“星链”上舰！美国海军喜提Wifi自由，背后潜藏太空军备计划
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2024-09-05 22:36
广西
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编者按：在互联网时代，人们的日常生活已经与上网息息相关，Wifi网络几乎是家庭生活必备条件。漂泊在大洋之上的海军舰艇受通信条件所限，未必能够享受流畅的网络服务。然而，根据外媒报道，美国海军“林肯”号航母在海外部署期间，居然实现了Wifi自由，惬意地上网刷剧看直播，而这一切还要感谢马斯克大爷的“星链”系统……2024年2月11日，在远海执行任务的美国海军“林肯”号航空母舰上，水兵们将所有飞机停到了1号机库和3号机库，而空出来的2号机库变成了娱乐场所，大兵们在这里吃爆米花，玩电子游戏，听派对音乐以及观看“超级碗”橄榄球赛直播。连接到互联网的投影仪将旧金山49人队VS堪萨斯城酋长队的比赛画面映射在一面300英寸见方的幕布上，约800名水兵实时享受了这种以往只有军舰靠岸时才可能提供的网络流媒体服务。在流畅直播的同时，还有大约1800名官兵接入舰上的WiFi系统。这些不当值的舰员利用互联网在“林肯”号这座几千人的海上封闭堡垒中浏览着精彩的外部世界，和亲友们互动，一扫长年累月孤悬海外的寂寞。![]()
■2024年2月美国海军“林肯”号航母的官兵们在机库内收看“超级碗”橄榄球赛直播。“林肯”号只是一个开头。根据美国海军信息战系统司令部的一篇报道，美国海军的每艘军舰都将开通互联网，而为此提供技术支持的就是以“星链”（Starlink）为代表的低轨道卫星。在过去30年间，美国海军远洋舰艇的通信一直依赖国防部的军用通信卫星，6颗卫星位于地球静止轨道上，高度大约36000千米，这意味着舰艇和卫星之间的距离几乎赶上地球周长，由此带来的时延可长达600毫秒。![]()
■地球静止轨道（Geostationary Earth Orbit）和其他较低轨道之间的高度对比。而“星链”和“一网”（OneWeb）这样的系统就不同，它们的卫星距离地球仅600~1200千米，7000多颗在轨运行的卫星构成一张庞大的星网，有能力为茫茫大海中的船只提供更快的互联网连接。在通信技术日新月异的今天，低轨卫星的信号时延理论上可以实现与地面光纤相仿。卫星通过集成化、模块化的设计大幅降低了成本，甚至可压缩到百万美元以内。这一足够便宜、可以大规模部署的信息基础设施能够跨越国界、穿透主权地覆盖全球，而且具有相当的稳健性，个别节点的损毁或故障并不影响其承载的互联网业务。在技术人员将凯美塔公司的卫星天线和其他终端设备搬上“林肯”号航母后，该舰官兵就开启了低轨道卫星带来的互联网幸福时光。![]()
■凯美塔公司的卫星天线安装在“林肯”号航空母舰上，为舰员们提供了流畅的Wifi信号。“星链”是伊隆·马斯克的SpaceX公司推出的近地轨道通信卫星系统，可以在全球范围内提供高速互联网接入服务。在太空中，该系统拥有数千颗小卫星飞行在距离地面几百或上千千米的轨道上。这些自重仅200多千克的卫星配备与地面终端通信的相控阵通信天线、卫星间通信的激光转发器和用于精确定位的星轨导航系统。卫星由太阳能电池阵列提供能量，还搭载了以氪为燃料的离子推进器，用于卫星维持高度和变轨。![]()
■在近地轨道运行的“星链”卫星，这样的卫星数量已经超过6000颗！在地面上，“星链”系统由地面站和用户终端组成。地面站将天上的卫星与Internet连接起来，而用户终端就是一个披萨盒大小、重量数千克的碟形或平板天线，与太空近地轨道上的卫星传递信息。普通用户的手机或其他设备只要连接到“星链”的用户终端（具体是和天线相连的Starlink路由器），就可以像连接家里的WiFi一样享受互联网了。![]()
■架设在庭院中的“星链”终端天线，轻便易携，使用方便。![]()
■“星链”系统的拓扑结构，通过大量近地轨道卫星实现了全球范围的互联网高速连接。“星链”卫星造价低廉，再加上SpaceX公司在低成本运载火箭方面的技术优势，每颗卫星的成本加上发射费用后也才50万美元，这让“星链”卫星的密集发射成为可能。例如，2021年1月，SpaceX公司在美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角通过“猎鹰9”运载火箭将143颗“星链”卫星送入轨道。目前，已有6359颗“星链”卫星在太空中飞行。![]()
■2019年11月11日，“猎鹰9”火箭携带60颗“星链”卫星从卡纳维拉尔角发射升空。本文开篇提到的“林肯”号航母安装“星链”终端，水兵们喜提互联网，刷剧刷推特看球赛直播，但显然这个新闻事件的重点并不在于讲述一则军旅生活福利的故事，更映射出“星链”系统的军事应用场景。虽然马斯克一直为“星链”打造“民用”人设，但是这项宏伟的太空计划的“含军量”一直都是舆论的焦点，而在2022年俄乌战争爆发后，“星链”系统支持乌军作战已经是公开的秘密。SpaceX在波兰、土耳其、立陶宛、罗马尼亚等乌克兰周边国家部署地面信关站，并向乌克兰提供了超过20000台“星链”地面终端，以实现为其提供天基互联网服务的目的。![]()
■一名乌克兰士兵在架设“星链”终端天线，“星链”为乌军提供通讯支持已是公开的秘密。2022年5月19日，俄罗斯国防部下属的红星电视台报道，被俘的乌克兰海军陆战队第36旅参谋长克尔缅科夫承认，乌军在亚述钢铁厂内使用“星链”与乌军总参谋部取得联系，这也是俄媒首次公布“星链”为乌军所用的证据。乌克兰国防部也在2022年6月11日发出推文称，SpaceX向乌克兰情报部门转交了“星链”地面终端设备。在持续两年多的俄乌战争中，“星链”对乌军的帮助极大，尤其是在重创俄罗斯黑海舰队的一系列行动中，“星链”对于乌军实现对无人打击平台的远程操控不可或缺。一般而言，无人机或无人艇的活动范围受到地面站通信能力的限制，黑海舰队在克里米亚半岛上的主要基地很难遭到乌克兰无人平台的打击。但是，地面站通过太空中的“星链”对无人平台实现指挥控制的话，则其作战半径就大大增加了，足以打击俄罗斯塞瓦斯托波尔等军港。2024年2月14日，乌克兰出动MaguraV5无人艇在“星链”协助下击沉俄罗斯大型登陆舰“凯撒·库尼科夫”号，就是一个成功的战例。![]()
■1943年2月14日，苏联海军军官凯撒·库尼科夫阵亡，2024年2月14日以他命名的登陆舰被击沉，仿佛是一个情人节的宿命巧合。尽管媒体也报道过马斯克曾故意关闭相关区域的“星链”服务以阻止乌军对黑海舰队的袭击，SpaceX也抱怨过不可能永远免费向乌克兰提供“星链”服务，但“星链”在战场上为乌军提供的极大帮助是毋庸置疑的。“星链”在乌克兰战场上的星光灿烂当然不是乌军对于科技应用的灵机一动，实际上从“星链”计划提出之初，美国军方就对马斯克嘴里的这个“民用项目”青睐有加。美国空军从2018年开始在军用加油机/运输机平台上进行“星链”测试，证明AC-130“空中炮艇”可以连接到“星链”。2022年3月，美国犹他州希尔空军基地第388战斗机联队对F-35A的前线敏捷部署进行了高速通信测试，其中的关键就是“星链”卫星。通过“星链”卫星实现的信息传输速度比此前通过军用卫星时提升了30倍，达160MByte。美国陆军从2020年5月开始对“星链”卫星跨网络数据传输能力进行了为期3年的合作研发测试。美国及其盟友在2022年于葡萄牙海岸举行的军演中将约120架/艘无人机、无人艇和无人水下航行器通过“星链”整合到同一个网络中。![]()
■一名海军陆战队员在“路易斯·普勒”号远征移动基地舰上架设“星链”终端天线。回到前述的“林肯”号航母开通“星链”服务的新闻，高速互联网除了为水兵带来“超级碗”的热辣滚烫，还为军舰和友军之间的作战会议带来了极大便利，如“林肯”号上的战斗系统军官凯文·怀特就在“星链”支持下和意大利“加富尔”号航母上的同行进行了视频通话，讨论了两舰之间的双边演习问题。一些机密战术应用程序也搭上“星链”这条信息高速公路，比如一款名为Flank Speed Edge的应用程序就能够将TB级的数据从云端传输到航母的计算机系统中，使“林肯”号的保障部门能更高效地预订备件和燃料，更轻松地管理各种补给物品。当然，考虑到“星链”毕竟有民用性质这一事实，“林肯”号上密级更高的信息尚不能通过该系统传输。![]()
■“林肯”号航母的战斗系统军官凯文·怀特通过“星链”系统与意大利海军同行进行视频通话。与“星链”系统亦军亦民的薛定谔状态不同，军用性质在SpaceX的“星盾”项目（Starshield）上则体现得无比清晰。公布于2022年12月的“星盾”项目直接服务于美国军方，在“星链”技术的基础上提供地球观测、安全通信和载荷托管等服务。为了实现上述目标，“星盾”卫星必须比已发射的“星链”卫星更大、更重、更为先进，据称其版本为2.0。![]()
■“星盾”系统卫星在太空运行的效果图，“星盾”为“星链”的军用版本。V0.9是SpaceX的原型卫星，于2019年5月首次发射，单个重量约226千克；V1.0卫星于2019年11月首次发射，配备了相控阵天线，单个重量约258千克；V1.5卫星于2021年9月首次推出，配备了卫星间激光通信系统，使卫星之间能够直接相互通信，单个重量约为306千克，每颗卫星能够支持18～20 Gbps的带宽。V2.0 mini卫星于2023年2月首次发射，重量达到800千克，太阳能阵列翼面积达到V1.5的4倍以上，通信能力是V1.5的4倍。上述版本均有发射记录，而长度达到7米、重达1.25吨的最强“星链”卫星V2.0则要等到所需的运载工具“星舰”完成开发后才能实现部署。届时“星盾”卫星数量预计将达到30000颗，分布在328~614千米高度的近地轨道上。![]()
■截至目前“星链”各版本卫星的发射数量，最新的V2版本尚无发射记录。2021年，SpaceX与美国国家侦察局（National Reconnaissance Office，NRO）签署价值18亿美元的合同，建设一个机密的地球观测卫星星座，在搭载了军方的观测载荷后，有媒体评论“星盾”将成为“飞在太空中CIA（中央情报局）”。美国国防部的联合全域指挥与控制（Joint All Domain Command and Control，JADC2）项目的开发目标是将传感器、射手和目标连接起来，以及在全球范围内链接各军种的Link 16数据链，其中卫星系统将发挥不可或缺的作用：1）超视距瞄准移动目标，例如针对敌方船只或移动导弹发射器生成火控方案，需要从太空中实时对其进行检测和跟踪；2）检测、预警和跟踪导弹和其他飞行器，例如及时发现敌方弹道导弹的发射，并对其在大气层内外的轨迹进行跟踪和预测，帮助己方反导武器命中目标。![]()
■美军正在发展的联合全域指挥与控制系统需要高效的卫星通信网络才能正常运行。“星盾”系统的出现无疑能为上述目标的实现提供极大的助力，尤其是在搭载反导载荷后可以对敌导弹轨迹进行全程实时跟踪，在预警的同时具有反导拦截的可能性，支持美军新一代所谓“国防太空架构”中的跟踪层功能。美国太空军计划在未来的导弹预警体系中取消大型昂贵的地球同步轨道卫星，重点发展低轨卫星。![]()
■未来低轨卫星系统监视弹道导弹的作战概念图。多域战、马赛克战、分布式作战等新型作战概念在美国各军种中逐步得到深化，其中，低轨卫星星座增加了战场通信、侦察手段，未来还有具备反卫星和电子干扰等潜在功能。“林肯”号航母官兵通过“星链”见证了“超级碗”赛场中堪萨斯城酋长队逆转对手赢得橄榄球决赛的激动时刻，而“星链”所处的太空却是另一个更为壮观激烈的角逐场。“星链”系统作为近地轨道上最耀眼的星座，已经将太空领域的军事意义昭告于全世界，包括东方某大国在内的诸多国家也纷纷力争在这一新赛道上有所作为，推出自己的低轨卫星组网计划。尽管“星链”在较量中已占先机，但决赛还未开始，一切仍充满变数。作为后发者，应在充分认识到“星链”和“星盾”重大军事意义的基础上，以我为主，厚积薄发，实现在这条科技赛道上的弯道超车。本公号复更已经一个月了，这一个月我们基本实现一周六更，竭力为广大粉丝提供优质的作品，为此付出的努力也得到了回报，阅读量和粉丝数量都以肉眼可见的速度在增加，点赞评论也非常积极，当然也有批评和鞭策，我们虚心接受！在此向粉丝们的支持表示衷心感谢！未来的路还很长，与你们并肩前行是我们的荣幸！期待你们的支持和赞赏！通信工科野生军迷，关注前沿军情（尤其美军），也在故纸堆中勾勒战史真相。爱好研究大国之间的纵横捭阖，也乐于了解各国军队最新科技。但作一渔樵，浊酒壶中鼓角闻，笑谈任平生。
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