测控设备太空作战模式及对策研究

摘  要：测控设备按照工作职能一般分为测控模式和运控模式即工程测控和业务测控。针对太空作战中的复杂战场态势环境，分析测控设备在两种不同工作模式下的作战特点和敌情威胁，并提出重点作战的对应措施，提高测控设备在不同战场态势环境下的战场生存能力和持续作战能力，完成测控设备既定的作战任务。

关键词：太空作战  工程测控  业务测控

1 引言

2018年，美国总统特朗普下令美国国防部立即启动组建“天军”的进程，“天军”将独立与空军，“以保持对中俄等战略竞争对手的优势”。美国国家安全战略将太空视为与陆地、海洋、航空空间同等重要的战场，“天军”作为遂行空间作战任务的战略力量，控制空间、夺取空间的战役愈发激烈。而我国对于太空的重视也早已经起步，将太空力量建设作为我军发展建设的一支新型战略力量，太空作战已经作为未来战场胜负的先决条件和重要战略战场。自2022年开始俄乌战争中无人机作战、以及卫星的全时侦察、保障也更加充分验证，无论是太空战略作战和有限战术对抗，控制太空已经深入到战场各个领域。

测控设备指以航天测控为主要职能的设备或分系统，包括光学设备、无线电类型的脉冲雷达、遥测遥控设备、以及相控阵和统一测控等地面设备。伴随我国科技水平和装备制造的能力提升，测控设备已经骈弃最初专项任务为牵引的制造模式，而是以综合功能、多项任务能力执行、综合数据软件化处理的多功能综合设备，执行箭载式合作目标测控跟踪，卫星长期轨道管理的数据接收和跟踪测轨功能，以及非合作目标的目标特型识别、轨道编目等功能，测控设备是遂行航天作战的基础设备，完成太空作战的信息通信、支援保障的重要基石。

2 测控设备作战模式

根航天测控设备的测控作战模式哪些？从不同的角度可以有不同的分类，从合作方式来看，可以有合作式测控和非合作式测控，从地域、国际属性可以有国内测控、国际测控，从探测对象的装载位置可以分为箭载目标测控和星上目标测控。从测控设备运行模式来分，可以分为工程测控和业务测控。

结合设备工作时间长、指挥流程、目标特点、可能的敌方对抗作战方式，我们以测控设备运行模式角度，探讨测控设备在工程测控模式和业务测控模式下，结合测控设备的工作时间长、目标特点、指挥流程、可能敌方的对抗方式，研判两种测控模式下的测控设备作战模式，提炼特点，以便测控设备针对性的拟制作战模式。

2.1 工程测控下模式特点

工程测控是对箭载目标的本体的轨道、姿态的测量、控制为主，主要面向箭载目标的主动段、以及星载目标的初始入轨飞行段。在工程测控模式下遥测设备工作的特点主要有2点：

（1）开机时间短、飞行速度快。目标还没有完全入轨，箭载目标处于主动段，受限测控设备的实际工作环境、周边的遮蔽角、地球曲率影响，而且飞行速度快，测控设备开机时间短，一般测控设备的可见弧段时间约为几分钟或数十分钟，所以测控设备开机时间短、目标飞行速度相对较快。

（2）接收的信号功率强、信噪比高。工程测控期间由于目标飞行高度相对较低，箭载目标配备专用电源，其信号功率大，所以设备接受的信号也相对较强，信号信噪比能够达到25dB以上。

2.2 业务测控下模式特点

定业务测控是对星载目标的测控和数据接收，区别与工程测控的箭载目标测控，业务测控面向的对象是星载目标，星载载荷经过多路复用和综合调制后通过天线向下发送，测控设备接收到星载目标的下行数据后，经过低噪放大、变频后，进行自动增益控制、带通滤波、遥测数据解调，并按照上级规定的数据格式对外分发。在业务测控模式下，特点主要有3点：

（1）目标相对速度较慢、测控时间长。星载目标距离地面距离较远，一般在几百公里以上，大部分的MEO系列的轨道高度在两千公里以上，随着轨道高度的增加，其相对与测控设备的线速度较慢，一般在2°以下，加速度相对更加平稳，几乎是相对的匀速运动，在设备同样的的测控遮蔽范围内，星载目标可见时间长。以某S频段遥测设备为例，一般以MEO、GEO、IGSO等中高轨业务测控为主，虽然不同星载目标的业务测控时间长短不一，但一般其测控时间少则几十分钟，长则几个小时，最长的测控时间达30个小时.

（2）信号功率相对较低。星载目标的电源功率来自于星上的太阳能电池板，而星上的太阳能电池板一般的面积在20～80平方米，个别大卫星的采光面积也在100平方米左右，地面光电站光电转换效率在22％至30％以下，卫星即使采用砷化镓光电效率在33％至40％，其输出的发电功率一般在3～7KW。还要维持在真空情况下的卫星内部的热温度平衡，惯性元件的速度保持，以及星上载荷的正常工作，到天线辐射的有效功率级别也就在几瓦左右，经过空间衰减、指向损耗，极化损耗、发射及接收馈线损耗，到达测控设备接收时已经到达近-140dbm以下，比一些手机信号还要微弱得很多。

（3）设备干扰的冗余量相对较小。当处于测控设备业务测控情况下，接收星载目标的功率较小，设备的功率倍数一般处于最大放大倍数。以S频段遥测设备为例，接收信号的放大倍数采用衰减控制系数的设置，放大器的放大倍数为50db，如果设置衰减系数为20，则信号放大的倍数为30db，若设置衰减系数为0，则信号放大的倍数为50db。在执行工程测控情况下，放大器的衰减一般设置为19，信号放大的倍数为31db。而执行业务测控情况下，一般放大器的衰减系数为1，这种情况下设备几乎处于最大的放大倍数，出于长期工作设备放大器安全的考虑没有设置到0。这种情况下距离设备的最大解调门限也就多3～5db，在低仰角情况下甚至要低于或刚刚到达遥测设备解调门限。在设备的最大倍数情况下设备的工作安全冗余量小。

3 作战对策研究

要想进行对策的研究，首先要清楚敌方对我们的打击有哪些。针对测控设备的工程测控和业务测控运行模式特点，敌方对我方设备的作战方式有哪些呢？现代航天领域的作战模式无非分为两种：

（1）一是航天电子对抗。航天电子对抗也就是以软杀伤为主的电子进攻，可以进行电子干扰降低工作距离，比如可以发射特定频率的强信号干扰，或者高功率的宽频带的白噪声干扰，达到饱和接收信号功率，甚至达到击穿电子元器件的能力。对于航天遥测设备还可以发射相同频段内的干扰信号，导致遥测设备到信噪比到无可接受的误码率导致任务的失败，这种干扰方式对于遥测设备更加具有针对性，方便实施、信号功率要求相对容易满足。

（2）二是针对航天测控平台的直接物理进攻。航天测控平台的物理进攻也就是硬杀伤，采取具有爆炸式化学能的武器，比如航空炸弹、导弹等爆炸性武器，通过对测控平台的打击达到中止测控设备执行任务的作战模式。也或者使用反辐射导弹，根据天线的发射信号的辐射进行定位实现打击。

3.1 工程测控作战对策

测控设备在工程测控模式的特点具有开机时间短、飞行速度快，接收的信号功率强、信噪比高，敌方要想通过航天系统进行以电子杀伤的软件打击，实现难度很大。虽然卫星的覆盖面积大，但其运行轨道并不能进行随意机动，航天卫星的运行轨道必须受限开普勒定律，轨道机动的时间相对较长，对于一般工程测控的弧段往往只有几分钟情况下，基本很难实现卫星的轨道机动，航天卫星基本无法实现有效的主瓣内跟随干扰，所以测控设备在工程测控模式下敌方难以实现对设备的电子软干扰。

另外由于工程测控的箭载目标信号功率一般较强，一般在8～11W，而且测控距离相对较近，敌方要想有效实施干扰，干扰功率至少要达到3db以上的信号干扰功率，而卫星很难长时间维持这个功率，所以在工程测控模式下是具备一定的信号抗干扰能力。

所以对于工程测控模式下敌方对测控设备的进攻，应主要考虑第二种的攻击情况的对策，也就是测控设备工作于工程测控模式下对抗措施应重点采取可能遭受的航天测控平台的硬杀伤。对于航天测控设备的硬杀伤的主要对策，目前来看通常有效的应对措施，就是机动性转场，通过快速的机动转场，可以有效避免测控平台的被侦察和物理打击。目前大多数机动测控设备基本具备了快速机动转场的能力，机动转场的时间基本在几个小时，只要在执行工程测控给的几个小时前，就可以转场至备用场坪，可以大大提高设备的生存概率和任务执行能力。

相应的战法和训练模式，则应该以设备的快速机动为主要训练模式，核心是通过设备的快速机动，实现对测控设备的生存能力的保证，同时通过日常的训练提高设备和人员的快速转场机动能力。

3.2业务测控作战对策

在对于业务测控模式，目标相对速度较慢、测控时间长，对于敌方卫星实施轨道机动、轨道伴随而言，时间相对充裕，满足敌方卫星轨道伴随电子干扰的实施干扰窗口条件。另外业务测控模式下星载目标功率小、地面测控设备接收的信号功率微弱，敌方卫星实施有效阻塞干扰、噪声干扰的干扰功率低，敌方实施软杀伤的干扰效果好。对于业务测控模式下敌方实施进攻的模式，除了可以进行硬杀伤，敌方卫星还可以通过较小的代价就可以实施电子软杀伤和电子干扰的效果。所以，对于测控设备业务测控模式下除要考虑第二种情况下的硬杀伤外，还必须要重点考虑针对软杀伤情况的作战对策研究。

业务测控模式下的硬杀伤对策，可以参照工程测控模式下措施，采取机动转场方式，进行有效规避打击，另外由于业务测控模式的测控弧段相对较长，除了具备机动能力，还应该重点发展动中通、机动测控，最大程度执行运控，保证己方的业务测控能力。

业务测控模式下的软杀伤，则需要以目前的技防措施为主，采用新技术针对性的进行反干扰。一是采用干扰感知与自适应技术，比如自适应调零天线、多波束等，通过特定波束的指向，改变波束指向，达到抗干扰。二是采用宽带扩频技术，最大化隐藏己方的频谱信号，使敌方无法获取我方的频谱特征和扩频码，到达抗干扰目的。三是采用跳频测控技术，通过与测控目标的协同工作，采取主动式调频工作体制，增大敌方干扰的难度，大大提高抗干扰能力。四是采取窄波束天线，可以通过提前的天线赋形，或者多喇叭波形合成技术，实现业务测控模式电子软杀伤的抗干扰能力。

另外，俄乌冲突也对世界的攻防敲响了警钟，对测控设备的安全防护提出了更高的要求。尤其是在“卫星+无人机”配合作战下的测控设备的对抗提出了更高的要求，无论是工程测控还是业务测控，对于卫星+无人机式的侵扰式干扰，也应该引起测控单位的重视，配备相应的无人机干扰装置，或者架设区域性的激光自动检测装置，开展人员的应急攻防演练。

4 结论

太空作为继陆、海、空之后的第四疆域，必然成为各国力量的新的斗争场，改变战略格局和改变战场走向。在俄乌冲突中已经充分说明，没有空天战场的主控权则必然成为待宰的羔羊。航天测控设备作为航天资产的重要支持设备和支撑设备，必然成为敌方的破坏和打击的重点对象。对于我们要提高忧患意识，随时准备打仗，破除以往的作战存在后方与前方的地域界限观念，突出全域条件下的太空作战训练，突出设备的战时生存能力的人员训练，针对性开展人员机动转场的训练和预案完善，加强对设备快速恢复能力的部件备件、关键备品的建设，进行抗干扰技术的不断探索，结合设备的实际情况进行升级，不断提高太空作战模式下的生存能力和任务执行能力。

参考文献

[1] 1刘秀;赵东兴;徐卫卫;国外空间攻防对抗装备与技术发展分析[J];国防科技工业;2020年07期

[2]孟彩霞;智能网络安全攻防对抗实验室建设的探索与思考[J];网络安全技术与应用;2020年01期

[3]闫志明;李文;杨莹;面向快速响应发射的机动测控力量构建[J];国防科技;2018年03期