMV可能携带的有效载荷之一是“通用航空飞行器”（Common Aero Vehicle），这是一种旨在从太空投放武器的再入飞行器（参见“炸弹去吧”）。
导弹防御
导弹防御是国防部预算中最大的研发类别。布什政府在2003财年要求拨款超过70亿美元，用于建造能够击落弹道导弹的系统。但在此之前，五角大楼必须设计比国家现有的国防支援计划（DSP）卫星更好的红外卫星。现有的DSP卫星可以判断是否有导弹射向美国，但拦截它需要能够区分弹头和诱饵，跟踪单枚助推器释放的多个物体，并将轨迹信息传递给拦截器——这些DSP都无法做到。
五角大楼正在开发一种名为“天基红外系统”（SBIRS）高层和低层（SBIRS High and Low）的两部分替代技术。运行在地球同步轨道和高度椭圆轨道上的高层卫星将取代预警DSP航天器，并在导弹发射时提供更清晰的轨迹图。低地球轨道的卫星将提供更近距离的视角，用于精确追踪单个弹头。
SBIRS High原定在未来几年内发射，但已超出预算22亿美元，可能永远无法完成。“我们重新计算了成本，重新安排了时间表，”国防部副部长爱德华·阿尔德里奇在5月2日的记者会上说，“并且对主要承包商洛克希德·马丁公司（Lockheed Martin）和诺斯罗普·格鲁曼公司（Northrop Grumman）的指示是，它们处于聚光灯下。如果我们发现六个月后，项目进展不顺，我毫不犹豫地会按下停止键。”SBIRS Low项目也进行了重组，其首颗卫星最早也要到2006年才能发射。
与此同时，五角大楼正在研究两种未来可能用于拦截敌方导弹的武器：动能武器，包括通过碰撞摧毁导弹的“杀伤飞行器”（kill vehicles）；以及定向能武器，例如也能攻击地面目标的太空激光器。这些研究活动引起了批评者的不满，他们认为这些行为具有侵略性，并且会适得其反。“将武器送入太空将为其他国家做同样的事情打开大门，”华盛顿军事政策研究组织国防信息中心（Center for Defense Information）首席研究员、退役陆军上校丹尼尔·史密斯（Daniel Smith）警告说。
这是军方正在为之准备的一种可能性。2001年1月，在美国科罗拉多州施里弗空军基地，美国空军进行了首次太空战争演习。演习设定在2017年，虚构的冲突让一个大型的“近太空对手”国家“红色”（Red）与一个邻近小国“棕色”（Brown）交战。“蓝色”（Blue），一个超级大国，代表“棕色”参战，一场太空战随之展开——由航天飞机、导弹防御系统、反卫星激光器、微型卫星、地面激光器以及先进的侦察和通信卫星进行。正如预料的那样，军方官员得出结论，美国未来必须在太空武器上投入更多资金，以抵御“红色”国家。“这让很多人认识到太空的重要性，”施里弗空军基地太空战中心战争游戏与模拟分部副主管约翰·瓦格纳少校说。
在计划于2003年2月举行的扩大的模拟演习中，玩家将使用军方愿望清单上更具野心的设备进行战斗，这些设备可能在15到18年后才能投入使用——例如，尚未设计出的天基雷达、导弹拦截器和可重复使用的发射系统。这次为期一周的游戏的目标之一是了解所有军种如何将太空系统整合到他们的战斗计划中。瓦格纳说：“我们的冷战军队正在演变成更精干、更快速、更致命的部队。太空是所有这些事情不可或缺的一部分。”
