近年来，能源技术和空间领域的重大进展提高了在空间部署定向能武器（DEW）的可行性，使其成为传统动能武器的一种具有成本效益的替代品。本研究试图了解操作此类武器的可能能力和概念，以确定潜在的防御措施。为此，本研究通过物理方程和设计限制计算了攻击距离和时间的可能能力，使用系统工具包找到了空间中可能对目标更具威胁的位置，并模拟了武器的交会机动，以达到攻击所需的距离。交会机动模拟是通过在虚拟域模块中使用反动力学增强追逐者-目标模型来完成的，这样可以优化能量和更好地控制颠簸。通过该模型的模拟，可以获得攻击者在发起攻击前可能停留的轨道的更精确参数，以及能够对此类轨道进行一定预测的经验法则。此外，研究还表明，虽然目标卫星可以避开试图接近它的定向能武器的攻击，但在许多情况下是不可能的。为了避免这种情况，建议发展姿态机动，提高空间领域感知，提高目标的生存能力，并考虑对敌方 DEW 采取先发制人的措施。
图 1. 太空域中可能存在的不同攻击类型示意图
近年来，空间技术突飞猛进，空间领域的竞争也更加激烈。太空领域的许多参与者要么拥有攻击能力，要么对发展这种能力表现出极大兴趣。此外，能源储存、生成和作为武器使用方面的进步为在太空部署此类武器提供了可能。一些参与者积极追求这一目标（Weeden 和 Samson，2024 年）。
本研究从能力、概念和操作等方面分析了太空定向能武器（DEWs）的可能特性，并提供了一种可能的规避机动解决方案，以提高目标在这种威胁面前的生存能力。
第二章介绍了空间领域可能存在的各种攻击能力，并根据其可能造成的破坏、时间、距离和发动攻击所需的其他能力对其进行了分类。本章强调将定向能武器的能力与其他现有或可能的选择进行定性比较。最后，它总结了可能受到定向能武器攻击的目标的杀伤链，并建议使用机动、改变姿态、改进设计和先发制人行动（包括军事和外交）来应对威胁。
第三章介绍了一项权衡研究，该研究旨在推导出空间定向能武器的可能能力。这项研究首先计算了武器的作战时间和距离，正如先前的研究（Lionis，2016 年）所做的那样，并将其调整到空间领域。计算结果表明，射程 10 千米的定向能武器在现有技术条件下是可行的，而且重量合理，而射程 50 千米或更远的定向能武器是可能的，但会更重，因此成本效益较低。分析工作继续进行，对定向能武器有效载荷施加了设计限制，最后利用 MATLAB 系统工具包模型模拟和分析了定向能武器攻击目标的时间，这取决于确定其空间轨道的不同开普勒参数。
模型的开发和验证工作从第四章开始，从坐标框架、Clohessy-Wiltshire 方程和虚拟域中的反力学（IDVD）模型等方面介绍空间啮合的基本力学。第五章继续介绍在系统合成器（System Composer，SC）中构建模型的过程，该过程基于之前的模型（Yu 2024；Hanlon 2019）以及 IDVD 的实施和集成（Boyarko 2010），目的是创建一个追逐者模型，该模型优化了能量量，并考虑了运动的高阶导数，更准确地代表了直接能量操作方法。第六章是模型开发的收尾部分，介绍了模型的验证工作，结果表明该模型在结果生成所使用的距离和时间上是有效的。
第七章介绍了通过将第三章获得的数据插入 SC 并使用 IDVD 模型进行增强后得出的模拟结果。从结果中可以看出，空间中有些相对位置比其他位置对目标的威胁更大。这些轨道与目标轨道的差异要么是真实异常，要么是半径，而其他开普勒元素与目标轨道保持相同或尽可能接近。研究还发现，机动可以有效地增加追逐者的攻击时间，缩短攻击距离。这种战术还有一个额外的作用，即缩短射击距离，从而缩短造成伤害所需的时间，使机动更为有利。最后，研究发现，在许多情况下，汉隆所发展的规避机动不足以对付装有 DEW 的追逐者。降低追逐者成功几率的因素是从与目标不同的倾角和真实异常位置发起攻击。此外，模型中用 ΔV 和射程表示的目标探测阈值的增加也减少了追逐者的可用攻击时间。因此，与动能武器相比，要挫败定向能武器的攻击需要更大的预警距离，从而强调了提高空间领域意识、姿态变化机动和预防方法的重要性。
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