美太空军开始为地月空间找装备,目标2029年前形成可部署能力
10月21日,《航空周刊》披露,美太空军正准备发布两份非密信息征询书(RFI),专门摸底工业界现有的地月空间技术。一份针对地月空间基础行动能力,重点寻找太空态势感知(SDA)、定位导航授时(PNT)等技术;另一份则单独寻找人工智能和自主运行软件,让航天器到了远离地球的地方,能够减少对地面操作员的依赖。
今年4月16日,美太空军宣布成立“地月空间协调办公室”,专门梳理这一地区需要发展哪些能力、由谁负责以及先做什么。到了9月,参联会主席丹·凯恩又公开提出,美军联合部队必须准备在“从海底到地月空间”的争夺环境中行动。现在真正发生变化的是,美太空军已经从最初研究自己需要什么,走向现在需要买什么的阶段。负责相关采办工作的斯蒂芬·珀迪少将说得很直接:美太空军不准备再花大笔研发经费,从头培养一批技术,而是希望寻找已经存在、或者稍加改造就能使用的商业产品,包括航天器、软件以及配套地面系统,目标是在2029财年第四季度前形成可以部署的能力。说白了,美军现在问工业界的,已经不是“你们有什么好想法”,而是“你们现在手里有什么东西,几年内能不能真正送上去用”。图:美国太空军先进能力项目采办执行官斯蒂芬·珀迪少将,负责推动包括地月空间在内的新能力采办。第一份RFI首先解决“到了那里怎么看、怎么定位”。
所谓地月空间,大体就是从地球高轨一直延伸到月球附近的广阔区域,尺度比传统地球轨道大得多。虽然美太空军现有部分光学监视设备已经能够发现这一方向的目标,但要长期掌握几十万公里范围内航天器的位置、轨道和活动情况,难度完全不是近地轨道可比的。地球附近的卫星可以使用成熟的导航、测控和地面网络,但到了月球附近,GPS这样的传统导航体系已经不好用了。航天器必须依靠新的导航手段,知道自己在哪里、往哪个方向飞,以及如何准确授时。
图:美国空军研究实验室Oracle项目概念图,该项目用于验证地月空间目标发现和跟踪能力。第二份RFI则专门针对人工智能和自主运行。
因为地球附近的军用卫星,很多任务还可以依赖“地面站—卫星—操作员”这套控制方式。出了问题,地面人员下指令;需要变轨,可以先在地面算好再上传。距离更远、通信条件更复杂,测控资源也不可能随时覆盖。再加上地球和月球的引力同时作用,航天器所处的轨道环境比普通绕地卫星复杂得多。图:地月空间PNT航天器概念图。在远离地球后,航天器需要新的定位、导航和授时手段。所以航天器必须自己做更多事情:自己判断位置、规划轨道、发现异常,设备出了故障也要先想办法维持任务,而不是停在那里等地面人员处理。这也是美太空军为什么要把“自主运行”单独列成一份RFI。美太空军其实早就在布局这类能力。其2026财年研发文件,已将地月空间态势感知、星上自主技术和“可信自主”列入太空控制研究方向。现在的RFI,只是进一步向工业界确认,现有的技术,能不能实现最基础的能力:看得见、找得到、定得准,再让航天器在地面管不到的时候,也能自己飞、自己判断、自己活下来。