几十年来,军用卫星通信(SATCOM)发生了翻天覆地的变化,从最基本的能力发展成为高度先进、安全的系统,成为现代国防和情报行动的基础。这些进步反映了技术创新与全球安全威胁不断变化的交汇点。从支持基本的语音和数据传输到支持复杂的多域作战,军用卫星通信的作用不断扩大,已成为现代军事战略不可或缺的一部分。这一演变不仅增强了军队在复杂和有争议的环境中的作战能力,还确保了部队保持联系、获得信息和保护。
在早期阶段,军用卫星通信主要侧重于基本的电信和广播能力。这些系统可以实现全球通信,是冷战时期的一项革命性成就,因为它们为军队提供了跨越遥远距离保持联系的能力。然而,随着军事行动日趋复杂,早期卫星通信系统的局限性逐渐显现,易受拦截、数据传输速率有限、设备笨重等问题带来了巨大挑战。
20 世纪 90 年代初,卫星通信在军事行动中的潜力和局限性凸显出来。
本世纪初是军用卫星通信能力的一个重要转折点。专为国防和情报行动设计的军用卫星的进步,加强了安全加密通信系统。
卫星终端变得更加紧凑高效,提高了机动性和操作灵活性。到 2003 年,军事行动越来越多地依赖于商业卫星支持和专用军事系统,为将政府拥有的资产与商业创新相结合的混合方法铺平了道路。
这一时期的重点是确保抵御电子战和拦截。加密技术得到了长足的发展,并开发出了用于检测和应对干扰企图的系统。在这一时期,还首次采用了冗余措施,如部署多颗卫星以确保不间断的连接。
如今,卫星网络已成为现代军事行动的基石。它们实现了实时数据传输、定位、导航和授时系统(PNT)、安全通信以及先进的监视能力。
卫星终端现在比以往任何时候都更加小巧,功能也更加强大。现代系统重约 8 千克,体积小巧,吞吐率惊人,下行可达 20 多 Mbps,上行可达 4 多 Mbps。这些系统的设计便于运输和快速部署,在各种环境下都能提供可靠的通信能力,大大提高了部署部队的机动性、灵活性和作战效率。
通信行业经历了重大发展,通信质量更高、更可靠。然而,这也带来了一把双刃剑,因为在通信更先进的同时,现在对它们的依赖也更大了。因此,军方必须继续针对通信失效的情况实施全面规划,确保人员在缺乏实时数据和协调的情况下仍能有效开展行动并做出关键决策。
P.A.C.E.(主要、备用、应急、紧急)是一个关键框架,其重点是通过提供多种保持联系的方法来确保可靠的通信。有了这些方法,军事人员就能在主要通信失效时迅速切换到备用系统。这就降低了通信完全中断的风险,实现了有效的协调、决策和行动连续性。
总体而言,地缘政治紧张局势的不断升级、冲突的日益复杂以及技术的快速进步推动了军用卫星通信的发展。现代军用卫星系统通过连接各种资产(包括地面部队、海军舰队和无人资产,如无人机系统 (UAS) 和无人地面战车 (UGV)),为联合行动提供了骨干力量。相互连接可实现多领域的无缝协调和态势感知。
现在,多轨道架构已成为常态,利用低地球轨道 (LEO)、中地球轨道 (MEO)、高椭圆轨道 (HEO) 和地球静止轨道 (GEO) 上的卫星。每个轨道层都具有独特的优势,例如低地轨道卫星可提供低延迟通信并增强极地地区的覆盖范围,而地球同步轨道卫星则可提供一致的大范围覆盖。这种分层方法确保了强大的冗余系统,即使面对目标中断也能保持连接。
最近,意法半导体工程公司iDirect宣布对一项新技术进行测试,该技术可在GEO和NGSO卫星之间进行跟踪和切换。多轨道和切换技术是一种可扩展架构,利用创新的跟踪算法为所有轨道上的卫星提供必要的频率和定时补偿,从而实现基于优化服务特性的智能切换。
人工智能(AI)和机器学习(ML)的进步进一步增强了军用卫星通信能力。这些技术可通过预测分析来识别潜在威胁、优化资源分配并适应动态业务需求。人工智能驱动的系统可以分析海量数据,实时检测异常情况,如干扰企图或网络入侵,从而迅速采取应对措施。
协调在现代卫星通信系统中发挥着至关重要的作用,可确保灵活、自适应的通信能力。其优势包括动态资源分配,通过实时重新分配带宽和资源,使系统能够优先满足关键通信需求。它还支持跨系统集成,确保地面和天基网络之间的无缝互动,从而实现混合架构,提高操作灵活性。此外,它还通过利用智能协调和自动化来降低网络或物理干扰的影响,从而帮助减轻威胁。
通过这些机制,协调加强了卫星通信系统的复原力和适应性,使其更好地适应现代军事行动不可预测的需求。
现代军用卫星通信可以比作数字堡垒,旨在保护关键信息,并在面对不断变化的威胁时保持运行的连续性。就像实体堡垒依靠城墙、护城河和哨兵等多层防御一样,卫星通信系统也采用了一整套保护措施来确保弹性和安全性。
先进的加密技术已变得更加复杂,以确保敏感通信即使被拦截也能保持安全,量子加密将进一步增强这些能力。
多轨道系统等冗余和弹性战略对于防止卫星通信出现单点故障至关重要。如果一个轨道上的卫星受到损害或出现技术问题,其他轨道上的卫星可以无缝接管并维持运行,从而确保持续的连接,并最大限度地减少对关键军事行动的干扰。
由人工智能驱动的威胁预测和检测能力在识别异常情况(如异常信号模式或网络入侵企图)方面发挥着至关重要的作用。通过预测潜在威胁,这些系统可以采取积极主动的应对措施。
网络安全防御系统也有了长足的发展,军用卫星通信网络目前已采用多层入侵检测系统和快速反应机制,以应对黑客攻击和网络间谍活动。随着对手越来越多地将天基资产作为破坏军事行动的目标,这些防御措施至关重要。
未来,军用卫星通信的发展重点将是提高弹性、容量和安全性。新兴技术将重新定义军事通信的格局,提供前所未有的能力。
量子加密有望彻底改变安全通信,使数据传输几乎无法破解。同样,激光通信有望提供高带宽、低延迟的链路,比传统的射频系统更难拦截或干扰。
开发能够自我组织并适应不断变化的任务要求的自主卫星星座将提高操作的灵活性。这些系统将依靠人工智能和机器学习来优化性能、探测威胁并确保弹性。
整合地面和天基网络的混合架构将提供更大的操作灵活性。这种方法将实现动态资源分配,并在不同任务情况下实现无缝通信,确保部队在最具挑战性的环境中也能保持联系。
随着对手开发出更复杂的网络和物理攻击方法,保卫军用卫星通信系统将变得越来越重要。入侵检测、威胁缓解和系统冗余方面的创新仍将是保护这些重要网络的重中之重。
军用卫星通信的演变凸显了现代技术与安全之间的重要相互作用。军用卫星通信系统从最开始的基本通信工具,到现在成为不可或缺的数字堡垒,不断适应日益复杂的威胁环境。
参考来源:issuu