我们如何防止太空战争？

2020年1月30日，一位业余卫星观察员发推文说：“有些东西可能值得关注。” 一颗俄罗斯的“宇宙2542”号检查卫星正在美国“USA 245”号间谍卫星附近“徘徊”，他写道，“当我打字时，偏移距离在150到300公里之间变化。” 然后“USA 245”号调整了轨道以避开“宇宙2542”号，而“宇宙2542”号反过来又调整了自己的轨道以再次靠近。“这都是间接证据，”观察员写道，“但大量的情况表明，一颗已知的俄罗斯检查卫星目前正在检查一颗已知的美国间谍卫星。”

研究空间技术的天体物理学家劳拉·格雷戈看到了这些推文；她说，她对卫星进行编目，因此她一直在阅读业余观察员的通讯，“自从推特发明之前就开始了。” 一个国家的卫星跟踪另一个国家的卫星，这正是像格雷戈这样担心太空战争的人所担心的。太空战争不是 战士在太空中互相射击。也不是来自所有军事高地的最高点：“卫星不会‘投掷’炸弹，”格雷戈说，“而且不比其他轰炸方式更快、更好或更便宜。” 太空战争是对卫星的战争。“宇宙2542”号可能配备了干扰或破坏“USA 245”号或将其炸成碎片的设备。如果它这样做了，美国可能会进行报复，也许会摧毁俄罗斯的航天器，我们可能会发生一场太空战争。然后，哪些卫星，以及文明赖以生存的哪些服务会被摧毁呢？

对于美国而言，太空战争可能比任何其他国家都更具破坏性。该国严重依赖其卫星传输GPS、信用卡交易、医院系统、电视台、天气预报的信号；这样的例子不胜枚举。但它比任何其他国家都更依赖其军事卫星进行通信和监视。所有卫星——明亮且以可预测的公共轨道移动——本质上都是坐以待毙的猎物，几乎不可能防御；太空战争是军方所谓的“进攻主导”。

支持科学新闻事业

如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。

美国军方应对脆弱性的解决方案当然是军事手段。去年12月，美国国防部创建了太空部队，称俄罗斯和中国已将“太空武器化”，太空现在是一个“作战领域”。太空部队的职责是保护美国卫星并对对手的不良行为做出回应。

当时的太空部队负责人约翰·雷蒙德将军严厉地告诉《时代》杂志，“宇宙2542”号“有可能在太空中制造危险局面”。但“宇宙2542”号的跟踪最终并没有引发太空战争。格雷戈和业余观察员都不知道“宇宙”在做什么，但他们最好的猜测是，这有点像俄罗斯拖网渔船在靠近美国海军舰艇时所做的事情：惹恼，或在可能的情况下恐吓，并看看他们能看到什么。无论如何，3月中旬，这位业余观察员发推文说，“USA 245”号进行了一次小机动，“这将使其在数千公里的距离上停留数周甚至数月”，之后“宇宙2542”号就自行离开了。在它离开之前，格雷戈补充了自己的推文：“现在是就多近才算太近达成一些共识的好时机。”

格雷戈在忧思科学家联盟工作，这是一个非营利组织，是关注太空战争的三个世界——非政府组织（NGO）、军事和外交——的一部分。在她看来，阻止太空战争的最佳方法是达成一项国际协议，以防止或限制太空战争。到目前为止，谈判在国际政治中陷入僵局。格雷戈说，外交官从不快速工作，但目前他们正在“外交泥潭中嬉戏”，但没有取得太大进展。

因此，我们现在的情况是，一场不断升级的太空战争可能会带来确定且无法估量的平民后果。然而，外交努力一直缺乏活力，军方的反应听起来既具有侵略性又具有保护性。“我不知道太空战争是否迫在眉睫，”情报界军备控制监测工作30年的资深人士约翰·劳德说，“但有些趋势使太空变得更加危险。它并没有迫在眉睫，但它正以惊人的速度向我们靠近。”

太空珍珠港

几乎从卫星出现以来，就有了对抗卫星的武器和追踪卫星的网络。当然，第一颗卫星是“人造卫星1号”，由前苏联于1957年10月4日送入轨道。 “人造卫星”及其后继者立即被业余爱好者用相机追踪；到1959年2月，国防高级研究计划局建立了第一个卫星监视网络。第一种反卫星武器是“高处女座”导弹，由美国于1959年9月22日发射。1963年，前苏联测试了第一种“卫星战斗机”；在1968年的一次测试中，另一架卫星战斗机进入了与前苏联目标卫星相同的轨道，机动到其旁边并爆炸。

在这个充满活力的开端之后，美国和前苏联将注意力从太空战争转向冷战的核平衡。安全世界基金会的布赖恩·韦登说，美国在随后的几十年里建造了“功能极其强大、耗资数十亿美元且运行非常非常良好”的卫星。“但它们在建造时并没有考虑到会有对手对它们做些什么。” 他说，一旦苏联解体，“美国认为它将在太空中永远占据主导地位。”

2001年，太空战争在美国议程上短暂出现，当时一个安全委员会的报告（由唐纳德·拉姆斯菲尔德在离开担任国防部长之前领导）警告了美国的脆弱性，并包括了著名的短语“太空珍珠港”。当时的空军项目主管道格拉斯·洛弗罗开始倡导建立一种太空部队，但“9/11事件发生了，每个人都忘记了太空，”他说。

与此同时，格雷戈说，法国、日本、英国和印度已经发射了自己的卫星，更多的国家已经建造、购买或运营了由其他国家发射的卫星。在阿拉巴马州的迈克·罗杰斯和田纳西州的吉姆·库珀两位众议员（他们都在众议院军事委员会任职）的帮助下，洛弗罗和其他官员一直在推动建立军队的太空部门，但直到2019年12月，太空部队才通过总统的命令创建。“神奇的是，我们复活了，”洛弗罗说。

这种突然性意味着，在一段时间内，太空部队在言辞上很强硬，但在具体细节上却很薄弱，并且受到了互联网上人们的嘲讽。它的公众形象并没有得到改善，因为它的第一个官方行动是设计制服（迷彩服，即使是那些战场在电脑前的士兵）和徽标（美国空军和国家侦察局的徽章以及《星际迷航》都共有的三角翼）。然而，到6月，太空部队及其作战司令部美国太空司令部正在招募精通技术的人员；与国际盟友协调；决定购买哪些技术；并进行战争游戏模拟，在模拟中，各团队互相攻击、反击和智胜。太空战争“不一定是不可避免的，”太空司令部的一个组成部分——联合特遣部队-太空防御指挥官托马斯·詹姆斯准将说，“但这非常严肃，我们非常重视它。”

进攻与防御

任何攻击卫星的人都可以从种类繁多的武器菜单中进行选择。最引人注目的选择是所谓的直接上升式反卫星武器，或DA-ASAT，这是一种从地球发射的导弹，可以炸毁航天器。自冷战以来，美国和俄罗斯就拥有DA-ASAT导弹。中国和印度都用DA-ASAT对其自身卫星进行了测试。俄罗斯最近的一次测试是在今年4月。

攻击卫星的另一种选择是可机动卫星，如“宇宙2542”号，它可以接近另一个国家的飞行器。卫星经常使用小型发动机移动以确保安全，例如避开太空碎片，可机动卫星可以用于加油或维修。但可机动卫星可能是两用的，同样能够与其他卫星碰撞，或监视或击落它们。在过去的几年里，美国和俄罗斯都使用卫星部署了较小的子卫星，这些子卫星四处游荡：“宇宙2542”号发射了“宇宙2543”号，后者也跟踪了“USA 245”号。美国拥有X-37B，这是一种较小的、机器人版的航天飞机，它通常做一些秘密的事情，包括发射子卫星。这些子卫星可以做些什么而母卫星不能做的事情也是秘密，因此尚不清楚：韦登说，我们对它们的了解仅限于我们所看到的。

与此相反，我们看不到的一种太空战争技术是电磁辐射。卫星可以携带设备来干扰其他卫星与地面站的通信，或者它们可以发动欺骗攻击，欺骗其他卫星传递错误的信息。美国、中国和俄罗斯经常干扰其他国家与导航卫星的链接。卫星或地面上的激光可以使间谍卫星的成像传感器眼花缭乱或失明，尽管究竟谁拥有哪种具有哪些功能的激光技术，再次是保密或未知的。

在所有这些敌对行动中，美国有很多损失。在约3200颗功能卫星中，美国拥有1327颗。其中，935颗是商业卫星，提供广播和安全的全球通信。大约200颗美国卫星是政府和科学卫星，它们收集数据以预测飓风、监测干旱、观察大陆的蠕变，并像哈勃太空望远镜一样，了解宇宙。剩下的少数是军事和情报卫星，其中大多数用于通信——例如，部队的指挥和控制，或无人机的指挥——以及间谍活动。这些卫星共同构成了现代文明。它们提供全球每个人都依赖的互联网接入和GPS导航和授时信号，并支持从银行到食品供应、电网、交通运输、新闻媒体和医疗保健等行业。

少数军事和情报卫星对美国的安全至关重要，也是其脆弱性的根源。早期导弹预警系统仅使用10颗卫星，情报界的高分辨率图像可能由十几颗卫星提供，军事指挥和控制通信依赖于仅仅6颗卫星。“中央军事问题一直是，”格雷戈说，“我们已经将自己扩展到太空，现在我们很脆弱。”

这种脆弱性很重要，因为没有人确定卫星如何防御。也许成像卫星可以配备一个快门，对过多的光线快速反应，或者保镖卫星可以保护其他卫星。这种防御是否已付诸实践尚不清楚。“你不会找到很多关于防御技术的官方细节，”韦登说，“因为属于机密。” 他说，“隐形”卫星在技术上是可能的，但也昂贵且困难。你可以使航天器对雷达或望远镜不可见，但不能同时对两者都不可见，而且这个过程会阻碍卫星的性能。

大多数防御努力倾向于侧重于威慑。“军方自然而然地会转向惩罚性威慑，”格雷戈说。“你对我使用ASAT；我也会对你使用。” 然而，惩罚的第一个问题是不可预测的升级。第二个问题是美国脆弱性的另一面——俄罗斯和中国不需要像美国那样多的军事卫星。“实际上只有美国需要在世界任何地方、任何时候对任何人进行军事行动，”韦登说，而俄罗斯和中国对防御通信的大部分需求是本地或区域性的，“通常可以用[其他]手段解决。”

或者，美国可以通过拒绝攻击的好处来威慑攻击。换句话说，一个冗余、有弹性的系统，即使遭受损失也不会失去效力，将不会成为有吸引力的目标。这是标准的威慑理论；五角大楼是否正在实践它尚不清楚。今年6月发布的官方《国防太空战略》报告的非机密版本中避免了这种程度的细节。

然而，商业航天工业实际上正在提供拒绝利益的威慑。传统上，五角大楼一直与洛克希德·马丁公司、雷神公司和诺斯罗普·格鲁曼公司等国防工业巨头签订合同，以建造其卫星。空军研究实验室太空飞行器指挥部的埃里克·费尔特上校说，这些航天器往往有大型皮卡车那么大，其中一个原因是经济效益。他说，无论你需要什么新功能，“只需将其粘在你正在建造的任何东西上即可。” 然而，所谓的新太空公司——SpaceX、蓝色起源、维珍银河、行星实验室——拥有可重复使用的发射器和西瓜大小的卫星，成本只有四分之一到十分之一。费尔特说，节省下来的资金使军方能够更频繁地发射更多卫星，将不同的功能分散到不同的飞行器上，并使更换更容易。

新太空公司正在将数百或数千颗小型卫星连接成大型星座，以确保互联网接入和全球每个地点的持续成像覆盖，并充当拒绝利益的教科书。相比之下，天基红外系统（SBIRS）是一个由10颗大型早期预警卫星组成的星座，是“一个肥美多汁的目标，”总统和国会研究中心的国家安全太空项目主任约书亚·胡明斯基说。“我击中三颗SBIRS卫星，你就没有早期预警了。”* 但他说，如果SBIRS是一个小型卫星的巨型星座，“我摧毁三颗，这很烦人，但星座会自我修复。”

费尔特说，太空部队正在与新太空公司发展密切的关系，正在采用新太空公司的规则，即根据功能而不是规格订购新技术（“我需要一个五英寸的咖啡杯”而不是“我需要一个咖啡因输送系统”），并且正在用信用卡购买足够好的商业图像。

太空外交

在“宇宙2542”号发射“宇宙2543”号并远离“USA 245”号数月后，到7月中旬，业余追踪者注意到，“宇宙2543”号突然伴随了一个射弹，即“物体45915”号，然后以每小时700多公里的速度飞驰而去，显然使用了自己的发动机。雷蒙德称之为“在轨武器试验”。英国国防部发推文表示，希望俄罗斯与国际伙伴合作，在太空采取负责任的行为。

让航天国家同意规范自己的行为并非易事。管辖太空的国际法正在制定中：韦登说，非政府组织正在制定太空法手册，但“关于太空冲突的法律迄今为止尚未明确”。国际约束性条约要么是不具体的，要么是过时的，要么是无限期搁置的。《联合国宪章》禁止对包括外层空间在内的领土完整构成威胁。《外层空间条约》禁止在太空部署核武器，但该条约于1967年签署，当时太空技术尚未取得重大进展。2014年，俄罗斯和中国提出了《防止在外层空间放置武器条约》，该条约禁止在外层空间部署武器；美国不同意该提案的条款，但没有提出反提案。最近，联合国和平利用外层空间委员会就21项关于行为的非约束性指导方针达成一致——例如，“根据需要，采纳、修订和修正国家外层空间活动监管框架”——格雷戈说，这花费了“大量工作，但当你阅读它们时，似乎有点模糊和令人失望。如果你希望它们能解决太空战争问题，你会感到失望，但它们的本意不是这样。”

各国必须达成一致的问题是复杂且棘手的。如何将每个人都包括在内——不仅是庞大的美中俄三国，而且所有大约10个能够进入太空的国家？“武器”的定义是什么，例如，当一个机械臂既可以用于更换失效的传感器，也可以用于抓住另一个国家的卫星时？如何建立通信线路，以便在误判和升级发生之前发出“对不起，我不是故意击中你的卫星”的信息？什么算作侵略——用DA-ASAT导弹击中另一个国家的卫星？偷偷靠近另一个国家的卫星？多近才算太近？你如何验证没有人违反协议？猎鹰研究公司研究员、乔治·华盛顿大学空间政策研究所讲师约翰·克莱恩问道，哪些攻击目标会越过界限进入战争？“如果你炸毁所有GPS卫星——那是关键基础设施；那很可能是战争。摧毁一颗小型卫星，可能不是战争。”

与此同时，格雷戈指出，各国或多或少地遵守非官方的行为规范：注册新发射入轨道的卫星，使其报废的卫星脱轨以避免产生碎片，不在自己的卫星上测试DA-ASAT，并且不摧毁另一个国家的卫星。因此，如果约束性条约太难，那么基于当前规范的非约束性国际协议怎么样？劳德说，“美国和俄罗斯正在讨论这个问题。我们不知道他们讨论的细节，但他们正在讨论是一件好事。因为没有人能够确信自己能赢得太空战争。”

格雷戈同意大多数人的共识，即最好将当前规范作为谈判的起点，但她对外交进展的速度有点厌烦。她说，这种情况“本应在多年前通过某种商定的限制来管理”。国务院不应该开始着手处理这个问题吗？“我们正在这样做，”国务院新兴安全挑战办公室主任埃里克·德索特尔说。2020年7月，美国和俄罗斯官员讨论了开通沟通渠道以防止误判和升级——这是自2013年以来的首次此类讨论——并表示有兴趣继续讨论。与此同时，美国支持一项新的联合国协议，该协议将“打破”太空僵局，并降低升级风险。

始终关注

太空安全的基本必要性是了解每颗卫星的位置以及它的行为方式。太空部队2020年6月的条令称之为“太空领域感知”。官方而言，这种感知来自一个全球传感器网络，该网络由卫星上的传感器和地面上的望远镜组成，覆盖所有轨道，始终跟踪所有大于10厘米的物体：3200颗在轨卫星，以及24000个报废的“僵尸”和太空碎片，这些碎片以每小时35400公里的速度与卫星碰撞，将导致灾难性的解体。

这些信息被发送到位于加利福尼亚州范登堡空军基地的联合太空作战中心的太空部队第18太空控制中队。有关秘密卫星的数据被搁置一旁，其余数据进入一个公共、免费的在线目录，名为Space-Track，当两颗卫星看起来可能会过于接近时，会发布“交汇通知”。

第18太空控制中队在一个秘密作战中心工作，从新闻稿照片来看，该中心重视功能性而不是舒适性——一个由连接的电脑桌、成排的墙壁显示器和闪亮的金属字母组成的迷宫，在米色墙壁上拼出“太空优势从这里开始”。在这个谷仓般的房间里，第18中队的五到七名成员彼此相邻坐着，为了确保全面准确的分析，他们还与来自英国、澳大利亚、加拿大、美国国家航空航天局和商务部的同事，以及来自新太空公司集体的一名代表（所有人都持有安全许可）相邻坐着。法国、德国和美国情报界（包括国家侦察局）的代表不在同一楼层，但在附近可供咨询。第18中队的大多数人年龄都在25岁以下，尽管一些经验丰富的“老前辈”将平均年龄提高到27岁。他们都是技术奇才。“他们让我大吃一惊，”第18中队指挥官贾斯汀·索赖斯中校说。

关于其工作的细节，第18中队只能透露这么多。要了解如何追踪卫星，请咨询业余爱好者。他们更喜欢被称为爱好者；其中20到100人很活跃，很多人是退休人员，而且都精通技术。他们使用双筒望远镜和秒表或无线电接收器——尽管有时他们会使用更精密的设备——并通过国际合作提供全球覆盖。他们有时会在推特上交流，但主要使用一个名为SeeSat的公共邮件列表，格雷戈就是通过这个列表在推特之前关注他们的。“我很久以前就不再称他们为业余爱好者了，”她说。“他们非常熟练。”

他们的低技术方法意味着他们主要追踪最亮、最大的卫星。他们从Space-Track、列出哪些卫星将在特定夜晚经过哪些城市的网站或火箭发射通知（告知导航员避开特定区域）中挑选航天器。他们观察卫星经过一颗星星，然后按下计时器。当他们观察到它经过第二颗星星时，他们会将时间精确到秒的分数。通过了解星星的位置和时间，他们可以推导出轨道。上次秘密的X-37B（一种可机动卫星/间谍飞机）飞行时，爱好者们在24小时内掌握了它的轨道。

“轨道提供了惊人的信息量，”爱好者和哈佛-史密森天体物理学中心的天文学家乔纳森·C·麦克道尔说。例如，许多卫星都在低地球轨道（LEO）上，高度高达2000公里。这些卫星看到的区域最少，但拍摄的照片最清晰，因此LEO中的卫星通常是成像器，要么进行科学研究，例如监测天气，要么进行间谍活动。其他位于地球同步轨道（GEO）的卫星，高度为35786公里，悬停在地球上某个地点上方并与之精确同步移动。“你实际上建造了一个35000公里高的塔，”麦克道尔说，“并移走了塔，”因此GEO中的卫星主要用于通信或广播。高度椭圆轨道上的卫星通常大部分时间都在北半球上空度过，往往是早期预警或间谍卫星。在太阳同步轨道上，卫星与太阳保持同步，因此地球上的阴影保持不变——非常适合间谍活动。

信息也来自卫星的行为。如果它正在调整轨道，则可能是为了对抗地球的阻力或监视地球上的某个地点：“在1973年的战争期间，”麦克道尔说，他指的是以色列和阿拉伯国家联盟之间的赎罪日战争，“卫星移动以更频繁地飞越埃及。” 当太阳光照射到卫星的平面时，卫星会“闪光”；如果闪光是随机的，则卫星正在翻滚出轨道。

麦克道尔认为，他们追踪的卫星中可能约有10%是机密的——用于军事指挥和控制的航天器、早期预警设备以及无线电和光学间谍卫星——其中一些是高分辨率仪器，类似于哈勃太空望远镜，但向下看而不是向上看。这些卫星不会出现在Space-Track上。爱好者是关于所有国家机密卫星的唯一开源信息来源，韦登说，也是“美国军事物体的主要数据来源”。这些太空观察者意识到他们有责任谨慎地推测间谍卫星的用途，麦克道尔说，但总的来说，他们并不担心泄露国家机密：竞争对手国家也可以购买双筒望远镜和秒表。

无论如何，麦克道尔认为，爱好者们通常是非政治性的。正如他们所看到的那样，敌人不是另一个国家，而是机器容易出现的功能故障，例如RUD（快速计划外解体）和IOBM（错误地落入海洋）。麦克道尔说，他们和第18中队肯定一样，将自己视为“在太空与墨菲定律和自然作斗争的国际工程师社群”。他们喜欢解决难题，找到Space-Track为机密卫星留下的空白并将其填补：“这就像数独游戏，”麦克道尔说。

最终，爱好者的重要性在于监督和透明度始终重要。关于卫星和太空战争的一切都笼罩着秘密——有些是必要的，有些可能不是。格雷戈说，如果爱好者们没有公开“宇宙”号的跟踪事件，美国本可以不承认脆弱性，而俄罗斯也可以否认发生过任何事情。她说，这些爱好者“可以用他们自己的方式发挥强大的作用”。军方和外交官在各自的领域秘密工作，但如果我们其他人想追踪太空战争的可能性，爱好者们正在那里确保它尽可能地开源。

*编者注（2020年11月20日）：这句话在发布后进行了修订，以澄清约书亚·胡明斯基的主要隶属关系。