太空战争可能比以往任何时候都更近

尽管中国、俄罗斯和美国否认此类工作,但它们正在开发和测试有争议的太空作战新能力

A missile launches from a ship to target a satellite in low-Earth orbit.

反卫星导弹试验,如美国海军在2008年2月进行的这次试验,是走向外太空军事冲突的令人担忧的进程的一部分。

美国海军

世界上最令人担忧的军事爆发点可能不是在台湾海峡、朝鲜半岛、伊朗、以色列、克什米尔或乌克兰。事实上,它无法在任何地球地图上找到,尽管它很容易被发现。要看到它,只需抬头看看晴朗的天空,到达地球轨道的无人区,那里正在展开一场军备竞赛,尽管它不是名义上的军备竞赛。

外太空的空旷可能是你最不希望看到军队争夺争议领土的地方,除非外太空不再那么空旷了。大约1300颗在轨运行的活跃卫星像拥挤的鸟巢一样环绕着地球,提供全球通信、GPS导航、天气预报和行星监视。对于依赖其中一些卫星进行现代战争的军队来说,太空已成为至高点,而美国是无可争议的山丘之王。现在,随着中国和俄罗斯积极寻求通过他们自己的雄心勃勃的军事太空计划来挑战美国在太空中的优势,这场权力斗争有可能引发一场可能瘫痪整个地球的太空基础设施的冲突。而且,虽然这种冲突可能始于太空,但它很容易点燃地球上全面爆发的战争。

由于一些事件,包括中国和俄罗斯最近和正在进行的反卫星武器试验,以及上个月联合国缓解紧张局势的谈判失败,长期酝酿的紧张局势现在正接近沸点。


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今年早些时候在国会作证时,国家情报总监詹姆斯·克拉珀呼应了许多高级政府官员对美国卫星日益增长的威胁的担忧,他说中国和俄罗斯都在“发展在冲突中拒绝访问的能力”,例如那些可能因中国在南海的军事活动或俄罗斯在乌克兰的军事活动而爆发的冲突。克拉珀特别指出,中国已经展示了“干扰、破坏和摧毁”美国卫星的“必要性”,指的是中国从2007年开始进行的一系列反卫星导弹试验。

除了用导弹挑衅地炸毁卫星外,还有许多方法可以禁用或摧毁卫星。一艘航天器可以简单地接近一颗卫星,并在其光学元件上喷漆,或者手动折断其通信天线,或者使其轨道不稳定。激光可用于暂时禁用或永久损坏卫星的组件,特别是其精密的传感器,而无线电或微波可以干扰或劫持与地面控制器的传输。

为了应对这些可能的威胁,奥巴马政府已拨款至少50亿美元,用于在未来五年内增强美国军事太空计划的防御和进攻能力。美国也在尝试通过外交手段解决问题,尽管收效甚微;7月下旬在联合国,由于俄罗斯、中国以及包括巴西、印度、南非和伊朗在内的其他几个国家的反对,关于欧洲联盟起草的航天国家行为准则的期待已久的讨论陷入停滞。这一失败使解决日益增长的威胁的外交方案陷入僵局,可能导致联合国大会未来多年的进一步辩论。

“最重要的是,美国不希望外太空发生冲突,”负责军备控制、核查和遵守的助理国务卿弗兰克·罗斯说,他领导了美国为防止太空军备竞赛而进行的外交努力。他说,美国愿意与俄罗斯和中国合作,以确保太空安全。“但我要明确指出:如果我们的太空资产遭到攻击,我们将捍卫它们。”

测试进攻性太空武器
太空战争的前景并不新鲜。由于担心苏联从轨道发射核武器,美国在 20 世纪 50 年代末开始测试反卫星武器。它甚至在太空中测试了核弹,然后通过联合国 1967 年的《外层空间条约》禁止了轨道大规模杀伤性武器。禁令之后,天基监视成为冷战的关键组成部分,卫星是复杂的预警系统的一部分,用于警戒地面核武器的部署或发射。在冷战的大部分时间里,苏联开发并测试了“太空地雷”,这是一种自爆航天器,可以通过向美国间谍卫星投掷弹片来搜寻和摧毁它们。在 20 世纪 80 年代,太空军事化达到顶峰,里根政府耗资数十亿美元的“战略防御倡议”,被称为“星球大战”,旨在开发针对苏联洲际弹道导弹的轨道对抗措施。1985 年,美国空军展示了其强大的能力,当时一架 F-15 战斗机发射了一枚导弹,摧毁了一颗在近地轨道上失效的美国卫星。

自始至终,没有爆发全面的军备竞赛或直接冲突。根据华盛顿特区史汀生中心智库的军备控制专家和联合创始人迈克尔·克雷彭的说法,这是因为美国和苏联都意识到他们的卫星有多么脆弱——特别是那些位于大约 35,000 公里或更高“地球同步”轨道上的卫星。这些卫星有效地悬停在地球上的一个点上,使它们成为活靶子。但是,由于对这些卫星的任何敌对行动都可能很容易升级为地球上的全面核交换,因此两个超级大国都退缩了。“我们双方都没有就此签署条约,”克雷彭说。“我们只是独立得出结论,如果我们追击那些卫星,我们的安全状况会更糟,因为如果我们其中一方这样做了,那么另一方也会这样做。”

今天,情况要复杂得多。低地球轨道和高地球轨道已成为科学和商业活动的热点,充满了来自大约 60 个不同国家的数百颗卫星。尽管它们的目的主要是和平的,但每颗卫星都面临风险,部分原因是并非所有不断壮大的军事航天力量俱乐部的成员都愿意遵守相同的规则——而且他们不必遵守,因为这些规则仍然尚未写定。

太空垃圾是最大的威胁。卫星以非常高的速度在太空中运行,因此杀死卫星最快、最肮脏的方法就是简单地向太空中发射一些东西来阻挡它的去路。即使是像大理石一样小而低科技的物体的撞击也可以禁用或完全摧毁一颗价值数十亿美元的卫星。而且,如果一个国家使用这种“动能”方法摧毁对手的卫星,它很容易产生更危险的碎片,有可能引发连锁反应,将地球轨道变成一场拆毁德比。

2007 年,当中国发射导弹摧毁了其一颗位于近地轨道的气象卫星时,碎片的风险急剧增加。那次试验产生了一群长期存在的弹片,构成了轨道上所有雷达可追踪碎片的大约六分之一。美国在 2008 年做出了类似的回应,重新利用舰载反弹道导弹击落了一颗在坠入大气层前不久发生故障的美国军用卫星。那次试验也产生了危险的垃圾,尽管数量较少,而且由于它是在低得多的高度产生的,所以碎片持续的时间较短。

最近,中国发射了许多专家所说的更多地面反卫星动能武器试验。这些后续发射都没有摧毁卫星,但克雷彭和其他专家表示,这是因为中国人现在只是在测试错过,而不是击中,结果与敌对能力相同。最近一次测试发生在去年 7 月 23 日。中国官员坚称,这些测试的唯一目的是和平导弹防御和科学实验。但是,2013 年 5 月进行的一次测试将一枚导弹送至地球上方 30,000 公里的高度,接近战略地球同步卫星的安全港。

安全分析师和前空军军官布莱恩·维登说,那是一个警钟,他研究并帮助公开了中国的测试。“美国几十年前就认识到,它的低轨道卫星很容易被击落,”维登说。“接近地球同步轨道让人们意识到,天哪,有人可能真的想攻击我们在那里的东西。”

并非巧合的是,在 2013 年 5 月的测试后不久,美国解密了其秘密的地球同步太空态势感知计划 (GSSAP) 的细节,这是一套计划中的四颗卫星,能够监视地球的高轨道,甚至与另一颗卫星交会以进行近距离检查。前两艘 GSSAP 航天器于 2014 年 7 月进入轨道。

“这曾经是一个黑色项目——一个甚至没有正式存在的东西,”维登说。“它被解密基本上是为了传递一个信息,说‘嘿,如果你在地球同步带内和周围做一些古怪的事情,我们会看到的。’”擅自闯入地球同步轨道的不一定是装有炸药的导弹,它可能是一种安全风险——即使是靠近对手的战略卫星也被视为一种威胁。这正是美国潜在的对手可能会对 GSSAP 的交会能力以及美国空军高度机动的 X-37B 机器人太空飞机感到震惊的原因之一。

俄罗斯也在发展其接近、检查并可能破坏或摧毁在轨卫星的能力。在过去两年中,它在其他例行的商业卫星发射中加入了三个神秘的有效载荷,最近一次发生在今年 3 月。美国空军和业余爱好者的雷达观测显示,在每次部署商业卫星后,都会有一个额外的小物体远离抛弃的火箭助推器,之后又会调头飞回来。这些物体被命名为 Kosmos-2491、-2499 和 -2504,可能只是一个开发旧卫星维修和加油技术的无害计划的一部分,维登说,尽管它们也可能用于更险恶的意图。

条约提供的保障很少
中国官员坚称,他们在太空的军事活动仅仅是和平的科学实验,而俄罗斯官员则大多保持沉默。这两个国家都可以被视为仅仅是对他们认为美国秘密开发潜在太空武器的回应。事实上,美国的弹道导弹防御系统、X-37B 空天飞机,甚至 GSSAP 航天器,虽然表面上都致力于维护和平,但很容易被改造成太空战争的武器。多年来,俄罗斯和中国一直推动批准一项具有法律约束力的联合国条约,禁止太空武器——但美国官员和外部专家一再拒绝该条约为虚伪的无用之举。

克雷彭说:“俄罗斯和中国的条约草案试图禁止他们正在积极追求的东西。它完美地符合他们的利益。他们想要行动自由,并用这个禁止太空武器的提议来掩盖这一点。” 克雷彭说,即使该条约是出于善意提出的,“它也会在国会胎死腹中”,并且不可能获得批准。毕竟,美国也希望在太空拥有行动自由,而且在太空中没有其他国家拥有更多的能力——因此也更有可能失去更多。

据罗斯称,该条约存在三个主要问题。“第一,它不能得到有效核查,俄罗斯人和中国人都承认这一点,”他说。“你无法检测作弊行为。第二,它完全没有提及陆基反卫星武器,例如中国在 2007 年和 2014 年 7 月测试的那些。第三,它没有定义外太空的武器是什么。”

作为替代方案,美国支持一项由欧洲主导的倡议,通过制定自愿的《外层空间国际行为准则》来建立适当行为的“规范”。这将是第一步,随后达成具有约束力的协议。该准则的草案——俄罗斯和中国阻止了其在上个月的联合国讨论中获得通过——呼吁在航天国家之间加强透明度和“建立信任”,以此来促进“和平探索和利用外层空间”。人们希望,这可以防止产生更多的碎片,以及太空武器的进一步发展。然而,与俄罗斯-中国的条约一样,该准则并没有确切定义什么是“太空武器”。

这种模糊性给高级国防官员带来了问题,例如美国空军太空司令部负责人约翰·海顿将军。“我们部署在太空,观察天空并跟踪地球同步轨道中一切事物的监视系统是一种武器系统吗?”他问道。“我认为世界上每个人都会认为不是。但它是可机动的,它的速度达到每小时 17,000 英里,并且它配备了传感器。它不是武器,对吗?但是 [一项条约的] 措辞会禁止我们进行太空监视的能力吗?我希望不会!”

太空战争是否不可避免?
与此同时,美国政策的转变正在给中国和俄罗斯提供更多理由,让他们进一步怀疑。国会一直在敦促美国国家安全界将注意力转向进攻性而非防御性能力的作用,甚至规定 2015 财年五角大楼太空安全与防御计划的大部分资金都用于“开发进攻性太空控制和主动防御战略与能力”。

“进攻性太空控制”明确指的是武器。“主动防御”则更加模糊,指的是可能针对攻击者采取的、未定义的进攻性对策,从而进一步扩大了太空可能很快被武器化的途径。如果感知到迫在眉睫的威胁,卫星或其操作员可能会通过眩目激光、干扰微波、动能轰炸或任何其他可能的手段进行先发制人的攻击。

“我希望永远不会在太空中打仗,”海顿说。“这对世界不利。动能[反卫星武器] 对世界来说是可怕的,”因为碎片对所有卫星都构成实际风险。“但是如果战争真的蔓延到太空,”他说,“我们必须拥有进攻和防御能力来应对,国会已经要求我们探索这些能力是什么。对我来说,唯一的限制因素是没有碎片。无论你做什么,都不要产生碎片。”

例如,干扰传输的技术似乎是空军反通信系统的基础,这是美国唯一承认的针对太空卫星的进攻能力。“它基本上是拖车上的一个大型天线,它实际上是如何工作的,它实际上做什么,没人知道,”韦登说,他指出,像大多数太空安全工作一样,该系统的细节是最高机密。“我们基本上只知道他们可以使用它来以某种方式干扰,甚至可能欺骗或侵入对手的卫星。”

克雷彭认为,关于太空武器定义的辩论以及俄罗斯、中国和美国之间的剑拔弩张,无益地掩盖了更为紧迫的碎片问题。“每个人都在谈论用于太空作战的、有目的、人为制造的物体,这就像我们回到了冷战时期,”克雷彭说。“与此同时,大约有 20,000 件以碎片形式存在的武器已经在那儿了。它们不是有目的的——它们是无引导的。它们不是在寻找敌方卫星。它们只是在周围呼啸而过,做着它们该做的事情。”

他说,必须像地球的海洋和大气层一样,将太空环境作为全球公域加以保护。太空垃圾很容易制造,也很难清理,因此国际努力应侧重于防止其产生。除了蓄意破坏的威胁之外,随着越来越多的国家在没有严格的国际问责制和监督的情况下发射和运行更多的卫星,意外碰撞和碎片撞击的风险将继续增加。随着事故发生的可能性增加,在高压力的秘密太空军事斗争中,它们被误解为蓄意的敌对行动的可能性也随之增加。

“我们正在破坏太空的过程中,而且大多数人都没有意识到这一点,因为我们无法像看到鱼类死亡、藻类繁殖或酸雨那样看到它,”他说。“为了避免破坏地球轨道,我们需要一种目前没有人拥有的紧迫感。也许当我们无法获得卫星电视和电信、全球天气报告和飓风预测时,我们就会意识到这一点。也许当我们回到 20 世纪 50 年代时,我们就会意识到这一点。但到那时就太晚了。”

 

Sabrina Imbler 提供了报道。

Lee Billings is a science journalist specializing in astronomy, physics, planetary science, and spaceflight, and is a senior editor at 大众科学. He is the author of a critically acclaimed book, Five Billion Years of Solitude: the Search for Life Among the Stars, which in 2014 won a Science Communication Award from the American Institute of Physics. In addition to his work for 大众科学, Billings's writing has appeared in the New York Times, the Wall Street Journal, the Boston Globe, Wired, New Scientist, Popular Science, and many other publications. A dynamic public speaker, Billings has given invited talks for NASA's Jet Propulsion Laboratory and Google, and has served as M.C. for events held by National Geographic, the Breakthrough Prize Foundation, Pioneer Works, and various other organizations.

Billings joined 大众科学 in 2014, and previously worked as a staff editor at SEED magazine. He holds a B.A. in journalism from the University of Minnesota.

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