【美国太空技术专题】太空部队 CASR 框架:弥合军事需求和商业能力-涉及26份技术报告-1300页绝对干货

文摘   2024-11-22 06:14   贵州  

美国太空系统司令部(U.S. Space Systems Command)正在利用商业优势建立国家安全弹性

美国太空系统司令部 (SSC) 正在为商业航天公司制定一项计划,以便在危机时期由美国太空军 (USSF) 调用。类似于美国空军的民用后备航空舰队 (CRAF) 计划,该计划在紧急情况下利用商业空运能力,太空军正在开发自己的商业增强太空储备 (CASR) 计划,重点是如何在和平时期扩大商业伙伴关系,以确保在危机或冲突期间获得商业能力,确保将这些能力整合到其任务区域并确保能力是安全的, 可靠且可用。最近获得空军部长弗兰克·肯德尔 (Frank Kendall) 的批准,CASR 计划预计将在 26 财年获得资金,并反映出国家安全太空任务中军事需求和商业能力的日益相互关联。

在过去几年中,商业太空服务在美国太空军 (USSF) 感兴趣的许多任务中的能力和容量都显著提高。当 USSF 考虑将此类商业太空服务纳入其任务时,它需要一个有原则且灵活的评估框架来评估商业贡献如何影响各种 USSF 任务的性能和弹性。

本报告描述了 RAND Project AIR FORCE 为评估精选商业服务对 USSF 太空任务绩效的潜在影响而开发的弹性评估框架。该框架包括四个组件,可帮助分析师考虑拟议的商业服务可以提供的额外任务性能和任务弹性。

将商业能力纳入国防任务的前景也提出了可信度和信息保证的问题。评估框架包括一个子框架,该子框架侧重于对商业服务的信息贡献进行可信度分级。

为了演示如何通过指定相关的任务资产或基础设施、可用的商业服务和任务绩效指标来针对不同的任务定制该框架,作者将该框架应用于两个示例任务:战术情报、监视和侦察以及数据传输和接收网络。然后,他们讨论了他们的发现,并为 USSF 提出了几项建议,以充分利用通过弹性评估框架评估商业能力的好处。

主要发现

正如案例研究分析所表明的那样,该框架足够强大,可以得出与任务相关的见解,并提供许多好处

  • 该框架显著减少了所需的基于物理的建模运行次数。

  • 它使用后处理工具来降低用于评估弹性的预期名义性能;因此,可以快速评估大量架构退化。

  • 可以应用多种类型的降级,即基于时间、基于卫星、基于位置。

  • 弹性指标与关键运营指标(即绩效指标)直接相关。

  • 框架生成的信息支持联合作战人员分析。

建议

  • 扩展框架以模拟对对抗性目标降级的响应。

  • 进一步开发和实施信任评估子框架。

  • 在弹性分析中使用改进的 USSF 任务系统表示。

  • 为 USSF 任务实施适当定制的复原力评估框架。

  • 探索该框架在其他任务中的应用。

  • 评估需要对整体 USSF 运营概念进行哪些修改才能有效利用商业能力。

“政府已经制定了 CASR 的目标草案,目前包括三个最终状态级别和九个框架要素,”Elara Nova:The Space Consultancy 的创始合伙人、PredaSAR Corporation 前首席执行官兼总裁 Roger Teague 少将(美国空军,退役)说。“该结构旨在确保太空部队能够利用商业航天工业的能力,在紧张局势和冲突加剧期间提高国家安全太空架构的弹性、能力和有效性。”

民用储备太空计划的概念,即类似于民用后备航空舰队 (CRAF) 和自愿多式联运海运协议 (VISA) 计划的伙伴关系安排,最近作为在美国国防部 (DoD) 和商业航天工业之间建立更紧密伙伴关系的一种途径而受到关注,并保证获得商业太空服务,以增强国防部在国家紧急状态或战时行动时期的太空能力。

在这个视角中,作者研究了 CRAF 和 VISA 计划的关键要素,以告知国防部在民事储备太空计划中应考虑的因素,以平衡美国太空部队和商业部门的利益和风险。关键考虑因素包括 DoD 和商业太空能力的组合、民用储备太空计划参与者的激励措施和可接受的风险、激活条款以及在威胁环境中的操作。

开发 CASR 框架

在当前形式中,CASR 框架的三个级别是日常运营、优先运营和完整 CASR 执行。虽然日常行动反映了和平时期的标准,但优先行动将由地区冲突触发,而全面 CASR 执行将由国际危机或战争导致。SSC 正在开发每个级别,其中包含 9 个共同要素,以确保将商业航天服务成功整合到国家安全航天机构中。

CASR 框架元素

CONOPS & 决策权政策、监管和法律合同
互操作性和集成风险缓解成本效益和速度
商业合作伙伴关系网络安全预算整合
资料来源:Inside Defense

在 2023 年 7 月 24 日发布的信息请求中,SSC 在 8 月 21 日截止日期前向商业航天行业寻求对框架草案的反馈。SSC 商业航天办公室高级物资负责人 Richard Kniseley 上校从一开始就纳入了商业航天的意见,展示了 Space Force 在其行业合作伙伴中认识到的价值。

“Kniseley 上校和他的团队正在公开透明地开发 CASR,以捕捉来自整个行业的最好和最聪明的想法,以使该计划取得成功,”Teague 说,他还曾担任波音公司太空、情报和导弹防御副总裁。“作为下一步的一部分,他们打算综合行业反馈并验证所需的功能。然后,我希望他们提出建议并简要介绍 SSC 和 USSF 领导层,以最终在预算周期内塑造和展示 CASR 能力。

SATCOM 先例

虽然空军的 CRAF 模型为 SSC 开发自己的 CASR 框架提供了标准,但太空本质上是一个危险且非常复杂的作战领域。但商业能力已经被应用于广泛的太空任务领域,尽管程度不同。

“国防部多年来一直使用商用宽带卫星通信功能。CASR 开发过程将迫使对所有太空任务区域进行仔细检查,以了解可以为战斗带来哪些商业能力、需要多少、成本是多少以及它们可以多快集成到现有任务区域,“空军前太空项目主任蒂格说。“每个太空任务领域都在考虑潜在的 CASR 应用,无论是导弹预警、情报、监视和侦察 (ISR)、发射或定位、导航和授时 (PNT)。”

CASR 在拓宽美国国家安全太空架构方面具有巨大潜力,并随着新兴技术推向市场而进一步发展。这就是像 CASR 这样的合同关系可以促进更快的能力交付和指挥官更快速的决策的地方。

蒂格说:“战斗指挥官需要及时满足他们的要求,而商业能力绝对可以提供帮助。“历史上有记录的典型太空计划需要 7 到 10 年才能实现现场能力。CASR 使太空部队能够以商业速度和规模移动,并提供快速补充和更新星座的能力,即在三到五年的时间表上。所有这些都使更多更好的数据支持决策。归根结底,这一切都与美国战斗指挥官获得和保持决策优势有关。商业增强将极大地有助于实现这一目标,并且是战术响应太空能力的主要组成部分。

太空协作

商业航天和军事航天之间的工作关系不断发展,因为各种商业航天公司一直在与国防部携手合作,以迅速部署新的能力。例如,Teague 指出了他担任 Terran Orbital Corporation 旗下 PredaSAR 总裁兼首席执行官的经历。

“我们寻求部署世界上最大的商业 SAR 星座。从一开始,我们就致力于以增强、补充和增强现有国家安全机构的方式展示 PredaSAR 功能,“蒂格说。“从我作为一个行业和前国家安全太空领导者的角度来看,倡导部署商业能力以尽快解决节奏威胁非常重要。”

不仅仅是太空部队将从 CASR 这样的计划中受益,因为各种规模的商业航天公司都可以通过考虑框架的要求来找到发展业务的机会。

“成为政府合作伙伴并为我们的国防做出贡献带来的商机对商业业务有好处,”蒂格说。“特别是对于较小的公司来说,他们可能没有途径来竞争太空军或空军以前可能已经部署的记录计划。CASR 为他们创造了一个机会,可以根据具体情况为任务区域贡献重要且可行的能力。在危机时期,这种能力可能是无价的。

构成 CASR 框架的广泛要素不仅代表了我国在太空领域面临的各种威胁,还代表了协调有能力的军事反应的挑战。

“克服不断上升的威胁环境需要团队合作。不一定是一家公司或一项服务为每个问题提供解决方案,“Teague 说。“我们国家的国防始终建立在联合团队和联合战斗的共同成功之上。太空使现代战争的方方面面成为可能。至关重要的是,我们的战士、合作伙伴和朋友对我们面临的挑战有共同的理解,并能够尽可能地做出贡献。

实时要求

一个功能齐全的 CASR 计划不仅仅是未来的需求,因为利用商业能力执行国家安全太空任务的需求正在实时实现。举个例子,只需看看 SpaceX 的 Starlink 卫星星座在俄罗斯入侵乌克兰初期的作用就知道了。

蒂格说:“为支持乌克兰危机而提供的商业能力代表了商业太空在冲突中发挥作用的第一次冲突。“这些是商业提供商在多个任务集中提供能力的首批实例。我们将继续看到商业太空的增长,以满足各种不同的军事太空需求,不仅在美国,而且在全世界。

现在,通过开发 CASR 框架,SSC 正在完善国防部的其他工作,这些工作已经刺激了国家安全机构的创新和部署能力。

“CASR 的努力是对 SpaceWERX 和 AFWERX 等快速采购计划计划的补充,后者历来与国防创新部门等组织合作,以帮助更快地将商业能力带到最前沿,”Teague 说。

因此,CASR 作为国防部最新的军种,是太空军发展过程中合乎逻辑的下一步。

“Mike Guetlein 中将和他的团队正在寻求为引入和采用更多商业实践和能力铺平道路,作为 SSC 收购愿景的关键组成部分,”Teague 说。“CASR 补充了美国太空军商业太空战略,是目前正在太空作战部长 Chance Saltzman 将军指导下制定的美国太空军商业太空战略的一个组成部分。该战略统一了国家安全太空的总体方法和意图,即在可能的情况下利用整个商业太空能力。

弥合差距

然而,有时在理解军事太空需求和商业太空能力之间日益增长的交叉点方面可能存在脱节。因此,像 CASR 这样的计划需要政府和行业合作伙伴之间的协调努力。这就是 Elara Nova 作为一家太空咨询公司,拥有多元化和丰富的前高级军事和工业太空顾问团队,他们在国家安全太空机构方面拥有直接经验,可以创造机会来应对节奏威胁。

“Elara Nova 团队凭借行业和国家安全太空专业知识带来了独特的见解,以弥合对话,帮助更好地了解我们面临的威胁以及商业太空如何发挥作用,”Teague 说。“我们可以帮助商业航天公司了解如何与美国太空军开展业务,以便他们能够更好地发挥太空军正在寻求的能力。同样,Elara Nova 可以帮助太空部队更好地了解当今存在的商业能力,以及如何根据未来需求来规划太空能力和架构。

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