科技日?qǐng)?bào)記者 胡定坤
就在全球目不轉(zhuǎn)睛地盯著美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）不斷試飛“星艦”，為登月探火作準(zhǔn)備，或者連續(xù)發(fā)射“星鏈”，鋪開太空互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，較少有人關(guān)注的是，在一個(gè)相對(duì)低調(diào)但非常重要的領(lǐng)域，SpaceX也在“攻城略地”。
“衛(wèi)星總能在給定時(shí)間內(nèi)飛過目標(biāo)區(qū)域?！泵绹?guó)國(guó)防部負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、建造、發(fā)射、運(yùn)行偵察衛(wèi)星的機(jī)構(gòu)——國(guó)家偵察局（NRO）局長(zhǎng)克里斯·斯科里斯近日如此炫耀SpaceX為NRO研制的間諜“衛(wèi)星群”。
超百顆衛(wèi)星監(jiān)視全球
據(jù)美國(guó)科技網(wǎng)站Ars Technica報(bào)道，SpaceX正在為NRO打造一個(gè)至少由100多顆間諜衛(wèi)星組成的衛(wèi)星群，用來(lái)監(jiān)視全球目標(biāo)。今年5月到10月，短短5個(gè)月時(shí)間，SpaceX已經(jīng)分4次發(fā)射了其中的80多顆，今年年底前計(jì)劃再發(fā)射兩次。
之所以能如此迅速地生產(chǎn)和部署這些衛(wèi)星群，原因是該項(xiàng)目基于“星鏈”衛(wèi)星平臺(tái)研制，充分利用了星鏈成熟的生產(chǎn)線，以及SpaceX快速發(fā)射火箭的能力。2024年以來(lái)，SpaceX已經(jīng)發(fā)射了約70次、1600顆星鏈衛(wèi)星。NRO需要的產(chǎn)能和發(fā)射機(jī)會(huì)與此相比“微不足道”。
NRO將SpaceX的衛(wèi)星群用于定期向美國(guó)軍方和政府相關(guān)機(jī)構(gòu)提供外國(guó)軍事設(shè)施和其他感興趣地點(diǎn)的最新情報(bào)。斯科里斯表示，這批衛(wèi)星將以極高的速度和較高的分辨率更新地面目標(biāo)圖像。
對(duì)NRO來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)重要的轉(zhuǎn)變。此前，該機(jī)構(gòu)主要使用數(shù)量較少、分辨率極高、體積龐大、價(jià)格極其昂貴的偵察衛(wèi)星。例如其KH-11偵察衛(wèi)星僅部署了十幾顆，每顆有近20米長(zhǎng)，重量接近20噸，其單價(jià)在2011年已經(jīng)高達(dá)數(shù)十億美元。相比之下，SpaceX的衛(wèi)星群每顆僅重約1噸，據(jù)報(bào)道，NRO在2021年僅支付了18億美元，就買下了過百顆。
擴(kuò)散型架構(gòu)確有優(yōu)勢(shì)
NRO將這種大量部署、批量化生產(chǎn)的衛(wèi)星群稱作“擴(kuò)散式架構(gòu)”。除了價(jià)格便宜、量大管夠，其在軍事領(lǐng)域更是具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
NRO認(rèn)為，仍然需要一些高精度的大型衛(wèi)星來(lái)獲得對(duì)手目標(biāo)的高清細(xì)節(jié)。但是，這種方法的缺點(diǎn)是“重訪率”低，即由于衛(wèi)星數(shù)量少，每天對(duì)目標(biāo)拍攝的次數(shù)不足。同時(shí)，少數(shù)幾個(gè)大型衛(wèi)星很可能成為對(duì)手攻擊的重點(diǎn)目標(biāo)，比較容易被摧毀。
“擴(kuò)散式架構(gòu)”則有效地彌補(bǔ)了這些缺點(diǎn)。從“攻”的角度看，上百顆衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)對(duì)地面目標(biāo)的快速“重訪”，甚至不間斷地監(jiān)視。此外，這種衛(wèi)星成本低、易生產(chǎn)，非常便于技術(shù)迭代，即快速、大量產(chǎn)出安裝新型相機(jī)等傳感器的新型偵察衛(wèi)星以替代老舊“架構(gòu)”。從“守”的角度看，要摧毀一個(gè)包含上百顆衛(wèi)星的衛(wèi)星群，比擊毀幾個(gè)大型衛(wèi)星困難得多。正如斯科里斯所說(shuō)：“這給了我們一定程度的韌性，這是以前所沒有的”。
既然優(yōu)勢(shì)如此明顯，為何此前未在軍事領(lǐng)域使用類似的衛(wèi)星群呢？
“發(fā)射成本太高。”NRO副局長(zhǎng)特洛伊·梅克在10月17日的一場(chǎng)研討會(huì)上解釋，之前發(fā)射衛(wèi)星的成本非常高，現(xiàn)在已大幅下降。同時(shí)，電子設(shè)備的進(jìn)步使他們能夠制造體積小、但性能高的衛(wèi)星。
海量數(shù)據(jù)需智能處理
NRO希望盡快地將信息交到用戶手中，但幾百顆衛(wèi)星傳來(lái)的數(shù)據(jù)量卻是一個(gè)挑戰(zhàn)。
首先，更多的衛(wèi)星、更高的重訪率，必然會(huì)產(chǎn)生更多的偵查數(shù)據(jù)。此外，大規(guī)模的衛(wèi)星群，可能包含有光電、雷達(dá)、紅外、電子探測(cè)等不同傳感器，數(shù)據(jù)的種類也有所不同。據(jù)悉，NRO還在研究量子遙感等新興探測(cè)技術(shù)。
“一旦你采用擴(kuò)散式架構(gòu)，從幾顆衛(wèi)星增加到幾十顆衛(wèi)星、再到幾百顆衛(wèi)星，你就必須要改變很多東西?！彼箍评锼拐f(shuō)，必須讓機(jī)器去幫助人類，“我們需要人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和自動(dòng)化流程來(lái)幫助我們”。
NRO太空發(fā)射辦公室主任埃里克·扎里布尼斯基表示，未來(lái)提供數(shù)據(jù)的速度將是幾秒，而不是幾分鐘或幾小時(shí)。
目前，除了NRO，美國(guó)軍方其他太空機(jī)構(gòu)也不約而同地盯上了所謂的擴(kuò)散式架構(gòu)，而且都對(duì)SpaceX在星鏈項(xiàng)目中積累的低成本、批量化衛(wèi)星技術(shù)非常感興趣。
美國(guó)國(guó)防部下屬的太空發(fā)展局計(jì)劃明年啟動(dòng)快速發(fā)射計(jì)劃，將數(shù)百顆的“衛(wèi)星群”送入太空，以探測(cè)和跟蹤對(duì)手發(fā)射的導(dǎo)彈。據(jù)說(shuō)，為贏下這一合同，SpaceX提出了一個(gè)基于星鏈的衛(wèi)星概念。美國(guó)太空軍也計(jì)劃購(gòu)買100多顆SpaceX衛(wèi)星，用于提供寬帶通信。
2022年，SpaceX成立了“星盾”部門，專門為美國(guó)政府和軍方研制用于國(guó)家安全任務(wù)的衛(wèi)星。
