科学地认识

科学、务实地辨析和认知“星链

牟承晋

(2023年4月18日)

俄乌冲突中,马斯克麾下Space-X(太空探索技术公司)打造的“星链”(Starlink),向乌克兰提供了大量的俄军战场情报指引。西方媒体欢呼,“星链”成为乌克兰在战场上依赖感最强的技术力量,让乌军打出了世界顶尖军队的战术操作。

2022年10月,马斯克突然关闭乌克兰上空的“星链”,公开主张乌克兰“中立”。欧洲媒体称,“星链”通信系统中断,导致乌克兰军队与俄作战时遭遇“灾难性”失联。媒体披露,俄罗斯可能采用激光武器打击“星链”,支持“星链”的美军方“不想将俄罗斯逼得太急”。

2023年2月,俄军推出专为压制“星链”的“白芷”战场定位系统,据称可以远距离定位星链终端,旋即摧毁。

Space-X已在日本推出“星链”服务,在韩国设立“星链”公司。4月6日窜访台湾的美国众议院外交事务委员会主席麦考尔,与蔡英文讨论了将“星链”引入台湾的可能性;随行的阿肯色州众议员希尔说,“星链”是与蔡英文会谈的“建设性收获”之一。显然,针对中国大陆将“星链”引入台湾,是台独分裂分子与美日韩反华势力串通勾结的重要举措。

一、确切地说,“星链”是指“星链互联网”系统。

主要由三部分组成:

1)非静态轨道(NGSO)卫星系统,运行在距地面550公里的近地轨道,被设计和划分约246个“轨道平面”(orbital plane),每个“轨道平面”均匀分布110-120颗卫星;

2)卫星地面站(即网关或Gateway),可以发送和接收来自卫星的数据(并同步),以将卫星互联网用户连接到所希望使用的(地面)网站和其他互联网服务;

3)地面互联网络的自治系统(即AS,Autonomous System) ,通过“自治系统”形成全球性互联互通的网络,及端到端的通信,目前仅支持IPv4,不支持IPv6。

“星链互联网”不是独立的通信网络系统,而是“天-空-地”一体对(传统)互联网的延展;或可以认为是网信空间与太空间组合形成的一个泛在数字化信息环境。

二、不同于领土(陆基)、领海(海基)、领空(空基),网信空间和太空间是人类的共享资源,主要的共性是没有边界。

基本的差异在于:

1)网信空间是人造的,其共享资源(主要是数据和信息)与时间相关,体积(即数据和信息量)呈时序性动态变化,理论上可以无穷大并可复用;

2)太空间是自然环境,共享资源(主要是频段频谱和卫星数量)有限,不可再生。

在作战(情报)运用中,网信空间与太空间,既相互关联和依存,又推动塑造不同的组织、技术和数据驱动的方法及其生态系统(Ecosystem)。

三、“星链互联网”在作战中,除了数据的接收、中继和发送,还具备“跟踪、遥测和控制”(简称“TT&C”)的功能。

根据对“星链互联网”数据流(2022年6-7月)的实时测量统计,来自乌克兰的数据量在“星链互联网”中仅占2.12%,来自美国的数据量占53.93%。美军网战司令部和太空司令部,是“星链互联网”直接与最大的受众。

美军太空司令部成立于1985年,2002年解编;2019年8月,又被重编为独立的(联合)太空作战司令部。美网军司令部成立于2009,隶属美军战略司令部;2018年5月,被升级为独立的(联合)网战司令部。

1)美军对于太空间和网信空间的认识及战略、战术,在逐步地变化、修正和调整,与变化的态势相适应;

2)鉴于网信空间和太空间的重要性与特殊性,两个司令部的地位升级和重新定位,凸显了美国坚持“有保留地开放”公共共享资源的战略指导方针,或在21世纪的数字化时代维护其霸权及威慑和威胁力;

3)“星链互联网”的出现,改变了曾经的某些“官僚式”自恋意识,推动了军改和概念更新,及转变理念和方式加强军民合作与融合。

“星链互联网”必须“落地”,即与地面互联网相连接、互操作、安全可靠地嵌入,利用既有技术(如DNS、CDN)以优化数据和情报的传递,最大程度地减少通信的时延和保持稳定性。

“星链互联网”与地面互联网相连接的(融合、契合、嵌入)部位(分),是薄弱环节。

“星链互联网”在作战中的运用,目前主要体现在情报及指挥与控制,并协助实施“精准打击”。美国必然会对“星链互联网”在俄乌冲突中的表现进一步完善和强化,进而针对中国应用。

太空间的“星链互联网”与微软、脸谱等地面网络信息公司衔接,与到处移动的(自动驾驶)车辆相配合,必然构成对我国网络信息安全、社会安全、人身安全、军事安全等的重大威胁和压制。

四、必须澄清,“星链”可以显著提升定位精度和抗干扰能力,可以搭载天基武器系统,甚至直接作为武器平台等模糊认知。

专业人士提醒与告诫:

定位精度,取决于GPS、北斗等卫星系统自身的能力,与“星链”通信卫星无关。

抗干扰能力,取决于设备本身的解调码能力,与“星链”卫星系统也没有直接关系。

“星链”卫星采用的是最简化设计,制造成本很低,其采用的霍尔效应推进器,推力只有0.4牛米(1牛米等于0.1公斤扭力),需要连续推几个小时才能缓慢动起来,并不具备天基武器系统平台的基础。

美国联邦通信委员会(FCC)在“2022年度美国通信市场的评估报告”中称,注意到美国通信市场正处于重大变革和需要重新审视的状态,其中包括“低轨卫星组网联网的快速扩张以及商业卫星行业新参与者的出现”。

FCC已于12月1日有条件地部分批准并部分延期Space-X的29,988颗“非同步轨道”(NGSO:non-geostationary orbit)卫星“第二代星链”(Gen2 Starlink)的授权申请。过去两年中,FCC还批准了Kuiper(亚马逊公司)和Boeing(波音公司)的新卫星组网联网计划,且增加数千颗卫星的新申请尚在审查中。

国际规定,卫星之间的接近标准是1公里。按照1公里间距计算,一个低轨道层面可容纳6亿颗卫星,高度每5公里为一层面,从350公里到600公里有50层面,卫星极限数量是300亿颗。宽松评估,容纳几千万颗卫星绰绰有余,称只能容纳4-5万颗卫星显然偏颇。

卫星速率是7.8公里/秒,如此高的速度,间距当然要拉得很大。但这个高速度是对地面的观测速度,卫星在太空中实际是相对静止的,保持一公里以上的距离是安全的。

Space-X的星链部署计划:

对“星链”的研究要讲科学、讲事实、讲证据、讲真相,论证要实事求是,避免将我们有限的关注力、人力物力和财力,耗费在错误的方向和路线上。

五、美国国防部高级研究计划局(DARPA),2021年9月13日公开了“天基自适应通信节点”(简称“Space-BACN”,Space-based Adaptive Communications Node)研究项目。

2022年8月,DARPA宣布选择了11家民营企业参加这个项目,Space-X是其中之一;10月,英特尔(Intel)也加入了该项目。

“Space-BACN”的目标,是与多个民营企业合作,通过数万颗近地轨道(LEO)卫星提供网络宽带服务,创建一个由卫星组网的“互联网”(internet),实现军事和政府及商业和民用卫星组网系统之间无缝通信。

“Space-BACN”的目的,旨在促进合作伙伴之间的协作, 以确保正在设计的终端可以重新配置,从而在“星链”网络系统所使用的技术之间提供互操作性。

“Space-BACN”由三个技术领域(简称“TA”)组成:

TA-1,重点研发光纤的数值孔径(optical aperture),主要用于数据采集和跟踪,以及光发射和接收功能,通过单模光纤与TA-2连接。

TA-2,重点设计和研发可重新配置的光调制解调器(optical modem),以能持续当前及新的通信标准和协议,实现卫星网络系统之间的互操作性。

TA-3,重点研发支持跨卫星网络系统之间光链路通信所需关键指挥和控制的要素,并开发与“Space-BACN”(军用)接口所必需的架构,包括人工智能的算法和机器学习。

美国设计构想的未来网络(或“未来互联网”),是“天-空-地”一体通信体系,包含了美国军方引领、需求(如美中俄博弈)导向、产业合作的原创技术、新技术、黑技术(包括新的技术标准及协议和规范)。

网信领域的未来天地之间,我们不能针锋相对、捷足先登,不能在星移斗转、大起大落之际换思路、换赛道、换动能、换格局,不能勇于和善于快速创建独立自主的数据安全保护系统(专网),继续被美国牵着鼻子走,必将被动地失去“天-空-地”一体通信的平等(制衡)能力,并再度失去扭转困局、冲出危局、创造新局的良机和契机。

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