“全世界的目光现在都注视着太空、月球和更远的行星,我们发誓我们将看到它不再被敌对征服的旗帜所统治,而是被自由与和平的旗帜所统治。” 约翰·1962·肯尼迪总统的这段话,历经近60年,被美国的太空战论调彻底推翻。
2020年6月和2020年8月,美国先后颁布新版《国防太空战略》和《太空强国》两大战略法规,明确提出“太空将成为独立的战争领域!” 美国政府的关注不同寻常,美国政府重拳出击。从颁布航天重大战略、重建航天司令部、组建航天部队、创建新的航天发展机构、研制航天武器等一系列举措,加快推进航天军事化进程。准备空间。
值得注意的是,美国国防部新版《国防太空战略》明确指出,“国防部正在将太空方式从支持职能转变为作战领域,以应对动能打击等威胁和挑战”。 、电子战和网络攻击。” 后来,美国太空部队的第一个作战学说《太空力量》也指出,“网络空间作战是军事太空作战的重要组成部分,是与其他作战领域的主要纽带。由于这种依赖性,它可以为对手创造新的攻击路径,并比仅在太空领域的轨道战提供更低的成本和更高的成功机会。充分说明美军在为太空做准备的同时,高度重视太空系统面临的网络威胁。以及这两个运营领域之间的交织和渗透。
作为未来军事竞争的战略制高点,空间与网络空间在战场空间、战斗力、作战行动等方面相互重叠、相互配合。未来的战场是陆、海、空、天、网一体化的作战空间。空间和网络空间是与陆地、海洋和空中并列的新作战领域。两者在各自领域都有影响力,并跨越其他领域。场地。随着对空间系统的网络威胁日益增加,空间和网络空间在未来的行动中将不可避免地在多个层面上相互交织。为此,美军近年来重点关注战略学说、组织架构、战斗力、态势感知、作战演习等。全面持续推进太空实战化发展,
一、空间系统的网络威胁
今天的空间系统,从综合地面站到数据传输设施再到航天器,都面临着网络攻击的威胁。现有的网络攻击手段足以瘫痪任何空间系统,影响天基定位、精准授时等功能,甚至直接威胁国家安全。对太空系统的潜在网络威胁可能包括国家间和军事行动、寻求经济利益和拥有大量资源的有组织犯罪分子、计划利用卫星碰撞等灾难性事件的恐怖组织,甚至是希望展示其技术成熟度的黑客等等。总的来说,太空环境面临的网络威胁主要包括:
(1)对天基系统的网络攻击。目前,美国等国的天基战略资产存在严重的网络漏洞,天基监视系统正在受到干扰和威胁,面临各种形式的网络风险,包括干扰、欺骗或劫持通信和导航网络,瞄准或劫持用于执行任务的控制系统或特定电子设备,关闭卫星、改变轨道或通过破坏性辐射损坏其太阳能电池此外,地面卫星可以被瞄准或劫持,同时可以直接否定天基信息系统在网络空间的使用,切断网络空间数据采集、处理、和传输取决于空间域。
(2)对卫星系统的网络攻击。即敌方利用接收通道和各种软硬件中的“后门”漏洞,远程植入网络病毒和分布式拒绝服务工具等网络空间武器。欺骗,进入或无线侵入对方卫星测控网络,注入恶意上传指令,或对其机载计算机进行渗透、篡改、窃取、潜遥控,导致机载工作设备坠落间歇性瘫痪或全面瘫痪,或欺骗星载计算机,异常操纵卫星姿态和轨道,甚至诱发卫星热管理系统故障,从而导致星载电子设备燃烧甚至爆炸,造成永久性的物理伤害。
(3)对指挥控制系统的网络攻击。目前,主要国家的太空作战指挥控制中心不仅是太空态势感知信息收集中心,还是太空资源调度和任务分配中心敌方利用计算机成像、电子显示、语音识别与合成、传感、虚拟现实等技术,制造各种假新闻、假订单和虚拟现实信息,并综合运用网络空间攻击手段,将其发布、传播到对方太空态势感知和指挥控制网络,诱使对方太空作战指挥系统做出错误判断,使其采取有利于己方的行动,从而达到影响和削弱对手指挥控制能力的目的,从而获得有利的战略战术态势。
除上述攻击外,还有针对天基信息链路的网络攻击。敌手可以结合电子战和信息战,实施网络电磁频谱干扰,阻断机上和机外遥测和遥控信号,干扰对手的天基信息系统数据分发链路。GPS的网络欺骗和干扰。利用射频信号发生器产生虚假的GPS报文信息,接收方产生的欺骗性计算结果会“下行”到后续系统中,造成后续系统本身存在漏洞(如操作系统时间漏洞类似Millennium Bug) ,导致后续系统崩溃,从而实现网络攻击的意图。对地面基础设施的网络攻击。对卫星控制中心、相关网络和数据中心等地面基础设施的攻击可能会导致潜在的全球影响。
二、战略上,从“拥挤、竞争、对抗”到“战域”,美军重新刻画太空安全环境
为应对和解决航天系统面临的网络威胁,美军首先从顶层规划引导定位,从“战略克制”转向“主动预防”。美国新的国防太空战略明确指出,有必要为动能打击、电子战和网络攻击等威胁和挑战做好准备。这是自太空司令部和太空部队成立以来,美国发布的第一份战略文件。该战略提出了美国未来十年的太空战略目标和四项具体行动路线,充分表明美国太空军事化进程不仅在加速,而且正在为太空战做准备。
事实上,美国太空战略的形成经历了一个阶段性的演变过程。从里根政府时期到布什政府时期,美国太空战略全面发展,形成了较为完整的战略体系。总体着眼于“战略防御”,主张统筹国家航天发展、科技发展和国家发展全局。小布什政府时期,太空战略更加强大,在太空领域追求绝对优势,太空战略军事化趋势开始显现。
奥巴马政府上台后,美国认为太空安全环境发生了重要变化,进入了“3C”时代,即轨道交通日益拥堵(Congested),权力斗争日益加剧(Contested) ,而且权力竞争越来越激烈(竞争)。为此,《国家太空政策》和《国家安全太空战略》两大文件相继出台,为美国太空安全设定了三大战略目标。美国政府还在 2011 年国家安全太空战略中首次正式将太空安全环境描述为“拥挤、竞争和对抗”。但在特朗普政府中,更强调太空对国家安全的重要性,
从“拥挤、竞争、对抗”到“作战领域”,展现了美国对太空安全环境认识的转变,以及由此引发的高度关注。原因是随着越来越多的政府和非政府实体(主要是私营企业)越来越频繁地进入和利用太空活动,特别是中国和俄罗斯日益增强的太空能力,美国认为太空环境越来越缺乏稳定性和安全性,其太空资产面临的风险和威胁越来越大,直接威胁到美国当前的太空安全目标。因此,害怕失去太空领导权和制定太空规则的权利是其核心。这种担忧不仅贯穿,
三、在组织架构和管理方面,构建分工明确的多层次空间组织管理体系
为了加强太空战略的执行,美国采取了一系列措施,包括建立国家航天防御中心、航天发展局、航天司令部等,建设和改进航天建立多层次的组织管理体系,以实现空间战略资源整合、集中领导、统一指挥美军战略运输司令部,进一步增强应对包括网络威胁在内的各种威胁和挑战的能力。
(一)国家航天防御中心,重点发展和部署航天作战和防御能力
2017年4月,美国战略司令部新的太空作战指挥和控制机构——联合跨部门太空作战中心正式更名为“国家太空防御中心(NSDC)”,标志着该机构完成了对作战概念的测试、开发和完善,“实质性” “战术、技术和程序”工作取得进展,初步作战能力正式建立,在战略层面,该机构是美国加强战略威慑应对太空威胁的重要举措;在战术层面,该机构的主要目的是提高美国快速探测、警告、描述、分类和防御太空系统威胁的能力。并在国防部、国家侦察局、商业组织甚至国际盟友之间建立太空部队协同作战指挥和控制能力。
此次更名,一方面表明美军高度重视保护太空和太空系统,防御威胁;另一方面也表明,美军将太空作为新的作战前沿,从认知层面转向实践层面,不断加强太空作战事务。促进新型空间作战指挥机构成熟,优化空间系统指挥控制流程,提升空间系统在强对抗环境下的作战保障能力和空间对抗实战能力。
(二)“太空开发署”致力于打造美军下一代太空架构
美国五角大楼于 2019 年 3 月正式成立太空发展局(SDA)。SDA 将统一整合美国国防部的力量,以识别、开发和应用创新解决方案,提前应对未来可能面临的威胁。因此,SDA的主要职责是:一是整合空间领域的相关活动,形成一个大的综合体系;二是成为空间系统多个复杂组件工程的核心枢纽,包括标准和协议、网状网络、地面站和终端等。三是利用商业空间领域的创新和投资。
SDA当前的重点是研究和构建针对新兴威胁的下一代“国家安全空间架构(NDSA)”,该架构将包括传输层、导航层、监视层、威慑层、跟踪层、运营管理层和支持层。七层结构由数百颗卫星组成,实现空间态势感知、全球监视、威慑、作战管理等八项能力,将整合整个国防部和航天工业的下一代空间能力。美军下一代太空架构将从传统的“美丽与伟大,确保零风险”的军事航天理念转变为追求“规模、经济、
(三)“空间信息共享与分析中心”负责网络安全协作
作为美国 24 个国家级信息共享与分析中心中最新的一个,美国政府于 2019 年 4 月成立了“太空信息共享与分析中心”,将为航天工业提供网络信息的一站式服务。威胁信息分发、发射、空间制造、有效载荷设计和制造、空间和地面通信、卫星通信服务、系统集成和其他空间工业部门被认为是关键保护目标。该中心的职能是通过共享漏洞数据、补救措施和应对方法等信息,促进美国政府与航空等行业合作应对网络攻击。除了提供网络威胁信息服务外,该中心'
(四)美国太空司令部,将发展网络攻防能力作为当前重点
白宫于2019年8月宣布成立美国太空司令部,进一步凸显太空作为美国“战争前沿”的重要性。事实上,美国太空司令部并不是一个新兴的军事机构。早在1985年,美国总统罗纳德·里根就设立了太空司令部,作为“星球大战计划”的重要组成部分。然而,2001年“9.11”事件后,美军转向反恐和国土安全。太空司令部于 2002 年解散,其职能并入战略司令部。太空司令部的重组恰逢美国的整体军事转型,标志着美国在“大国竞争”战略下更加重视对太空关键作战领域的争夺,
作为美军在太空领域的作战部门,太空司令部需要为主动行动和防御做好准备,包括在某些情况下进行网络攻击行动以开展太空行动。目前,太空司令部优先发展网络相关能力和人员,未来将培养联合太空战士,训练他们执行国防部信息网络(DODIN)相关措施,同时确保网络战士做好准备,执行必要的任务,将力量投射到网络空间。目前,太空司令部正在对与网络作战相关的角色、职责、职能、指挥控制和权限进行规划,并将确定指导太空司令部网络作战的作战理念,并概述人员、政策、和流程。和程序。该计划的核心是建立一个联合网络中心,以指导和协调司令部的网络行动,并与网络司令部、联合部队总部(JFHQ)-国防部信息网络和其他作战司令部建立联系,以整合网络效应。
四、在太空战力方面,美国太空部队重在寻求独立作战能力
从批准组建太空部队到不遗余力发展太空作战力量,美国一直在太空军事化道路上狂奔。2020年5月,特朗普举行太空部队授旗仪式,成为美军第六支部队,标志着太空军事化进程又迈出了重要一步。紧接着,8月,美国太空部队发布了第一个作战学说——《太空力量》,重申了“为什么太空力量对美国很重要,太空军事力量如何使用,谁是太空军事力量,以及作为“什么是军事太空力量”等核心问题,将从顶层设计为太空力量建设作出长远规划,也将为国家安全提供支撑,
长期以来,美国陆军、海军和空军根据各自的需要,发展了相应的太空能力,并将其作为辅助能力来支持军事行动。但随着太空军的成立,太空军开始着力寻求独立作战能力,增强进入、利用和控制太空的能力。目前,美国太空部队已悄悄将职能和使命从“保护美国太空利益”扩大到“在指定时间、地点和方式有效应对太空威胁”。2020年1月,太空军利用“天基红外系统”导弹预警卫星监测伊朗向美军驻伊拉克基地发射弹道导弹,为美国提供预警 地面部队,可视为太空部队的首次作战行动。3月,第1版0.2反通信系统交付给太空军第4航天控制中队,首个进攻性武器投入使用。CCS B10.2版反通信系统是一种新型的地面通信干扰机,可以运输和用于阻止敌方卫星的传输。进攻性”设备。该系统的初始版本于 2004 年安装在美国空军,此后逐渐更新,增加了新技术和频段。在太空部队的第一个 2021 财年预算申请中,近 5470 万美元要求用于空间系统研究和开发,其中近 50 美元。500万用于推进反通信系统的升级和生产。如果说美国太空部队之前已经有了身份、结构、人员和资金,那么加入CCS B10.2版本,意味着太空部队拥有了自己的武器,形成了进攻性作战能力。未来,美国太空军还将在装备、资源、能力、领导力等方面全面发展,以保持战略制高点,提升作战能力,赢得未来。
五、在态势感知方面,全面加大空间态势感知的研发力度
空间态势感知是空间攻防对抗活动的基础,也是空间信息战的主要支撑力量。美国将太空态势感知视为“一切太空活动的基础、太空控制的关键前提、不可或缺的战斗力量”。只有拥有强大的空间态势感知能力,才能先行预知敌情,防患于未然。因此,近年来,美国在新一代空间感知系统建设、DARPA项目、新技术应用、演习和创新竞赛等方面,全力加大空间态势感知的研发力度。
近年来,美国为备战太空战,摒弃了以地面为主、太空为辅的思路,大力部署天基太空态势感知系统。2020年之前,美国在太空态势感知能力上投入了60亿美元。态势感知能力建设是重中之重。此外,美国军方将在 2021 财年向太空部队网络计划投资 1.5 亿美元,该计划旨在加强网络作战以投资于网络空间能力,以通过主动网络防御活动和增强网络能力来提供增强的网络能力。网络态势感知。使命保证。重点研发具有实时跟踪、宽广空域、
同时,在美军不断加强太空安全的背景下,美国国防高级研究计划局(DARPA)正在积极开展两项重大研发项目,以提高太空态势感知能力,加强太空指挥控制,包括开发太空作战虚拟实验实验室的“Tag”项目和集成史上最大空间传感器网络的“Orbital Lookout”项目。“标签”项目旨在打造一个虚拟太空战场,使美军领导层能够更好地感知太空环境和潜在威胁,帮助美军快速评估和整合太空指挥控制技术,旨在转变空间态势感知和管理策略。Orbital Watch 项目集成了历史上最多样化和最大的空间传感器网络。通过整合来自不同来源的观测数据和其他数据,包括美国政府、商业和国际合作伙伴的太空目标监视设施,创建新的数据收集平台和网络,以提供更清晰、更真实的太空状况图景,极大地改善美国军方的能力 对潜在危险的空间物体做出近乎实时的决策的能力。它不仅可以解决SSS无法轻松快速共享数据的问题,还可以提供一种快速获取和处理大量高质量多源数据的方法,更好地了解瞬息万变的太空环境,并在卫星面临风险时做出决策。评估。
此外,美军还重点将人工智能和云计算技术应用于最新的太空态势感知系统建设,如“轨道地图集”军用版、“联合太空作战中心任务系统增量2”、智能空间系统。近年来,频繁举办太空态势感知演习和创新竞赛,包括“全球哨兵2017”、VQ-Prize竞赛等,旨在提高太空军事人员的实战能力和能力。
六、在作战演练方面,注重天网作战能力训练,战略、作战、战术层面全覆盖
太空战演习是美军探索利用太空力量作战的直接有效途径,对促进美国太空作战指挥系统的有效性、增强其在太空的战斗力发挥了直接作用。对抗环境。美军通过各种军事演习加快太空军事化进程,控制太空占领五维作战空间制高点,实现从感知优势到认知优势再到决策优势的跨越。
(一)推出“太空靶场”,用于验证和保护太空系统的网络安全
卫星和地面终端不是孤立存在的,网络安全威胁分散在卫星和地面系统中,因此必须能够识别整个生态系统中的薄弱环节。2020年5月,美国国防信息安全技术服务商美泰科技正式推出可重复使用的“Space Range”虚拟作战系统。通过模拟真实的网络环境,可以识别隐藏的漏洞、配置不当和软件缺陷。,达到预防和挫败网络攻击的目的。
“Space Range”是一个虚拟的、闭环的、受控的卫星指挥和控制(C2) 模拟环境,可以扩展到任何规模的架构和任何级别的安全性,可轻松重新配置为各种空间系统 - 卫星、地面站、上/下行等,通过使用虚拟现实技术,真实还原空间系统和网络空间环境,融合网络防御专业知识,可重复使用,灵活方便。它使用软件定义的基础设施模型,根据真实的网络架构,创建仿真模型,还可以根据需要将空间、地面和网络环境作为一个整体转换为软件定义的基础设施,确保对特定环境的真实仿真,无需人工调整。网络流量支撑靶场运行,加入空间协议、轨道效应、外部攻击者等要素,真实体现空间领域在现实中的独特挑战。
此外,空间射击场还可以提供逼真的网络安全训练,参与者可以“足不出户”提高保护关键空间资源的能力。在使用空间范围的过程中,用户可以通过拖放界面复制所需的空间系统和环境,生成虚拟范围模型。整个复制仿真过程按照真实的信息技术环境进行,保证复制仿真的结果是全结构环境。演练全部按照实战要求进行,可以模拟最坏情况的设置,考验从业人员的事故处理能力。模拟演练可以验证应急预案的有效性,
(二)全面覆盖战略、作战和战术演习,以加强太空作战能力
目前,美军太空军演主要包括“施里弗”演习和“太空旗帜”演习两大系列。通过“施莱弗”系列演习,美军加强了对太空安全、太空力量利用、太空与网络空间融合、多域作战指挥等重大战略问题的认识,不断丰富和提升太空威慑力战略、太空作战学说和太空作战概念。总体而言,“施莱佛”系列太空战演习不仅是美军推进太空理论研究、保持太空优势、备战太空战的重要举措,也是一次接近真实的实战模拟。更深层次的目的是加强美军。
与已经进行了11次的“施里弗”太空战演习相比,此次美军“太空旗”演习最大的不同在于,它侧重于作战和战术层面的训练,从战略层面延伸到战略层面。作战和战术层面,体现了美军对太空实战训练的重视,也体现了美军对当前太空安全环境变化的理解和高度关注。“太空旗帜”演习是一种模拟训练,结合模拟分布在不同地区和作战环境的太空军事力量,使用波音公司 以网络为中心的战争解决方案,以模拟-人机交互的方式创建作战概念、战术、技术和程序,基于真实环境形成战争场景,通过复杂的沉浸式学习环境,参战部队可以参与实时训练战斗场景。同时,在美国太空战略的指导下,训练重点从信息保障转向太空防御作战。通过“太空旗帜”军演,美军可以不断锻炼新型武器的战斗力和各军兵种和太空作战力量的综合执行能力,发现自身薄弱环节,检验太空技术能力,始终准备军事斗争。技术和程序基于真实环境形成战争场景,通过复杂的沉浸式学习环境,参战部队可以实时参与战斗场景的训练。同时,在美国太空战略的指导下,训练重点从信息保障转向太空防御作战。通过“太空旗帜”军演,美军可以不断锻炼新型武器的战斗力以及各军兵种和太空作战力量的综合执行能力,发现自身薄弱环节,检验太空技术能力,始终准备军事斗争。技术和程序基于真实环境形成战争场景,通过复杂的沉浸式学习环境,参战部队可以实时参与战斗场景的训练。同时,在美国太空战略的指导下,训练重点从信息保障转向太空防御作战。通过“太空旗帜”军演,美军可以不断锻炼新型武器的战斗力和各军兵种和太空作战力量的综合执行能力,发现自身薄弱环节,检验太空技术能力,始终准备军事斗争。参演部队可以实时参与战斗场景的训练。同时,在美国太空战略的指导下,训练重点从信息保障转向太空防御作战。通过“太空旗帜”军演,美军可以不断锻炼新型武器的战斗力以及各军兵种和太空作战力量的综合执行能力,发现自身薄弱环节,检验太空技术能力,始终准备军事斗争。参演部队可以实时参与战斗场景的训练。同时,在美国太空战略的指导下,训练重点从信息保障转向太空防御作战。通过“太空旗帜”军演,美军可以不断锻炼新型武器的战斗力和各军兵种和太空作战力量的综合执行能力,发现自身薄弱环节,检验太空技术能力,始终准备军事斗争。
七、两点理解
(一)国际空间安全呈现战场化趋势,推动各国空间安全互动“向好”发展面临压力
冷战后国际体系的变化、空间技术的发展、空间军事利用的进步,共同促成了当前国际空间环境的变化。冷战期间,具有太空发射能力的演员非常有限。美苏是全球太空活动的绝对主角,太空安全秩序总体稳定。21世纪初以来,航天技术的广泛普及和商业航天活动的不断推进,促使越来越多的国家成为航天行为体,美国在航天领域无法再发挥绝对主导作用。一些商业空间技术甚至比军事技术更先进。SpaceX、维珍银河、蓝色起源等私人太空公司正在竞相进入和使用太空。太空的军民两用和太空商业化的发展,让太空军备竞赛更加复杂,国际太空环境的对抗更加明显,越来越多的国家开始追求太空军事能力。因此,当前国际空间环境的特点是空间活跃主体数量急剧增加,空间国际竞争更加激烈,空间军事对抗更加明显,空间商业化势头迅速增强。太空的军民两用和太空商业化的发展,让太空军备竞赛更加复杂,国际太空环境的对抗更加明显,越来越多的国家开始追求太空军事能力。因此美军战略运输司令部,当前国际空间环境的特点是空间活跃主体数量急剧增加,空间国际竞争更加激烈,空间军事对抗更加明显,空间商业化势头迅速增强。太空的军民两用和太空商业化的发展,让太空军备竞赛更加复杂,国际太空环境的对抗更加明显,越来越多的国家开始追求太空军事能力。因此,当前国际空间环境的特点是空间活跃主体数量急剧增加,空间国际竞争更加激烈,空间军事对抗更加明显,空间商业化势头迅速增强。
为此,美国明确将太空作战能力列为美军未来重点发展方向,加速太空军事化,以“太空控制”战略追求“太空霸权”。争取更多资金用于推进太空力量发展建设,特别是进攻性太空武器装备建设。紧随美国、俄罗斯、法国、印度、日本等国的脚步,积极发展太空军事力量,抢占太空战略优势,维护国家太空安全利益,使太空军备竞赛更加开放、激烈、武器化. 进入战场时代。
国际空间系统的资源竞争和军备竞赛,以及美国咄咄逼人的进攻态势,实际上正在威胁全球战略的稳定。为此,我国应保持战略重点,坚持发展空间技术和力量,密切跟踪把握空间形势。同时,以国际合作为重点,切实推动构建太空安全新秩序,推动各国太空安全互动从可能发生冲突向合作转变,促进“向好”发展。
(二)面对空间系统网络安全易攻难防的特点,提升内功才是正确的解决方案
空间系统的脆弱性和轨道的相对可预测性,使得空间系统易攻难守。天基武器、动能打击武器等对空间系统造成“硬杀伤”的武器系统价格昂贵,数量稀少。但是,随着空间网络攻击手段的技术和门槛的降低,较少的投入就能取得很大的效果。,一些国家、组织甚至个人都可以轻松获得。卫星、火箭、天基系统和运载工具、空间无线电、卫星地面接收站以及空间环境中的相关网络和数据中心都可能成为黑客的目标。然而,航天防御面临着研发时间长、经费支出高、和微不足道的结果。在太空防御真正有效之前,低阈值太空攻击可能会损害甚至进一步破坏太空防御的发展。
为此,必须掌握多项航天核心技术,增强技术储备,建设和发展强大的航天力量,提高核心竞争力;加快天地一体化网络建设,发展全方位空间态势感知。制定空间大数据和人工智能战略,推动新一代信息技术在空间安全领域研究中的应用;掌握空间和网络空间力量的全面可持续发展,重视空间系统和网络空间保障能力的融合,实现全方位作战。
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投稿于《信息安全与通信保密》杂志