乌克兰上空的星链卫星通信系统

  ）终端。星链是太空探索技术公司的卫星宽带互联网服务。马斯克是该公司的首席执行官和创始人。随着俄罗斯对乌克兰关键国家基础设施的袭击，乌克兰经历了重大的电信问题。除了影响传统的陆上通信外，俄罗斯的网络攻击还扰乱了互联网服务。保持互联网覆盖和接入成为乌克兰政府能够理解的首要任务。

  在2022年俄乌冲突期间，乌克兰基辅市长维塔利·克利奇科和他的兄弟瓦拉迪米尔·克利奇克带着一箱箱星链卫星通信系统终端运往基辅

  据当地新闻媒体报道，自首次交付以来，估计已有23000个星链终端交付给乌克兰。这些都是由太空探索技术公司捐赠、美国国际开发署资助、外国政府捐赠和私人购买的。随着敌对行动的持续，星链已经让乌克兰人感觉到了它的存在。《》报道称，在俄罗斯围攻马里乌波尔期间，这些星链终端帮助被围困的乌克兰军队保持联系。这座位于乌克兰东南海岸的城市抵抗了俄罗斯部队的攻击近3个月，直到5月20日被占领。

  星链终端让乌克兰部队与指挥官保持联系，让记者发送他们的故事，让亲属保持联系。卫星通信服务在围攻中的作用引起了俄罗斯人的愤怒。当时的俄罗斯航天局局长德米特里·罗戈津公开警告马斯克，他将因自己的行为“作为成年人接受审判”，这已经足够了，尽管这一警告是否会引起接受者的极大担忧值得怀疑。

  然而星链并不完美。2022年10月，英国《金融时报》报道称，该服务出现了连接故障和中断。这些故障的原因尚不清楚，报告称太空探索技术公司拒绝提供任何相关信息。尽管存在这样一些问题，但星链卫星通信系统终端似乎仍在乌克兰做出了宝贵贡献。

  星链终端以小巧、易于携带的包装提供宽带互联网接入。该套件包括天线及其底座、路由器和布线。整个批次可以装在一个2.3平方米（24.9平方英尺）的盒子里，重量为10.5公斤（23.2磅）。这道终端比较小，占地面积为1.5平方米（16.1平方英尺），便于隐藏。

  太空探索技术公司表示，按照每个用户的资费，这些终端提供20至220兆比特每秒的服务。个人客户可获得20至100兆比特/秒，而商业客户可获得40至220兆比特/小时。家庭互联网用户的通常约为100 mbps，上传速度约为10 mbps。因此，星链已经与人们在自己家中可能发现的数据速率相匹配，尽管延迟可能略高。该公司表示，每个终端的价格约为1000美元。

  星链卫星通信终端具有高度便携性，它们的小圆盘天线也能够最终靠提供干扰信号必须准确命中的比较小的天线尺寸来挫败电子攻击

  卫星和终端之间的链路通过12至18 GHz的Ku波段频率和26至40 GHz的Ka波段频率提供。终端使用电子扫描天线自动控制波束，确保与头顶上的至少一颗卫星持续连接。太空探索技术公司官网表示，截至2022年11月，3236颗正在运行的星链卫星正在轨道上运行。satellitemap.space卫星地图网站详细的介绍了这些卫星的覆盖范围，包括美国、欧洲大部分地区（无斯堪的纳维亚半岛）和北非海岸的部分地区。

  这些卫星位于地球上空约550公里的近地轨道上。这通常比标准的军用通信卫星要近得多。英国的天网五号军事通信卫星星座在其轨道上的平均高度为35794公里（19327海里）。尽管如此，这仍然意味着当星链信号到达地球上的终端时，它可能会相对较弱。公开消息称，该信号以4.89 mW（66.89 dBW）的功率离开卫星。然而，该终端可以接收到弱至1.5μW（-58.23 dBw）至15 nW（-78.23 dBw）的信号。这可能会使终端面临扰的风险。Ka/Ku波段干扰信号超过后一种功率电平可能会淹没卫星信号。

  尽管如此，终端还是有一些保障措施。Ku波段和Ka波段信号的波束非常窄，因此星链天线在物理上很小。任何将干扰信号对准他们的人都需要非常精确的瞄准才能将信号引导到天线中。攻击者需要将终端置于可视范围内才能做到这一点，这在战时不是最容易做到的事情，因为这在大多数情况下要攻击者使用终端与对手非常接近。利用互联网传输的数据将被加密。终端中的软件可以被编程为在没有这种加密的情况下屏蔽和忽略任何信号。当天线波束被电子操纵时，它可能会指向远离干扰源的另一颗星链卫星。

  值得注意的是，俄罗斯军队确实试图攻击星链。2023年10月，太空探索技术公司官网报道称，这些终端遭到了网络攻击。这样一些问题很快就通过软件修复得到了解决。好消息是，这表明俄罗斯军队可能没有适合攻击终端的干扰系统。据有关专业技术人员的分析是，俄罗斯军队目前没有能力干扰星链使用的频率。网络攻击能够成功，无论补救得有多快，这一事实确实说明了漏洞。由于星链发送和接收IP数据，向终端注入恶意代码始终是一种风险。

  星链在乌克兰以外的军事潜力是什么？布莱登·鲍恩博士是位于英格兰东米德兰的莱斯特大学国际关系副教授。他是太空军事化方面的专家。布莱登·鲍恩博士说，军事市场一直是星链商业模式的关键部分，私营部门的卫星通信提供商总是把军事和政府客户放在他们的首要位置“以维持收支平衡”。到目前为止，民用卫星通信市场可以说是利基市场，主要局限于在常规通信没办法使用的地方需要卫星通信的用户：“假如没有军方和政府的参与，太空经济的很少部分是可行的，”他继续说道。

  2022年底，太空探索技术公司透露计划通过其星盾（Starshield）服务正式向军方和政府提供服务。星盾的确切规格细节并不多见。提交人多次向太空探索技术公司询问，均未得到答复。

  媒体报道称，该系统将收集卫星图像，提供通信，并为未指明的政府有效载荷提供额外空间。这似乎表明，将发射一个新的航天器星座来提供这些服务。或者，未来的星链卫星可以从一开始就使用这一些有效载荷进行设计。报道继续称，该星座的关键“军事/政府”部分是用于确保通信安全的加密。这几乎肯定会比民用星链服务的加密级别更强大。2022年，美国消费者新闻与商业频道披露了美国空军的测试，以评估与星链的网络飞机、车辆和固定站点。

  这是SpaceX为美国国防部建议的星盾宽带全球卫星通信架构的卫星元素的渲染图，它能够正常的使用与星链相同的基本架构，但包括增强功能，使其更适合军事用途，如强大的加密

  美国军方对卫星通信有着永不满足的欲望。国防部拥有大约33颗专门用于军事通信的卫星。尽管如此，它仍然从私营部门租赁了极高水平的带宽。国防部对商业卫星通信的大规模使用始于20世纪90年代中期的商业卫星通信倡议（CSCI）。在美国国会的授权下，CSCI启动了研究，以确定私营部门卫星通信设施在国防部内的作用。

  尽管如此，太空历史学家德韦恩·戴指出，国防部对商业太空服务的接受早于此：“美国军方自20世纪60年代以来就一直在使用商业卫星通信服务，并在20世纪70年代和80年代普遍的使用这些服务。他们使用地球静止轨道上的商业卫星向世界各地的军事基地进行电话和电视传输，以及从军事气象卫星甚至弹道导弹预警雷达中继数据。”

  据太空新闻网2022年6月报道，快进到今天，作为五角大楼2023年至2027年支出计划的一部分，国防部正寻求大幅资助低轨宽带星座。这似乎正好与太空探索技术公司通过星盾提供的服务类型相吻合。

  太空历史学家德韦恩·戴警告说，如果这样的概念要在军事上有用，那么使用与星链类似架构的卫星通信系统是必要的。“星链不是为军事用途而设计的，它已经适应了这种用途……移动或可运输军事系统常常要很多东西，比如加密、抗干扰能力、坚固性等等，但星链没有这些。”

  向国防部提供商业卫星通信的合同由美国太空军商业卫星通信办公室（CSCO）处理。2022年12月下旬，太空军宣布已承担国防部拥有的所有军用卫星通信系统的责任。CSCO计划在2023年和2024年授予价值近23亿美元的商业卫星通信合同。太空新闻网的报道补充说，提供低轨宽带服务的合同在十年内价值高达8.75亿美元。该部队在雇用私营部门卫星通信方面有一项战略。

  其理由是，现有和未来太空军拥有的卫星可以承载通信量或提供卫星通信公司没办法提供的能力。需要高度保护和安全的语音或数据流量能够最终靠军事星座携带。不太敏感或未分类的流量可能会在商业卫星通信链路上移动：“对于商业卫星通信行业没办法提供的频带、覆盖区域或专业能力，将获得专门建造的星座和有效载荷。”正如布莱登·鲍恩博士所指出的，“安全的流量优先于政府所有的星座，其他一切都将通过商业网络。”

  在某些方面，美国别无选择，只能依赖商业卫星通信部门。反过来，正如布莱登·鲍恩博士所说，商业部门在很大程度上依赖于美国国防部卫星通信带宽租赁合同。这种共生关系只会在未来加深。

  以色列NovelSat公司时任主席大卫·弗斯滕伯格在2012年撰写的一份分析报告称，一架美国空军诺斯罗普·格鲁曼公司的RQ-4B全球鹰无人机需要大约500 mbps的卫星通信带宽才能飞行。这是美军在1991年解放科威特的沙漠风暴行动中使用的全部卫星通信带宽的5倍。早在2010年，据估计，美国国防部将需要16gbps的卫星通信带宽，以在一场重大战争中支持一支大规模部署的联合部队。从1991年到2003年美国领导的伊拉克自由行动的12年里，美国军事卫星通信的需求从100兆比特/秒上升到4千兆比特/秒。

  美国军事卫星通信需求的增加将由两个因素驱动：联合全领域指挥与控制（JADC2）概念和军事物联网（IOMT）。JADC2于2018年通过美国国防战略启动。它联合了海军、空军、陆军和海军陆战队使用的stove-piped C2系统（stove-piped C2 systems），以简化军种内部和军种之间的信息共享。这将引发通信流量的指数级增长。此外，这些联系必须是洲际的，以支持美国的远征行动。星盾可以很好地提供JADC2肯定会要求的宽带、远程通信。

  该图展示了JADC2概念如何将多个系统、平台、人员和基地相互连接，并与作战云连接。卫星通信链路对于确保数据能够在JADC2概念所依赖的各种网络中高效、安全地移动至关重要

  终端的物理尺寸可以使其易于在空间受限的环境中部署：“星链使用小型终端提供互联网功能，”德韦恩·戴说：“现有的军事和政府系统只能提供部分功能，但需要更大的设备。”生存能力是另一大吸引力。根据SpaceX公司制定的计划，该公司最终可能发射12000至42000颗通信卫星。这带来了令人羡慕的生存能力：“摧毁几颗卫星，甚至其中的许多卫星，不会严重破坏网络。”这是一个重要的问题。

  一些国家正在探索使用改良地对空导弹的反卫星武器。印度、俄罗斯、中国和美国都进行了反卫星武器的动力学试验。这些武器可能会参与明天的战争，特别是考虑到军事上对卫星通信的依赖。德韦恩·戴认为，像星链这样的网络的一个优势是它们的生存能力：考虑到该星座拥有数千颗卫星，“摧毁几颗卫星，甚至其中许多卫星，不会严重破坏网络”。

  有一个陷阱。如果私营部门的供应商决定他们的服务报酬不够，那么是什么阻止他们放弃？如果他们的管理层或所有者不同意战争的政治目标，会发生啥？往好里说，马斯克似乎很古怪，往坏里说则飘忽不定。

  英国《金融时报》的同一篇报道称，到2022年底，SpaceX公司的供应预计将花费超过1亿美元。2022年10月，《》报道称，马斯克威胁要停止资助向乌克兰提供星链服务。SpaceX曾要求美国国防部为这项服务提供资金，马斯克警告称，该公司“不能无限期地为现有系统提供资金，也不能再发送数千个数据使用量高达典型家庭100倍的终端。这是不合理的。”在乌克兰驻德国大使谴责马斯克以对俄罗斯有利的条件结束战争的提议后，他似乎发出了威胁。

  也许更令人担忧的是，2023年2月初，太空探索技术公司决定对乌克兰的星链接入实施限制，以防止该系统被用于控制无人机。2月8日，SpaceX公司总裁兼首席运营官格温·肖特维尔在华盛顿特区的一次会议上发表声明称，该服务“从未被武器化”，“乌克兰人以非故意的方式利用了它，而不是任何协议的一部分？

  像星盾或星链这样的服务在美国境外会有军事吸引力吗？可能地美国并不是唯一一个承诺大幅深化军事互联互通水平的国家。2022年1月，英国国防部启动了多领域一体化倡议。MDI（多域融合：Multi-Domain Integration）的重点是“确保国防的每一个部门都能无缝合作，并与其他政府部门和英国的盟友合作，以实现预期的结果。”国防部预计，英国武装部队内部和之间的一体化程度将不断加深。

  此外，这种程度的联系将与其他为英国国防态势做出贡献的政府部门复制。这中间还包括外交和联邦事务部（FCO）、秘密情报局（SIS）和政府通信总部（GCHQ）。

  同样，与联合国和北大西洋公约组织（NATO）等外部行为者建立强有力的联系将确保信息可以轻松共享。国防部没有具体说明将提供哪些能力来确保MDI成为现实。尽管如此，改善这些行动者之间的沟通联系将是当务之急。尽管英国已拥有Skynet-5卫星通信星座，但私营部门是否有责任提供额外的宽带链路来承载不太敏感的流量？

  太空探索技术公司的猎鹰-9火箭，如上图所示，与猎鹰重型发射器一起，都有助于降低发射成本。这有助于“民主化”以前以成本为由不开发军事卫星通信星座的国家的太空

  布莱登·鲍恩博士认为，即使需求强劲，星链也不一定会在北约和盟国找到现成的星盾式服务客户。太空正在变得民主化。电子设备和可重复使用火箭的小型化正在降低将通信卫星送入轨道的成本。SpaceX计划在轨道上总共至少有12000颗低轨卫星，可能会增加到42000颗。

  2018年，太空探索技术公司估计整个项目将耗资100亿美元。这使每颗卫星的潜在单位成本在238095美元至833333美元之间，具体取决于最终发射的卫星数量。实际单位成本可能会更低，因为100亿美元包括了与该计划相关的所有成本。

  尽管如此，一颗通信卫星的价格低于100万美元，即使对没有这种能力的国家来说，这项技术也很着迷。此外，发射成本正在降低。美国航天飞机的发射成本为每公斤54500美元（2.2磅）。太空探索技术公司的猎鹰-9和猎鹰重型火箭将这一价格分别降至每公斤2720美元和1400美元。这在某种程度上预示着以前以成本为由不发展军事通信卫星的国家现在可以发展这种能力。星链的全球覆盖将需要更加多的支出。尽管如此，如果该国只想要一个覆盖特定区域的小星座，这将不会像过去那样昂贵。

  矛盾的是，这给SpaceX和其他参与私营部门军事卫星通信的公司带来了挑战。正如布莱登·鲍恩博士所观察到的，一些国家可能热衷于发展自己的太空部门，并通过发展主权系统来支持自己的科学努力和专业相关知识。这可能比过去明显更实惠。它还能够在一定程度上帮助避免讨论的关于私人公司代表国家提供、拥有和运营军事卫星通信系统的潜在陷阱。

  星链已经并将继续在乌克兰发挥作用。能够理解，美国军方对马斯克所能提供的东西感兴趣。像JADC2这样的创新将依赖于比目前更大的SATCOM容量。这将反映在世界各地的计量吸入器倡议中。德韦恩·戴说：“星链提供了新的功能，但实际上只是军事卫星通信先前选项的演变。”。未来将揭示太空探索技术公司在多大程度上能够占领这一个市场，以及国防部和其他部门对其服务的依赖程度。

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