太空大战：如何摧毁一颗卫星

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写在前面
小时候玩过一个游戏，自由枪骑兵。说的是一位飞行员驾驶航天飞机穿梭在宇宙中与外星人勇猛作战的故事。这款游戏满足了小时候我对于太空的绝大多数幻想，神秘的天体、辽阔的宇宙、浪漫的航行。后来接触了更多太空题材的游戏，《星战前夜》、《无人深空》、《群星》、《家园》……无一例外，都描绘了磅礴大气的太空大战。从母舰平台释放出来无数战机，战机们穿梭在太空之间，发射激光相互攻击，真的很浪漫！

文学作品里面也有对于太空大战的描写，比如说猴子的《我的征途是星辰大海》。里面这样描写的：
当三百架战机从徐州号的腹中散洒出来的时候，没见过航母不知死活的海盗们还在疯狂前冲，叫嚣着要看谁第一个击沉汉军旗舰。
然后他们就一个个被汉军旗舰击沉了。
织田信长所看见的是，前军数十艘战舰冲了上去，离汉旗舰徐州号还有好几万公里，对方的战斗机过来了，像一阵风似的从这些战舰旁掠过了过去，之后是爆炸，火光，粉碎。
 ......
汉军战机突击编队一百架在上千艘敌舰的炮火中穿过，直冲织田信长旗舰“天下布武”号。周围的护卫舰支忠勇的冲了上去，挡在织田旗舰的前面，但织田看见他们一艘艘炸开，战机剁这些改装船简直就像切西瓜一样。
还有很多的影视作品，比如说《星球大战》系列、《太空堡垒》、《银河英雄传说》、《高达》系列。

很壮阔是不是，每次看见这样的图，我内心都会充满了对于太空的向往，感到心潮澎湃。于是就很好奇，我们现在的科技发展到了什么水平呢？究竟能不能实现科幻作品里面的太空大战呢？在现实里怎么摧毁航天器呢？
于是有了这篇文章。
可以说，我们现在的科技水平，还是没有能够达到科幻作品里面那么神奇的情况。因为在轨的航天器大多数机动能力很弱，用小小的喷管喷几次气，进行一到两次轨道机动，也许从此就失去了机动能力。至于像科幻作品里面一样，穿梭在宇宙里，仍然是一个值得期待的愿景。
现在太空中的航天器，大多数都是卫星，至于战机、空天母舰，还停留在科幻作品里。所以，这篇文章从现实出发，聊一聊怎么摧毁卫星。
那么，我们现在有什么方法？
有下面几种。
动能武器；
定向能武器；
其他选项：
   - 电子干扰；
   - 网络攻击；
   - 攻击地面站。
下面先介绍太空战争和地面战争有什么区别，再好好聊聊每种攻击武器吧。
太空战争基础
在太空中作战和在地面上作战，存在的主要区别有：
物理规则
想象一下，地面作战仅仅只能在一个平面上相互攻击，步兵对步兵，坦克对坦克，钢铁洪烈向前冲锋。
海面上则是巨舰大炮对射，也可以多考虑一个维度，因为还有潜艇。潜艇可以从水下对海面上的舰艇进行攻击。
天空中则要自由一些，可以向上向下向前向后运动，拥有了更多的机动空间。
可以看出来，在地球上面的物体，它们拥有的机动能力是很强的，而且所有物体受重力影响，被牢牢限制在地面上/海面上/空中。
在太空中，卫星受万有引力影响，围绕着天体（这篇文章里，指地球）做圆周运动。
比如说，在湖边扔出一块石头，可以清楚地知道它会以一条抛物线的形式落入水面。
进入太空后，原有的规则发生变化，假如此时再扔一块石头，它会笔直地向前飞去，除非受到其他某种外力作用，不然会一直运动下去。
P.S. 这种外力也许是地球引力，或者是地球大气层阻力，这样的力会使石头向地球坠落，在坠落过程中与大气层产生剧烈摩擦而烧毁。
也就是说，因为太空中没有其他外力，需要改变太空中卫星的航向时，需要施加推力。
而施加推力是存在限制的，这取决于卫星所携带的燃料或推进剂。
但是现实中，在设计卫星时，重量是一项需要考虑的极为关键的因素。
因为重量越重，意味将这颗卫星送入太空的费用越贵。一次发射任务本来可以一箭六星，但因为卫星超重了，只好变成一箭三星，分为两次发射任务送入太空。那么这样费用一下子就上来了。或者也可以用动力更强的火箭实现一箭六星，不过新的火箭新的设计，使用动力更强的火箭也需要花费更多的费用。
所以，对于卫星来说，多一公斤就多需要多消耗承载这一公斤重量的能量。而万有引力呢，也因为这多增加的一公斤，可以更有力地将卫星拽离原有轨道，让卫星缓慢地向地球坠落、烧毁。
所以卫星的机动能力相对较弱。
与在大气层中飞行的战斗机不一样，对于战斗机来说，“航程”是一项重要指标，假如燃料不够的话，航空器会从天空中坠落；而对于卫星来说，“产生推力和改变速度”的能力才是最重要的。只要通过产生推力改变航向为预定航向，那么卫星就会一直朝着预定轨道运行下去。
脆弱性
在太空中运行的卫星是十分脆弱的，任何只要能撞击到它的东西，都会将其摧毁。
为什么呢？
前面说了卫星设计需要将重量作为一个重要因素进行考虑，不会像在地面上给战斗人员加装防弹背心，给坦克加装反应装甲一样，给卫星装上装甲，所以卫星本身是脆弱的，因为防护手段很少。
大多数卫星依靠太阳能供给自身能量，一旦破坏了卫星的太阳能面板，整颗卫星失去了能量来源，就失去了效用；此外，卫星上挂在许许多多的载荷，比如相机、比如各类传感器，在这些载荷前方加装防护措施显然不现实，因为会挡住它们的视线，让它们不能良好地工作，失去应发挥的作用。
在太空中运行的物体，看上去很慢，实际上速度非常非常的快，以一颗低轨卫星为例，其在轨运行速度为 7.56 km/s，任何一个微小物体撞上卫星，都会让卫星失效。
动能武器
动能武器分为两种，一种是上升攻击器，另一种是共轨攻击卫星。
上升攻击器
上升攻击器是一种直接从地球上发射来拦截卫星的武器，通常为弹道导弹或反弹道拦截导弹。
这个方式的优点在于，如果已经有相应的火箭技术和发射装置，那么可以轻而易举地使用这项技术击毁卫星。而且，只有当导弹离开导弹发射井时，敌人才会意识到这是一次针对他们的攻击行为，因此隐蔽性很强。
不过也受到一些限制。
射程。假如卫星在地球静止轨道这样的高轨上，上升攻击器没有办法飞行如此远的距离去攻击它。
成本。发射导弹击落一颗卫星的成本很高，当要击毁的卫星是一颗廉价卫星时，就需要考虑一下自己用来击毁它的武器成本是不是比它本身的价值都要高。
美国，1985年，由F15战斗机携带ASM-135A反卫星导弹，击毁了Solwind P78-1卫星。

我国，2007年，在地面发射了一枚开拓者一号火箭携带弹头，击毁了风云1号C气象卫星。

印度，2019年，通过Prithvi Delivery Vehicle Mark-II (PDV MK-II)，击毁了Microsat-R卫星。

共轨攻击卫星
另外一种方式被称为共轨攻击卫星，即利用自己在轨卫星摧毁对手的卫星。共轨攻击卫星方式有三种杀伤机制：
- 让己方卫星撞向敌方卫星，那么己方卫星和敌方卫星都会被摧毁；
- 让己方卫星释放一个或数个动能武器，使用动能武器摧毁敌方卫星；
- 让己方卫星释放空间碎片云，使敌方卫星穿越这片空间碎片云时造成损伤，进而失效。
苏联，1968年，Cosmos-252卫星机动接近Cosmos-248，引爆炸药，成功摧毁Cosmos-248。

大刘《三体II》里面说的水滴，就很像是共轨攻击卫星的攻击方式。
定向能武器
因为动能武器摧毁卫星会产生大量的空间碎片，进而影响其他卫星的正常工作，那么可以考虑激光这类定向能武器（Directed energy weapon, DEW）。现有定向能武器也有两种，包括地基激光系统和天基激光系统。
定向能武器杀伤方式是对卫星的光学器件进行杀伤，还能对太阳能电池板造成损耗，使卫星瘫痪而不摧毁它们。
地基激光系统
有一种想法是使用高能激光对敌方卫星进行攻击，直至摧毁敌方卫星，或将其熔化。但这个想法有一个问题就是，高能激光穿越大气层直至目标，绝非易事。因为激光穿过大气层时，会有能量损耗，同时随着距离增加，激光能量也会降低，这导致击中敌方卫星时的激光能量不足以击毁它；又因为大气层阻挡了探测敌方卫星的视线，无法引导地面激光系统指向敌方卫星，那么将无法摧毁敌方卫星。

俄罗斯在2018年3月公开了他们的Peresvet计划，这项计划旨在通过暂时使敌方侦察卫星的光学系统炫目或永久致盲来隐藏洲际弹道导弹的机动。但这个项目目前只有视频和俄国防部在Facebook上的声明，暂时没有找到公开访问的官方文件。

这里需要解释的两个名词，炫目和永久致盲。
- 炫目：导致卫星的传感器暂时失去其成像能力；
- 永久致盲：造成卫星的传感器永久性损坏。
俄罗斯的另外一个地面激光系统计划叫做Kalina[^11]，这项计划旨在摧毁飞越俄罗斯领土的外国成像卫星的光学系统。该项目于2011年启动。与Peresvet计划的不同之处在于，Kalina计划是固定式地面激光系统，Peresvet计划是车载式地面激光系统。

法国提出了一项地面激光系统，BLOOMLASE计划，不过关于这项计划的资料不多。
天基激光系统
为了消除大气层对于激光武器的影响，另外一种设想是将高功率激光武器搭载在卫星上，由卫星瞄准并发射激光，摧毁敌方卫星。

冷战时，美国人在这方面有独特的思考。
他们提出了战略防御（星球大战）计划：建立新型反导弹防御系统，用以在未来可能发生的核战争中拦截并摧毁，敌方投射的弹道导弹，从而确保美国人民的财产安全。通过在外太空和地面部署激光、高能粒子束、电子、动能等高能定向能武器和常规打击武器，从而可以对敌人发射的导弹采取多层次拦截。
不过目前来说，天基激光系统仍然处于科幻层面。
因为摧毁一颗卫星需要大量的能量和大型设备。
2014年我国在地面试验了“低空卫士”系统，成功击落了数十架航空器。其输出功率为10kw，体积和重量都很大，无法小型化。美国计划将激光系统放在波音747上，整套设备的重量大约为50吨。可以想象，这样的重量放在卫星上，是一件难以承受的事情。
不过作为想象来说，随着未来科技发展，高功率激光系统可以做到小型化，轻量化后，而且拥有极高的能量供给方式，也许有一天天基激光系统真的可以实现呢。
法国提出一项计划，到2030年，建立他们自己的天基激光系统，关于此项计划的资料同样不多。
电子干扰
本质上来说，所有的攻击手段都是让卫星失效而已，动能撞击手段是在物理层面完全摧毁卫星，定向能武器是让卫星的光学敏感器件失效或者利用高功率激光能量、微波能量熔化卫星。而电子干扰和网络攻击则要柔和得多，起码不会对卫星本身造成毁伤。
电子干扰可以：
- 攻击上行链路（将数据发送到卫星）；
- 下行链路（将数据从卫星传回地球）；
- 欺骗接收者，使其相信我们产生的虚假信号是真实的（欺骗攻击）。
虽然其破坏性远不及使用动能武器，但对敌方能力的破坏力却可能不亚于使用动能武器。
因为如果你能开始让敌人的GPS接收器相信，它们实际上位于一个完全不同的位置，就可以让依赖于GPS的敌方军队导航系统不再可靠（例如把他们导航至一条河里，但实际上他们应该去的目标地点是一条高速公路。）
因为电子干扰是非破坏性的，所以可以在不引发战争的情况下使用它们。
例如，俄罗斯不想让美国的GPS支持乌克兰的战场行动，俄罗斯可能考虑击落美国的GPS卫星，但这毫无疑问是一种十分具有破坏性的战争行为，但是可以考虑一下阻止乌克兰接收来自美国卫星的GPS信号这个行为，这就不是针对GPS系统或美国的战争行为了。这就可以不引发更广泛的对抗了，而且还可以让对手无法从天基资产的支持中获得支援。
网络攻击
电子攻击的目标是传输手段，而网络攻击的目标是数据和系统。
可以访问卫星控制系统、传输系统或者其他任何存在漏洞的系统，然后对卫星造成毁伤。
但其问题在于，要在任何给定时间针对任何给定目标进行攻击的可靠机制。但是如果敌方卫星的遵守所有网络安全规则，没有任何系统漏洞，也难以对对方进行网络攻击了。
核心观点：不是破坏卫星，而是破坏系统。因为要做的就是让卫星失去功能，破坏卫星是在物理上摧毁了卫星，本质上也可以让卫星失效、无法工作，也就是破坏系统。
摧毁地面终端
其实还有一种简单直接的办法——攻击卫星的地面站。既然攻击不了天上的卫星，那么攻击控制卫星的源头也是一个很不错的想法咯。因为攻击地面站比攻击在轨运行的卫星可实施性更高、也更容易从根本上使卫星失效。
另外，卫星地面站比卫星本身更容易探测到具体位置。与直接摧毁卫星本身比起来，摧毁地面站也许会连带着把这个地面站控制的所有卫星一并摧毁了，是一件一举多得的事情呢。
总结
让我们再来总结一下，如果要摧毁一颗卫星，有几种方法：
1. 地基反卫星导弹（ground-based anti-satellite missiles）；
2. 在轨反卫星卫星（orbital anti-satellite missiles）；
3. 地基定向能武器（ground-based directed energy weapon）；
4. 天基定向能武器（orbital directed energy weapon）；
5. 电子干扰（electronic jamming）；
6. 网络攻击（cyberattack）；
7. 摧毁地面站（destroy ground station）。
可以看出来，我们现实里摧毁一颗卫星的手段，离科幻小说里进行太空大战，还存在很远的距离。现在我们研究反卫星武器呢，也是为了更好地保护我们自己的太空资产。作为和平爱好者的我们，不会去主动对别人的卫星有什么非分之想。
但如果别人对我们的卫星有什么非分之想的话，那么只好：
豺狼来了我们有猎枪！
参考文献
[1]: 陈启利, 付强, 陈爽等. 从战争复杂性角度看低轨道卫星系统作战问题[J]. 军事文摘, 2023(09):32-35.
[2] https://celestrak.org/NORAD/elements/gp.php?GROUP=starlink&FORMAT=tle
[3] https://www.smithsonianmag.com/air-space-magazine/first-space-ace-180968349/
[4] https://www.space.com/3415-china-anti-satellite-test-worrisome-debris-cloud-circles-earth.html
[5] https://carnegieendowment.org/2019/04/15/india-s-asat-test-incomplete-success-pub-78884
[6] https://thehistoryfiles.com/istrebitel-sputnikov-is/
[7] 李正东. 激光在大气传输中的损耗和折射[J]. 红外与激光工程,2003,32(1):73-77. DOI:10.3969/j.issn.1007-2276.2003.01.017.
[8] 刘凤仪,王德石. 舰载激光武器反导技术[J]. 指挥控制与仿真,2017,39(2):113-117. DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2017.02.021.
[9] https://www.youtube.com/watch?v=YENtA04KhsQ
[10] https://www.thespacereview.com/article/3967/1
[11] https://www.thespacereview.com/article/4416/1
[12] https://www.armyrecognition.com/defense_news_july_2023_global_security_army_industry/french_defense_to_benefit_from_increased_2024-2026_budget_by_413_billion_euros.html