美國長期以來一直依賴大量復雜的傳感和通信基礎設施,以便在發生核攻擊時接收警告并執行核指揮。這個指揮和控制網絡高度依賴天基資產來運作,并在發生核危機時向決策者提供可靠的信息。本文旨在全面概述衛星在美國核指揮和控制網絡中的貢獻,分析核現代化進程中的太空資產,探討隨著太空環境變得更加有爭議,它們所面臨的脆弱性和風險,并提出政策解決方案以加強和保護這一重要的基礎設施。這些信息應作為學者、從業人員和決策者的資源,以更好地理解這一復雜的系統和它在今天的太空環境中所面臨的獨特挑戰。
美國的核指揮、控制和通信(NC3)網絡是一個由許多關鍵部分組成的復雜系統,旨在支持美國的核威懾力量。國防部將NC3定義為使總統能夠行使核權力的設施、設備、通信、程序和人員。下面的圖形顯示了這個網絡的組成部分的簡化效果,包括核平臺本身、傳感器、通信基礎設施和決策人員。
圖 1:天基核指揮與控制。
《核態勢評估》(NPR)是美國每屆政府核政策的指導性文件。最新的《核態勢評估報告》發表于2022年,概述了核指揮和控制系統的五個關鍵功能:探測、警告和攻擊特征;適應性核計劃;決策會議;接收和執行總統命令;以及促成部隊的管理和指揮。這些功能是通過一個相互連接的系統來實現的,其中包括預警衛星和雷達、通信衛星、飛機和地面站、固定和移動指揮所以及核系統的控制中心。目前的系統通常被稱為有兩層:"粗線",包括標準的操作和危機架構,以及 "細線",為總統、國防部長和作戰指揮官提供可生存、安全和持久的連接。NC3是核力量和總統權力之間的聯系。
核指揮和控制網絡需要高度的生存能力,即使在最壞的核戰爭情況下也能繼續發揮作用。它被設計成可在各種極端條件下生存,并納入了加固、移動、冗余和隱蔽措施。
NC3的天基部分是美國國防的組成部分,因為它是 "傳遞總統使用核武器命令的首選手段,并將為即將到來的核攻擊提供第一個警告"。衛星提供安全通信;情報、監視和偵察(ISR);導彈發射預警;定位、導航和定時(PNT)功能,以及NC3系統和網絡的同步。這些系統包括一顆衛星或由許多衛星組成的星座、地面站、傳感器和用于發射和接收數據的上行/下行鏈路,以及最終用戶的終端。 此外,地球觀測、電子情報和氣象預報也是有助于NC3的天基功能。根據空軍負責戰略威懾和核整合的副參謀長杰克-溫斯坦中將的說法,"我們需要一只不眨眼的眼睛來發現正在發生的事情。這只不眨眼的眼睛是由太空提供的......[NC3網絡]完全依賴于太空。"
主要的NC3衛星通信(SATCOM)基礎設施是由六顆衛星組成的地球同步高級極高頻(AEHF)星座,它是1990年代MILSTAR計劃的后續。AEHF由極地軌道上額外的受保護的SATCOM單元支持,目前包括兩個增強型極地系統(EPS)托管有效載荷和支持系統,提供65度以上緯度的覆蓋。AEHF是一個多服務的通信星座,旨在保護其免受某些形式的反太空攻擊。AEHF為NC3網絡以及其他陸地、海洋和空中資產提供抗干擾通信。
值得注意的是,AEHF為位于北緯65度和南緯65度以內的緯度提供服務,這涵蓋了從北極圈底部到南極洲北部的所有地區。AEHF的通信也與選定的盟友和合作伙伴共享。AEHF在整個核戰爭期間為總統、國家安全高級領導人以及軍事戰術和戰略部隊提供可靠的通信。 AEHF是少數幾個公開承認的可以傳送行政授權命令的途徑之一。AEHF星座為陸戰、空戰和海戰;特種作戰;戰略核作戰;戰略防御;戰區導彈防御;以及太空作戰和情報提供支持。六顆老化的MILSTAR衛星,其中第一顆于1994年發射,此后被較新的AEHF星座所補充,現在已經退役并遠離了地球靜止軌道。最后一個AEHF有效載荷于2020年3月作為第一個太空部隊任務發射,六顆衛星的計劃總成本為150億美元。
天基紅外系統(SBIRS)是主要的預警衛星群。由六顆帶有核加固部件的衛星組成,SBIRS由高橢圓軌道上的兩個托管傳感器有效載荷和地球同步軌道上的四個專用有效載荷組成。SBIRS使用探測熱信號的紅外傳感器來監視地球,提供用于導彈防御、戰斗太空感知、導彈預警和戰術情報的大量數據,通過五個獨立的下行鏈路向地面發送未經處理的原始數據。作為國防支持計劃(DSP)星座的后續項目,SBIRS被設計為滿足系統生存能力和耐久性要求,并對太空中的核電磁爆炸進行加固。截至2022年8月4日,所有六顆衛星都已成功發射到地球同步軌道。 空軍最初的預算計算預計SBIRS六顆衛星的費用為50億美元--目前的數字顯示SBIRS六顆衛星的費用為192億美元。
圖 2:SBIRS 導彈預警衛星
雖然預警和安全通信衛星因其在國家安全中的作用而眾所周知,但其他執行更平凡任務的衛星受到的關注較少,但對國家安全行動仍然很重要。這些衛星系統和它們各自的地面站是更大的NC3系統的組成部分。
全球定位系統(GPS)、國防支持計劃(DSP)和其他機密的地球同步軌道星座上的主機傳感器也為NC3做出了貢獻。 這些衛星承載著美國核爆炸(NUDET)探測系統(USNDS)的太空部分,根據空軍的說法,該系統 "提供了一種近乎實時的全球高生存能力,以探測、定位和報告地球大氣層或近太空中的任何核爆炸。" 這些傳感器自1978年首次發射GPS以來一直在運行,并向國家指揮局、美國戰略司令部、美國太空司令部和空軍技術應用中心提供核力量管理、技術情報和條約監測,資金由空軍和國家核安全局提供。太空部隊在其2023財年預算中要求700萬美元用于繼續采購NUDET系統。
正在進行的核現代化進程始于2000年代初對下一代B2轟炸機的升級,并如奧巴馬總統領導的2012年《核態勢評估報告》所概述的那樣更廣泛地繼續進行。 目前的現代化推動得到了政治妥協的支持,并與2010年批準新的《削減戰略武器條約》同時進行。它是由幾個因素驅動的,包括隨著俄羅斯等對自己的戰略武庫進行現代化改造,與這兩個國家的對外競爭加劇,以及需要更換老化的武庫和支持性基礎設施,并利用當今的數字技術升級核基礎設施。美國戰略司令部前指揮官理查德上將最近作證說:現在的戰略安全環境是一個三方核近似的現實。今天的核力量是實現我們國家戰略的最低要求。現在,我正在歷史性的壓力下執行我的戰略威懾任務,危機級別的威懾,危機威懾的動態,在我們國家的歷史上我們只見過幾次,而我正在用80年代和90年代建造的潛艇來執行。我正在做的是80年代和90年代建造的潛艇,80年代建造的空射巡航導彈,70年代建造的洲際彈道導彈,60年代建造的轟炸機,我們在互聯網之前的部分核指揮和控制,以及可以追溯到曼哈頓時代的核武器群。
NC3架構是為應對蘇聯的導彈威脅而設計的,最后一次大幅更新是在20世紀80年代。在此后的幾年里,美國一直面臨著新的核威脅,而沒有推進NC3系統以應對這些威脅。先進的技術也使NC3的要求復雜化,對系統本身造成了新的威脅。 現代化進程也延伸到天基資產和一個日益擁擠和競爭的太空領域。國家安全太空企業已經轉向調整架構和采購做法,以適應日益競爭的環境。前代理國防部長帕特里克-沙納漢在一份特許成立太空發展局的備忘錄中寫道:一個國家安全太空架構,提供阻止,或在阻止失敗時,擊敗對手行動所需的持久、有彈性、全球、低延遲的監視,是保持我們長期競爭優勢的先決條件。如果我們仍然受到傳統方法和文化的束縛,我們就無法實現這些目標,也無法與我們的對手設定的步伐相匹配。
現代化包括升級和更換衛星,以減少陳舊的設備和拆除老化的系統,為新的有效載荷配備更先進的傳感器,擴大容量,并設計系統的生存能力和彈性。需要現代化的具體系統包括各種導彈發射預警和通信衛星,包括SBIRS和AEHF。隨著開發新的星座以跟上導彈技術的步伐,更多的現代化可能包括傳感器、地面站、終端以及整個網絡的彈性、生存能力和硬化的升級。
國會預算辦公室的最新預測估計,2021-2030年要求的核現代化預算中約有15%專門用于指揮、控制、通信和預警系統。
SBIRS將得到補充,并最終被下一代高空持久性紅外(Next Gen OPIR)星座所取代。該星座的第一塊將包括三顆覆蓋中緯度地區的地球同步軌道衛星和兩顆覆蓋高緯度地區的極地高橢圓軌道衛星。洛克希德-馬丁公司在2018年獲得了價值29億美元的非競爭性唯一來源合同,以開發這三顆下一代OPIR地球同步衛星,后續合同為49億美元。第一顆地球同步軌道衛星計劃于2025年首次發射,而由諾斯羅普-格魯曼公司建造的第一顆極地衛星可能將于2028年發射。整個衛星群預計在2028年交付。另一項舉措,即 "未來操作彈性地面進化"(FORGE),將使該系統的地面站部分現代化,并處理來自SBIRS和下一代OPIR的數據。2023財年該系統的預算研究和開發要求為35億美元,包括地面、地球同步軌道和極地部分,預計項目總成本估計為144億美元。
2017年,前參謀長聯席會議副主席約翰-海滕將軍稱老化的SBIRS衛星為 "大的多汁目標",指其缺乏對反衛星武器的防御能力,并批評了開發下一代替代品的時間表。這促使空軍加快了系統的開發,并整合了更多的先進功能,從更好的傳感器到彈性措施。下一代OPIR計劃對威脅有更強的彈性,這也是SBIRS星座的一個問題。據洛克希德-馬丁公司的一位代表稱,"如此規模的太空項目--包括開發兩個全新的導彈預警有效載荷--從未進展得如此之快"。
下一代OPIR星座的開發正在由兩個承包商分擔,以加強敏感的國家安全有效載荷的冗余度。例如,如果其中一個承包商出現延誤或其他問題,整個計劃中的星座不會受到影響,可以繼續按計劃進行。從有效載荷要求到架構設計,開發過程中的每一步都在處理彈性問題,空軍上校布萊恩-德納羅將下一代OPIR描述為美國綜合導彈預警、跟蹤和戰斗太空感知的基石,他說:"下一代OPIR旨在提供彈性的天基全球導彈預警能力,以應對新出現的導彈和反太空威脅。"
太空開發局也正在開發一個在低地軌道和中地軌道上的全球高超音速和彈道導彈跟蹤層,作為其國防太空架構的一個關鍵組成部分,將與更廣泛的NC3網絡相結合。 首批8顆衛星將在第0階段發射,下一波將由28顆額外的低地軌道衛星組成,在2025年發射。 最終的目標是在低地軌道和中地軌道上的整個衛星群相互無縫連接,并能進行助推階段的導彈探測和跟蹤。 SDA最近宣布,它已經授予L3Harris和Northrop Grumman總共13億美元的合同,以開發能夠跟蹤飛行中的高超音速導彈的原型衛星。這個更大的太空導彈預警架構背后的主要動機是在較低的軌道上有衛星,能夠為高超音速導彈和滑翔機提供增強的跟蹤能力,同時也有增加冗余度的額外好處。
AEHF的現代化計劃包括用新的進化戰略衛星(ESS)星座來補充和取代它,這是一個空軍計劃。它將提供擴大的全球戰略和安全通信能力,以支持NC3功能。洛克希德-馬丁公司、波音公司和諾斯羅普-格魯曼公司正在為未來幾年的ESS計劃開發競爭性設計。整個ESS系統的合同預計將在2025年授予。AEHF最初打算由轉型衛星通信系統(TSAT)計劃取代,但由于成本超支和延誤,該計劃在2010年被取消,取而代之的是再發射兩顆AEHF衛星作為臨時措施。
增強型極地系統資本化工作,被設計為增強型極地系統和即將到來的極地部分之間的權宜之計,目前正在開發中,計劃于2022年發射。極地部分的4.29億美元的合同被授予諾斯羅普-格魯曼公司。
通常情況下,雖然這些衛星系統的大部分技術規格都是高度機密的,但在先進極高頻(AEHF)星座上有各種公開的信息。作為MILSTAR通信星座的后繼者,該計劃始于1999年,于2001年開發,于2018年達到初始運行能力,目前由太空部隊運營和維護。六顆衛星中的第一顆于2010年發射,最后一個單元于2020年發射。其運行時間表面臨一些挫折,包括AEHF-1的技術問題導致其在軌擱淺,后來被回收,以及AEHF-4的進一步延遲。AEHF提供極高頻(EHF)上行鏈路和交叉鏈路能力以及超高頻(SHF)通信。它的容量是MILSTAR的10倍,其特點是增加了覆蓋區域。它的抗干擾有效載荷包括機載信號處理、無線電頻率設備、跨頻段的EHF/SHF通信天線,發射時質量為6,168公斤。它的加固和可生存的任務控制和終端部分由固定和移動的地面、空中和海上終端組成,有利于數據傳輸率從75 bps到8 Mbps。空軍最初對整個AEHF系統的成本估計為60億美元,而總成本則為150億美元。
隨著現代化進程的繼續,隨著美國在太空領域面臨越來越多的威脅,維持和發展強大的天基NC3能力有幾個挑戰。圍繞網絡安全、部隊設計和擴散、升級和威懾以及防御的問題正在推動當前的政策討論。
2022年國防戰略的特點是 "綜合威懾 "的概念--按照負責政策的國防部副部長薩沙-貝克的說法,這是 "一個與所有國家力量工具以及美國盟友和我們的伙伴合作,跨作戰領域、戰區和沖突范圍的框架"。天基資產將是美國在常規和戰略任務中繼續整合部隊和網絡能力的一個關鍵部分。"國防部長勞埃德-奧斯汀說:"綜合威懾是關于使用技術、作戰概念和能力的正確組合--所有這些都以一種網絡化的方式交織在一起,它是如此可信、靈活和強大,將使任何對手暫停。綜合威懾不是依靠純粹的軍事力量來威懾對手,而是設想拉動每一個可用的影響杠桿,以達到預期的外交政策和軍事效果。
由于太空系統的數字性質,網絡干擾和攻擊仍然是國家安全空間企業的首要關切,事實上,"NC3復原力的許多最艱巨的挑戰在于網絡空間和外空領域的交匯處,網絡攻擊是針對基于太空的NC3資產。供應鏈上的漏洞和通過承包商的漏洞也可能為壞人或其他失敗者破壞復雜的網絡提供了機會。根據太空信息共享和分析中心(ISAC)執行主任艾琳-米勒的說法,"由于企業和政府內部使用不同的法規和要求,很難確保來自供應鏈各個層面的組件具有相同質量的網絡保護。" 一份2019年DOT&E網絡評估報告強調了這種擔憂,對NC3能力的評估結果 "向國防部最高領導層進行了通報,并導致對這一重要領域的關注度大幅提高"。
在采購方面,2021年SpaceNews的一篇專欄文章解釋了為什么網絡安全和供應鏈管理必須齊頭并進。"鑒于目前的資源限制,新的美國太空部隊的精簡,以及對敏捷性和快速采購的推動,對商業的依賴可能會增加。在這種環境下,提供數據、軟件、硬件和服務的供應商激增,給對手帶來了一系列的機會和連帶影響,這突出了立即提升網絡衛生和供應鏈風險管理(SCRM)的重要性。"
太空部隊也站在認識這些風險的最前沿,并更加注重準備應對這些風險,組建了太空三角洲6號網絡安全中隊,以及新的太空部隊基礎設施資產預評估計劃(IA-PRE),旨在 "為國防部推進當前和未來商業衛星通信采購的安全態勢"。
為了減輕這些挑戰,政府和行業應繼續關注彈性設計,在流程的每一步都關注網絡安全,并防范從研發到發射的供應鏈攔截。由于網絡反衛星行動是專家們最擔心的反太空威脅之一,在現代化進程和類似工作中為衛星有效載荷和地面站建立強大的網絡安全措施應該是一個優先事項。承包商和商業公司應確保在該過程的每一步進行網絡安全加固,以幫助減輕系統的弱點和漏洞。此外,正如2022年俄羅斯對烏克蘭商業衛星運營商Viasat的黑客攻擊所顯示的那樣,衛星地面站通常是這個系統的一個薄弱環節,在沖突中可能成為相對容易的目標。 2020年網絡空間Solarium委員會報告的一項重要建議指出:更令人擔憂的是,面對全方位的網絡威脅,美國的核威懾力以及NC3系統和NLCC項目的生存能力和復原力受到了潛在的網絡威脅。這些威脅特別令人震驚,因為它們可以破壞核威懾的穩定性,并為無意中的核戰爭創造條件。最大的風險是,正因為網絡互動發生在武裝沖突的門檻之下,網絡風險和NC3系統的結合實際上可以降低這個門檻。考慮到這一點,國會應指示國防部對NC3和NLCC企業的每一個部分進行例行評估,以確定是否遵守網絡安全的最佳做法、脆弱性和妥協的證據。
此外,將太空架構設計從少數需要長時間建造、發射和定位的昂貴衛星,轉向由較小、較便宜的衛星組成的更大的星座,可以幫助提高彈性,并防止當一顆衛星受到干擾而導致整個星座被削弱的共同模式故障。這種新的基礎設施還可以包括一個精簡的發射計劃,以迅速更換損壞的衛星,并投資于空中或地面的冗余系統。由于星座的建造、發射和就位需要很長時間,許多系統在數年內都不會滿負荷運行,因此建立額外的空中、地面通信或導彈預警支持是一個重要的考慮因素。太空發展局處于這一努力的前沿,將擴散和螺旋式架構發展模式作為其國防太空架構的兩大支柱方法,允許更高的彈性,更多的靈活性,以及 "快速轉向以應對甚至先發制人地應對威脅的進展 "的能力。 此外,高級官員已經強調了擴散性部隊設計的必要性,包括前太空部隊空間作戰主管雷蒙德將軍。"我們必須轉變我們的空間架構,如果你愿意的話,從少數難以防御的精致能力轉變為一個更強大、更有彈性的架構。"
太空資產的破壞可能通過影響導彈預警和安全通信能力以及破壞關鍵的太空基礎設施而對美國的核態勢和一般部隊準備狀態產生嚴重影響。這些影響在美軍受到攻擊的沖突情況下可能被放大。如果一個對手想要破壞美國的核安全,這些特性將使天基NC3部分成為一個有吸引力的目標。
軍事衛星可以是糾纏的系統,這意味著一些衛星同時履行戰略和戰術任務。雖然糾纏的好處包括降低成本和操作上的好處,但一個令人關切的問題是,如果這些系統成為目標,可能存在意外升級的可能性。如果戰略天基NC3能力作為附帶損害受到影響,對手瞄準美國常規太空能力,試圖在常規沖突中獲得優勢,可能對美國對其核力量的信心產生不穩定的影響。 太空中可能的進攻行動的多樣性也可能影響到對某些資產的某些攻擊模式將造成升級的關切的程度。在常規沖突期間干擾兩用衛星通信可能引起不同的反應,而干擾導彈探測衛星或探測影射這些系統之一的同軌飛行器。攻擊方式和目標,以及可能發生的沖突的背景,都可能影響某些攻擊引起戰略關切的程度。然而,一些學者認為,NC3衛星的戰略和戰術功能的糾纏是對侵略行動的一種威懾,而不是一種潛在的絆腳石。敵人可能不想為戰術目的而冒險瞄準這些資產,因為有可能出現意外的升級。因此,解除糾纏可能會對威懾努力產生反作用。因此,解除糾纏可能與威懾努力背道而馳。糾纏戰略可能因此而更加可取,如果是這樣的話,也有可能減少太空中這種類型的意外升級的可能性。
此外,由于這些太空系統是核指揮和控制網絡的一部分,一些專家提議,最依賴其衛星的國家在彼此的高空衛星周圍談判 "禁止進入 "區。這種類型的國際規范或條約的建立有希望減輕威脅,盡管像美國、俄羅斯等這樣的主要核大國是否愿意加入這樣的協議是值得懷疑的。一個潛在的挑戰是,簽署該協議的國家必須愿意披露其哪些衛星執行此類操作以及它們在軌道上的位置,因為人們擔心這種信息共享會增加這些資產的脆弱性。
根據專家Ankit Panda的說法,"在2018年NPR擴大了核使用的條件之后,天基NC3資產值得特別考慮"。 在2018年的NPR中,美國 "只有在極端情況下才會考慮使用核武器,以捍衛美國、其盟友和合作伙伴的重要利益。極端情況可能包括重大的非核戰略攻擊。重大的非核戰略攻擊包括但不限于對美國、盟國或合作伙伴的平民人口或基礎設施的攻擊,以及對美國或盟國的核力量、其指揮和控制、或預警和攻擊評估能力的攻擊。" 通過將對NC3的 "非核戰略攻擊 "列入美國可能考慮使用核武器的情況清單,這發出了干擾NC3可能越界的信息。它還提出了一個問題,即哪些類型的侵略活動可以被稱為 "非核戰略攻擊"--特朗普政府從未對這一術語進行充分定義。在2022年的《國家行動計劃》中,拜登政府又恢復了奧巴馬時代更模糊的語言,只是說 "美國只有在極端情況下才會考慮使用核武器來捍衛美國或其盟國和合作伙伴的重要利益"。 長期以來的理解是,針對這些系統可能是高度升級和破壞穩定的,因此保持強大的NC3能力并保護它們不受干擾是至關重要的。
NC3衛星也可以從被動和主動保護措施中受益。被動措施包括分解、分布和擴散的星座,創建更大的小型衛星群,執行關鍵功能。分解戰略可以幫助減輕兩用基礎設施的糾纏問題--例如,"進化的戰略SATCOM(ESS)系統將支持戰略用戶的任務,如核指揮和控制,而受保護的戰術服務(PTS)系統將支持需要高度抗干擾的戰術SATCOM用戶。這可以通過迫使對手明確它在攻擊中所針對的能力來減少無意升級的可能性"。然而,對于某些太空系統來說,分解戰略可能并不可行,也不是最佳選擇,這取決于技術或預算限制或戰略關切。當然,"對手可能無法區分用于不同任務的衛星,而且即使這種差異被披露,對手可能不相信這種區分,無論如何都會攻擊這兩個衛星。"
其他被動措施包括冗余、移動和加固的地面站,在這種情況下,衛星運行不依賴于單一的、固定的和脆弱的地面站來接收和傳輸關鍵數據,而是可以得到其他地面站或空中接收機的支持。像先進的太空態勢感知、電磁屏蔽、快速部署和重組衛星有效載荷,以及使用加密和空中封鎖系統等防御措施,是NC3太空系統保護自己免受事故或干擾的額外方式。主動的衛星防御措施可以采取干擾和欺騙、激光、以網絡攻擊為目標的反太空系統、或發射彈丸或實際扣押威脅物體的形式。雖然這些防御方案中的一些會增加衛星有效載荷的成本或重量,但這些方案的組合有可能為重要的核指揮和控制衛星提供強有力的防御。
也存在減少擁擠和有爭議的軌道環境的影響的國際選擇。創建一個強大的全球太空交通管理系統將有助于所有國家獲得強大的太空態勢感知能力,并減少意外碰撞所帶來的風險。最近的倡議也促進了圍繞負責任的太空行為建立國際規范,其最終目標是指導行為并創造一個安全和可持續的太空環境。2022年5月聯合國減少太空威脅不限成員名額工作組的第一次會議討論了這些規范,而未來的會議顯示有希望圍繞太空安全開始討論。以美國為首的暫停破壞性動能反衛星試驗最近以154比8的投票結果被采納為聯合國決議。九個國家承諾單方面暫停試驗,而中國和俄羅斯投票反對該決議,印度棄權。美國、俄羅斯、中國和印度是唯一試驗過反衛星武器的國家。這項決議可能預示著在政策選擇方面出現了一定程度的勢頭,可以努力減少太空中的風險。未來的一種可能性是,在太空中有強烈國家安全利益的國家開始談判,以談判一項禁止有目的地干擾或瞄準關鍵衛星的條約條款,包括那些參與彼此戰略力量的衛星。然而,任何這樣的外交努力必須努力實現所有國家都能同意的解決方案,并引導太空資產所固有的敏感的國家安全關切,這一點迄今已被證明具有挑戰性。
美國核指揮和控制網絡的太空部分是一個高度復雜的系統,軌道環境的性質給其安全帶來了獨特的挑戰。這個項目的開源性質自然限制了它能回答高度敏感的國家安全基礎設施的內容,但它有望為研究人員、分析人員和政策制定者提供關于這一重要議題的資源。關于這一主題的下一階段研究應該包括以下問題:國家偵察局和其他情報界架構在NC3系統中的作用,鑒于快速變化的太空威脅環境,軍方如何在未來10-20年內改變能力和生存能力要求,如何在生存能力需求增加和由此導致的有效載荷復雜性和成本增加之間決定權衡,以及隨著其他核國家投資于他們自己的先進太空核指揮和控制資產對國際安全的潛在影響。總之,發展NC3太空項目的強大后繼者和適應新系統對于跟上快速變化和日益危險的太空環境至關重要。
在俄羅斯2022年2月入侵烏克蘭之前,克里姆林宮及其代理人實施了信息行動,為針對烏克蘭的軍事行動辯護,掩蓋其作戰計劃,并否認對戰爭的任何責任。
一旦戰爭真正開始,俄羅斯擴大了其戰略,進一步強調破壞烏克蘭的抵抗能力,希望迫使該國投降或按俄羅斯的條件進行談判。這種戰略擴張包括努力保持對國內信息的控制和對戰爭努力的支持,削弱烏克蘭的抵抗,破壞盟友和合作伙伴對烏克蘭抵抗的支持,特別是在鄰近地區,并在國際上參與積極的信息行動,以塑造關于俄羅斯侵略戰爭的輿論,包括在非洲和拉丁美洲。
在數字取證研究實驗室(DFRLab)的日常監測基礎上,本報告綜合了克里姆林宮自2022年2月24日戰爭開始以來針對當地、區域和全球受眾的破壞烏克蘭的企圖。
對于俄羅斯國內的受眾來說,立法和監管環境的變化有效地將媒體的獨立性和公眾對戰爭的異議定為犯罪,而克里姆林宮及其媒體代理人則接受了可以簡化為字母Z等符號的信息。克里姆林宮還將事實核查這一主題作為武器,利用日益流行的Telegram頻道,如War on Fakes,通過媒體機構和外交社交媒體賬戶擴大虛假信息。
從戰爭一開始,克里姆林宮就強調打擊烏克蘭觀眾的士氣,摧毀他們的戰斗意志。早期的例子包括所謂的深度偽造視頻,讓人以為烏克蘭總統沃洛季米爾-澤倫斯基已經逃離該國,并敦促烏克蘭軍隊放下武器。這些做法擴大到利用偽造文件使烏克蘭官員難堪并損害他們在選民中的聲譽,以及在暗網上建立虛假市場,暗示烏克蘭轉售西方武器以牟利。親克里姆林宮的言論還對烏克蘭人使用了恐懼和恐嚇策略,試圖讓他們相信俄羅斯是不可戰勝的,烏克蘭的鄰居是不可信任的。我們進一步探討了俄羅斯將布查的平民大屠殺描繪成烏克蘭的暴行或捏造,同時還在公眾辯論的幌子下渲染核威脅。
俄羅斯的信息行動還針對烏克蘭的鄰國、合作伙伴和歐洲各地的盟友。DFRLab根據與俄羅斯的距離和關鍵指標受眾進行了三個案例研究,包括波蘭,烏克蘭最近和最重要的北約成員鄰國;法國,一個以軍事和財政援助支持烏克蘭的重要西歐國家;以及格魯吉亞,一個被俄羅斯部分占領的后蘇聯國家,其政府受到俄羅斯的高度影響。
在烏克蘭最接近的西方鄰國波蘭,親俄行動黑進了社交媒體賬戶,傳播偽造的文件,將烏克蘭官員描繪成懷有反波蘭情緒的人;類似的行動還將烏克蘭難民描述成利用波蘭的財政資源和波蘭人民的慷慨的罪犯。在法國,在社交媒體上傳播的謠言流入了主流媒體關于法國運往烏克蘭的先進武器落入俄羅斯安全局手中的討論。在格魯吉亞,一個同情親俄的政府轉述克里姆林宮的信息以避免卷入戰爭,這引起了烏克蘭和同情格魯吉亞公民的憤怒。
親克里姆林宮的媒體還利用其國際影響力來促進俄羅斯的利益,特別是在全球南部。俄羅斯的 "重返非洲 "政策近年來增加了莫斯科與非洲大陸的接觸,包括通過代理部隊在西非建立軍事影響力,改善與反西方政黨的關系,以及放大出處可疑的親克里姆林宮社交媒體運動。而在拉丁美洲,克里姆林宮通過俄羅斯外交官的社交媒體賬戶和YouTube頻道宣傳他們的信息,從而規避了對RT和Sputnik等國家媒體的限制,這些媒體已經取代了國家媒體在該平臺上的西班牙語報道。
圖 陸軍現代化工作延伸到陸地、空中、海洋、太空和網絡空間,以確保未來的部隊能夠在任何戰場上發揮優勢。
根據"美國陸軍現代化戰略:國會監督考慮",美國不再對其近鄰對手保持質量和數量上的優勢,而且陸軍的許多領導人和士兵都沒有接受過對抗近鄰威脅的訓練。因此,美國陸軍必須將自己轉變為一支多域的部隊,能夠在競爭、危機和沖突中實現超常發揮并擊敗其近鄰對手。這一挑戰是艱巨的,但卻是必要的。在 "多域作戰:推動變革以贏得未來"一文中,帕金斯將軍寫道,需要改變陸軍的作戰概念。帕金斯(2017)解釋說:
因此,最近和未來的條令尋求將陸軍從一支注重反叛亂的部隊過渡到一支注重多域作戰(MDO)的部隊,體現出多域作戰的原則。陸軍必須以無與倫比的團結努力來接受這些信條,以建立一支靈活的部隊,能夠建立融合和決策主導權,具有鞏固成果的耐力,并有能力在沖突和大規模作戰行動(LSCO)之前保持競爭。為了在多域環境中獲得成功,陸軍需要新的指揮和控制系統,更現實和苛刻的訓練,靈活和適應性強的編隊和能力,以及了解任務指揮和紀律性主動性是在競爭、危機和沖突中取得成功的基本要素的領導人。
圖 2022年11月23日,在波蘭Bemowo Piskie舉行的Bull Run實彈演習中,被分配到第1騎兵師第3裝甲旅戰斗隊第8騎兵團混沌連的士兵在一輛布雷德利戰車的火力支援下向目標前進。
美國打了二十年的雙線反叛亂戰爭,沒有鞏固任何實質性的成果,也沒有取得任何道義上或實際上的勝利。然而,在同一時期,近鄰對手卻在重大沖突以下的競爭時期推進、訓練并鞏固了成果。俄羅斯入侵格魯吉亞,并在入侵前花了幾個月在烏克蘭邊境集結。如果美國繼續允許競爭對手保持其主動權,未來的沖突就不可避免。
道格拉斯-麥克阿瑟將軍在西點軍校的告別演說中稱贊柏拉圖說:"只有死去的人才看到戰爭的結束"(MacArthur, 1962, 第26段)。競爭和危機導致美國與一個近似的對手發生沖突,這只是時間問題。在不久的將來,以小規模沖突或為爭奪資源而進行的小規模交戰,或在俄羅斯入侵前為保衛烏克蘭等國家而進行的沖突,越來越有可能。這些沖突也可能導致為捍衛國家利益的大規模戰斗。陸軍還沒有準備好。陸軍部長在其年度講話中概述了陸軍的六個目標,前兩個目標專門針對近鄰威脅。第一個目標是 "在不確定性中使陸軍走上可持續發展的戰略道路"(Wormuth, 2022, 第3段)。第二個她說:"陸軍必須找到一種方法,在面臨日益增加的財政壓力的同時,將我們所需的尖端編隊投入戰場,以開展MDO"(沃姆斯,2022年,第3段)。因此,陸軍在應對近鄰威脅時的可持續性和成功在于其執行多域行動的能力。現在是準備和訓練的時候了。
在陸軍領導人了解他們需要如何準備和訓練之前,他們必須了解他們需要如何對抗已經使用自己版本的MDO的近距離威脅。每個梯隊的陸軍領導人都必須了解MDO及其基本原則,并對他們自己和他們的組織進行任務指揮培訓,并在最低層行使紀律性的主動權。MDO的基本原則是敏捷、聚合、耐力和深度(陸軍部,2022,第3-2頁)。敏捷、耐力和深度對陸軍在多域作戰中的成功至關重要,但本文試圖討論融合、成功運用任務指揮和決策主導之間的關系,作為多域作戰成功的基礎支柱。
如果美國陸軍要在多域作戰中取得成功,我們必須成功地運用所有的原則。這首先需要對編隊進行重組,并對多域能力進行重組。具有多域能力的編隊必須在需要的戰區內進行部署。融合要求部隊在所有的領域都有姿態和能力取得成功。陸軍部(2022)指出:
簡單地說,融合是指為實現一個更高的目標而統一使用來自多個梯隊和領域的能力。融合使用多領域的能力,但依賴于在空間的正確時間使用這些能力和效果,同步實現一個更高的目的或目標。融合是多域行動的一個關鍵原則,但其成功需要有效的任務指揮和決策主導。顧名思義,指揮和控制(任務指揮)以及有紀律的主動性能夠實現融合,因此對執行決策主導權至關重要。指揮官必須堅持訓練和演練使用任務指揮的原則,以成功運用他們的多域能力。
圖 2013 年 9 月 1 日,分配給美國陸軍航空日本營的一架 UH-60 黑鷹直升機準備降落在太平洋海上的日本海軍驅逐艦村雨 (DD 101) 。這次歷史性的著陸標志著這是美軍直升機第一次降落在日本艦艇上。
根據陸軍部(2019年)的說法,任務指揮是 "陸軍的指揮和控制方法,賦予下屬決策權和適合情況的分散執行權"(第1-3頁)。指揮官將指揮和控制作為行使其權力和提供組織指導的方法,以完成任務目標。當陸軍編隊有未經訓練和未經證實的下屬時,指揮官必須提供更多的控制和指導,以確保任務的完成,但這并不是首選的方法。當下屬領導在指揮官的意圖或戰區戰役的意圖范圍內執行有紀律的倡議時,就會出現分散執行。沒有有能力和有意愿的領導人,就不可能有有紀律的主動性。為了實現和促進有紀律的主動性,指揮官必須將信息傳播到最基層,以促進組織的共同理解。
共同的理解取決于兩個關鍵的基礎要素,即當前形勢和指揮官的意圖。當前的情況就是現在的作戰環境。作戰環境是復雜的、快速變化的、不斷發展的,因此信息流必須是持續的。指揮官的意圖提供了明確的目的,并詳細說明了指揮官期望的最終狀態。它是任務指揮的一個重要原則。指揮官必須了解公布其意圖的重要性,而不是依靠參謀部為他們做這件事。根據柯林斯(2020)的說法:
一個有效的指揮官意圖提供了什么,為什么,以及如何導致有效的任務指揮和完成。當指揮官提供一個可靠的指揮官意圖時,他們就會建立一個共同的理解,士兵們就能取得無限的成就。喬治-巴頓將軍有句名言:"永遠不要告訴人們如何做事情。告訴他們該怎么做,他們會用他們的聰明才智給你帶來驚喜"(庫克,2015年,第2段)。為此,指揮官的意圖有助于下屬形成共同的理解,使他們能夠在沒有命令的情況下迅速行動,并抓住、保持和利用主動權。紀律嚴明的主動性還要求指揮官接受風險,允許下屬在最初的指導下進行,以實現戰役的意圖和期望的最終狀態。
指揮官做出決定并承擔可接受的風險,以奪取主動權并完成任務,但在這種情況下,接受風險的目的是賦予下屬權力。根據陸軍部(2019年)的說法。
灌輸風險接受與創造一個不僅鼓勵下屬承擔風險,而且容忍錯誤的環境是相輔相成的。指揮官認識到,下屬最初可能不會完成所有任務,而且可能會出現錯誤。指揮員訓練下屬在不確定的情況下按照指揮官的意圖行事。指揮員給予下屬犯錯和學習的自由。(p. 2-7)
在艱苦的現實主站部隊訓練中,風險的接受尤為關鍵,在戰斗訓練中心(CTC)的輪換中達到高潮。下級通過指揮官、下級領導和CTC的觀察員教練/訓練員(OCTs)的良好指導學習最佳做法。這些活動促進了整個指揮系統的相互信任。士兵們學會行使良好的判斷力和有紀律的主動性。各級指揮官、領導和士兵都必須明白,有紀律的主動性超出了散兵坑和前線的范圍,這一點至關重要。
成功地執行匯合和實現決策主導權取決于指揮所和戰術行動中心(TOC)的工作人員和人員,以及他們快速處理信息和做出決策的能力,為敵人提供多種困境,保持作戰節奏和陸軍編隊內的重點。
圖 第 3 步兵師第 28 步兵團第 1 營的士兵在日本 Aibano 訓練區的城市地形軍事行動訓練中等待另一個小隊清理一個房間,同時與日本地面自衛隊成員進行雙邊演習-國防軍第 15 快速部署團在 2021 年 6 月 7 日 21 日至 2 日的東方之盾演習中。東方之盾是美國陸軍和 JGSDF 最大的雙邊野戰訓練演習,正在日本各地進行,以增強互操作性并測試和完善多域和跨域作戰。
如果沒有訓練有素的士兵、經過測試和驗證的流程、網絡和指揮所,就不可能實現融合。人才管理對于軍隊組織內指揮和控制系統的成功至關重要。指揮官必須了解人才管理對于融合、實現決策主導權和成功執行MDO所必需的重要性。陸軍部(2021年)指出:
訓練對成功至關重要。指揮官必須明白,人才管理要求他們不要把他們的參謀部變成不合格和不稱職的士兵的垃圾場。士兵和領導都必須保持熟練,并不斷接受新的和新興技術的培訓,這些技術旨在傳輸實時和預測未來作戰環境的變化,以及敵人的組成和行動,這些都是過渡到千年發展目標。參謀人員必須成為訓練有素的信息渠道,使指揮官和下屬領導能夠快速做出明智的決定(陸軍部,2021a)。
決策主導強調指揮官、領導和所有梯隊的士兵在幾秒鐘內而不是幾小時或幾天內處理信息,然后在摩擦點上做出決定,或向指揮官提出知情建議,以便快速決策。快速解讀和傳遞具有時間敏感性的情報有助于指揮官及其編隊行使紀律性的主動權,并在指揮官的意圖范圍內果斷行動。決策主導權的核心是為了鞏固成果,防止敵人獲得主動權和實現自己的目標而進行的知情和迅速的侵略行為。訓練有素、有能力、有紀律的士兵和領導人需要高效、有效、經過驗證的程序、網絡和指揮所來推動決策主導權的成功。
決策主導權是一個與陸軍對MDO和LSCO的關注有關的熱門詞匯,但這個詞并不新鮮。近二十年前,梅里克-克勞斯將 "決策主導權 "作為一個作戰概念,建立在之前的 "基于效果的行動和快速決定性行動 "的概念之上(克勞斯,2003年,第1-2段)。克勞斯的定義側重于通過支配敵人的決策過程來剝奪他們的決策能力,而不僅僅是摧毀軍事資產和平臺。它的中心思想是:"當敵人因為沒有可行的選擇而無法有效作戰時,它就會停止戰斗,也許在雙方發生重大傷亡之前"(克勞斯,2003,第5段)。克勞斯和今天的陸軍領導人一樣,相信通過利用技術和取得長期的成功,可以實現決策主導權(克勞斯,2003)。
在 "陸軍多域轉型:準備在競爭和沖突中取勝 "中,陸軍參謀長詹姆斯-麥康威爾將軍討論了技術的重要性和軍隊轉型的需要。在陸軍部(2021年)中,麥康維爾指出:"這種大膽的轉型將為聯合部隊提供尖端技術的范圍、速度和融合,這些技術將提供贏得下一場戰斗所需的未來決策主導權和過度匹配"(第i頁)。為了完成決策主導權,陸軍指揮官和領導人必須首先了解它是什么。陸軍部(2020b)指出。"決策主導權是一種理想狀態,在這種狀態下,指揮官的感知、理解、決定、行動和評估比對手更快、更有效"(第8頁)。這個現代定義是對克勞斯最初定義的擴展,他沒有解決融合、指揮和控制(任務指揮)以及決策支配力在深度和廣度上的關系。
如果不培養多域的領導者,陸軍的多域概念就無法在第一次交戰中存活。指揮官、他們的參謀人員、下級領導和整個陸軍的士兵必須接受并理解有效的指揮和控制、多域組織和決策主導權之間的聯系。如果美國要在競爭、危機和與近鄰對手的沖突中取得成功,將進行這種變革。新的指揮和控制系統,靈活和適應性強的編隊,以及新的能力是成功的必要條件,但領導人要推動行動。領導人必須明白,任務指揮和有紀律的倡議是成功實施和執行千年發展目標的基本要素和關鍵。軍隊需要那些接受變革需求的領導人,學習成為主題專家,并使用以任務指揮為基礎的艱苦和現實的訓練,使他們的部隊為現代戰場做好準備。
自拿破侖于 1805 年建立軍團以來,世界各地的軍隊都在尋求提高組織的同步性和整合性。從這個角度來看,融合也不例外。然而,在戰場上實現這一目標取決于開發一個知情、協作和有目的的聯合部隊 C2 系統。為開發具有這些特征的 C2 系統設定條件,首先要重新構想聯合部隊的組織、訓練方式以及領導者培養方式。通過這些努力,聯合部隊可以實現全域的統一努力——通過一個知情、協作和有目的的 C2 系統實現——這將使其能夠在當今和未來的復雜作戰環境中有效地競爭、威懾和取勝。
在這個大國競爭的時代,美國的對手尋求在低于戰爭門檻的情況下實現其目的。然而,如果與近鄰對手的武裝沖突確實發生,他們將尋求在所有領域--陸地、海洋、空中、太空和網絡空間--以及作戰環境(OE)的電磁頻譜(EMS)中對聯合部隊的行動提出競爭,以創造條件實現既成的攻擊。一個有爭議的作戰環境將包括多個對峙層,由許多敵方的反介入和區域拒止(A2/AD)能力來實現。這些旨在造成不可接受的損失的能力,也將尋求在 "時間、空間和功能上分離聯合部隊的要素",從而防止統一的努力,并迫使其能力的偶發承諾。
為了克服這些挑戰,聯合部隊正在發展 "聯合全域作戰"(JADO)的聯合作戰概念,該概念旨在通過整合各軍種及其任務伙伴的能力,在決定性的空間內迅速運用動能和非動能效應。這些融合效應將穿透敵人的對峙層,并使他們的A2/AD能力失去整合,從而使聯合部隊得以利用(見圖1)。然而,實現融合需要有效的指揮和控制(C2),它跨越所有領域,并能夠獲得各軍種及其任務伙伴的統一努力。本研究探討了C2滿足這一要求所需的那些特征。
圖 1. MDO 解決方案。改編自美國陸軍訓練和條令司令部 (TRADOC),TRADOC 小冊子 525-3-1,美國陸軍 2028 年多域作戰(弗吉尼亞州尤斯蒂斯堡:TRADOC,2018 年),26。
自2012年發表《聯合行動的頂點概念:2020年聯合部隊》(CCJO 2020)以來,聯合部隊已經逐步向JADO的概念過渡。雖然 "聯合 "的概念已經存在了幾十年,但美國防部(DoD)和各軍種只是在最近才將目光投向偶發的跨域同步和能力整合。自2012年以來,各軍種在與其他軍種不同程度的合作下,制定了通過跨域能力作戰的概念性作戰方法。然而,正如美國陸軍未來和概念中心前主任埃里克-韋斯利中將所說,"你就是不能讓不同的軍種擁有自己的MDO[多域作戰]概念并將它們聯合起來......這必須是一項自上而下的努力"。在這一點上,出現了一個不可分割的緊迫問題:如何有效地C2跨領域和跨梯隊的能力融合,以確保聯合部隊在有爭議的OE中的優勢。
盡管幾十年來,聯合部隊以服務為導向的C2方法成功地實現了能力的同步和整合,但為了實現跨域能力的融合,有必要采用涵蓋所有領域的聯合C2方法。這項研究評估了有效的聯合部隊C2的特點,這些特點能夠在JADO期間實現融合。這項評估首先回顧了導致JADO概念的概念性框架。然后概述了兩個歷史案例研究--1982年英國福克蘭群島戰役和1989年美軍執行的 "正義事業 "行動--其中C2有效地實現了跨領域和跨梯隊的能力運用。然后,本研究通過系統理論的視角來評估這些案例研究,以回答研究問題,并得出組織、培訓和領導者發展對聯合部隊的影響,因為它在JADO期間完善了其C2融合的能力。
本專著分析部分所采用的系統理論透鏡,采用了賈姆希德-加拉吉達吉(Jamshid Gharajedaghi)在其作品《系統思考》中概述的迭代調查過程。Gharajedaghi認為,當試圖理解一個系統內復雜的相互作用時,這個過程能夠實現 "令人滿意的整體視野",就像那些在戰斗行動中實現C2的系統。這一理論的核心是,通過評估一個系統的結構、功能和過程以及它所處的環境,"對整體的理解是可能的"。每個案例研究以及文獻綜述中概述的信息都涵蓋了這些領域,為評估C2的特點提供了一個整體的視角。
由于持續的旅行和檔案訪問限制,本專著中進行充分評估所需的研究主要來自于數字資源。然而,與陸軍未來司令部(AFC)和聯合武器理論局(CADD)的密切和日常協調促進了關于C2理論和未來操作概念的主要和次要來源研究。此外,聯合武器研究圖書館(CARL)提供了對執行這兩個案例研究至關重要的歷史學和理論研究的機會。為了集中研究,本研究通過定義一個研究問題來設定參數,以解決之前確定的問題。
隨著聯合部隊為JADO開發支持性概念和系統,解決以下問題很重要。在穿透和瓦解對手的A2/AD陣列時,有效的C2有什么特點,能使多個領域和梯隊的能力融合在一起?正如每個軍種的未來作戰概念中所概述的那樣,目前的文獻從每個軍種的角度提供了一個基礎性的理解,但對過去跨域作戰的C2的歷史分析對此進行了補充。這一歷史分析通過兩個互補的案例研究進行,將回答以下的附屬問題。在滲透和瓦解敵人的A2/AD陣列過程中,歷史上有哪些C2特征促成或阻礙了跨領域和跨梯隊能力的同步和整合?該研究通過回答這些問題,解決了當前文獻中關于有效C2的哪些特征能夠在JADO期間實現融合的空白。然而,在繼續研究之前,重要的是要解決在文獻回顧中詳細討論的術語的定義,這對本研究至關重要。
本專著的范圍涵蓋了JADO概念組成部分的背景發展,同時特別關注C2的那些特征,這些特征將有效地實現對敵人A2/AD陣列的融合。本專論的發展有兩個重要的限制--時間和分類。由于完成的學術時間要求,本研究的研究只延伸到2020年10月底。第二個限制是一些文件的分類,如《國防戰略》(NDS)和《CCJO 2020》,這使得我們無法進行全面的文獻審查,而只能依靠未分類的總結。此外,由于聯合參謀部和各軍種仍在開發JADO概念的許多方面,對一些概念材料的發布有限制,這限制或阻止了本專著對其的引用。
(2021年11月10日,在荷蘭弗里皮爾舉行的北約反無人機系統技術互操作性演習中,無人機在無人機群演示前處于起飛位置。)
美國防部(DOD)和美國政府在敵方使用小型無人駕駛飛機系統(sUAS)方面面臨著重大國家安全挑戰。創建集群能力的現有技術導致了多層次和無法管理的威脅。本文討論了如何準備和應對這一迫在眉睫的挑戰,俗稱“無人機蜂群”。傳統思維和實踐的基本挑戰推動了對無人機蜂群的關注。一些未解決的問題包括無人機蜂群對美國的潛在利益與威脅。迄今為止,沒有任何方法能充分解決美國對無人機蜂群的戰略風險。盡管美國防部戰略包括一些應對敵方無人機威脅的方法,但它并沒有完全面對挑戰,而要解決未來武裝無人機蜂群帶來的戰略問題,就必須面對這些挑戰。為了減輕這種新出現的風險,美國需要一個協調的方法來解決技術、法律和條令問題。
美國目前的戰略文件為確保和推進國家利益提供了總體要求。然而,新出現的威脅和潛在的無人機蜂群技術威脅著美國的安全態勢。例如,2017年美國國家安全戰略指出,“我們將保持一個能夠威懾并在必要時擊敗任何對手的前沿軍事存在”。隨著美國軍隊在全球范圍內的廣泛投入,對手可以利用無人機蜂群來挑戰美國在許多領域的利益;如果是這樣,美國軍隊就不能可靠地投射力量來威懾和擊敗這些同樣的對手。
此外,《美國國防戰略》認為戰爭的特點在不斷變化,行為者可以更迅速、更容易地獲得技術,包括人工智能(AI)、自主性和機器人技術。時任美國防部長詹姆斯-馬蒂斯在2018年說明了這種擔憂,他承認國土不再是一個避難所,必須預測針對“關鍵的國防、政府和經濟基礎設施”的攻擊。無人機蜂群構成了重大的國家安全戰略風險,應對這一新興威脅給美國帶來了三個關鍵領域的挑戰和機遇:技術、法律和理論。
關于作戰無人機系統使用的研究文獻揭示了以創新方式改變戰爭特征的潛力。技術革命使行為者能夠利用無人機來實現國家目標。最近發生在南高加索地區的納戈爾諾-卡拉巴赫爭議地區的戰爭說明了這一現實。阿塞拜疆對無人機系統的使用極大地幫助了它的勝利,支持了它對亞美尼亞的空中和地面作戰,而亞美尼亞擁有更多的常規空中和地面部隊,包括戰斗機和坦克。此外,這場戰爭說明了使用無人機系統來摧毀防空系統、地面部隊和裝甲車輛的優勢,包括空中能力成本相對低廉。這些系統可以憑借其相對較小的尺寸和較慢的速度避開敵人的防空系統,而且它們在常規沖突中為不太富裕的國家提供了潛在的軍事優勢。這種力量的再平衡表明,國家可能會在未來的沖突中更多地使用無人機系統來脅迫他們的敵人,促成外交上的讓步,并實現國家安全目標。遙控飛機是改變戰爭性質的工具,而小型無人機的創新使用說明了下一步的改進,其成本低,回報潛力大。
除了目前無人機系統的應用,這些航空器的未來發展趨向于更加復雜,在人工智能、自主性和機器學習方面將取得更多進展。這些術語可能會使一些人想到虛構的作品,如《天使降臨》(2019),這部電影中,小型螺旋槳驅動的無人機從地面的管道發射,攻擊美國總統和他的特勤人員。然而,在現實中主要軍事大國目前都在追求這種能力。
中國電子信息技術研究院在2020年9月測試了從地面和空中發射器發射和使用多個sUAS的蜂群編隊。此外,美國海軍研究辦公室和國防高級研究計劃局近年來進行了廣泛的測試,使用大量的無人機相互協調進行偵察,編隊飛行,或可用于向目標投放彈藥。2020年9月的一次演習顯示,俄羅斯也在繼續追求用三種型號的無人機系統進行集成編隊,打擊地面目標。雖然這本身不是無人機蜂群,但一位俄羅斯專家指出:“在這一點上,俄羅斯有很多關于UAV蜂群使用的研究,并對這種概念進行了測試和評估。”
民用無人機蜂群的發展表明,這是一項雙重用途的技術。在過去的幾年里,對無人機能力的需求不斷增加,因為各公司為編排好的展示活動編排了數以百計,有時甚至數以千計的無人機系統。例如,英特爾在2018年創造了一次展示中無人機數量最多的世界紀錄,有2066架。英特爾特定型號的無人機在眾多活動中飛行,包括2018年冬季奧運會和2017年超級碗的半場表演。最近,無人機表演為當選總統喬-拜登的特拉華州勝利慶典展示了蜂群能力。可以想象,一個邪惡的行為者可能會控制大量無人機,對涉及國家元首或大量人群的活動進行破壞。伊朗在2019年9月對沙特阿拉伯最大的原油穩定廠之一進行了無人機攻擊,顯示出不同尋常的復雜性,并且還在試驗同時對50個目標使用大量無人機。無人機蜂群的軍事和民用趨勢預示著美國的力量可能會在未來受到挑戰。盡管各行為體尚未使用真正的小型無人機蜂群來對付對手,但該技術的攻擊應用并不遙遠。
各國應在仔細考慮其風險和影響后,規劃使用無人機群。一些文獻承認無人機蜂群在某些戰略軍事背景下的概念性應用。例如,一位戰略專家認為,完全自主武裝型無人機蜂群(AFADS)是蜂群應用的一個子集,可以被視為大規模殺傷性武器(WMD)。美國陸軍應用兵棋推演方法證明了無人機蜂群武器如何在平行攻擊中提供作戰優勢。美國防部關于使用自主系統的發起人之一指出:部署完全自主的武器將是一個巨大的風險,但這可能是一個軍隊值得承擔的風險。這樣做將會進入未知的領域。敵對行動者正積極試圖破壞戰時的安全行動。而且在行動時,沒有人可以干預或糾正問題。
大國可能愿意承擔這種風險;正在開發能夠獨立于人類操作者做出決策的自主武器。前美國防部長馬克-埃斯佩爾指出了美國和其他大國在自主武器發展方面的這種區別。一些評論家斷言,自動防御系統提供了軍事優勢,包括自由打擊覆蓋戰略資產的傳統防空系統或對核和支撐能力進行監視。
各國必須考慮自主武器計劃的戰略影響。一個行為者向對手使用無人機蜂群可能導致意外升級,而一個意外的人工智能決策可能無意中導致敵人反擊或外交危機。國際上的討論還沒有涉及到使用完全自主武器在“危機穩定、升級控制和戰爭終止”方面的戰略考慮。許多專家同意,自主武器系統可能在危機或武裝沖突期間提供作戰優勢,特別是在灰色地帶或混合戰爭中,但戰略風險要求決策者現在就考慮這些危險,以避免以后出現災難性的結果。完全自主的武器系統增加了誤判和/或誤解的風險,這可能導致國家和非國家競爭者之間不受控制的風險升級。這包括使用大規模毀滅性武器的威脅增加。盡管采用自主無人機蜂群存在固有的風險和后果,但這些能力為行為者提供了實現國家目標的軍事和戰略選擇。有人類參與的半自主無人機蜂群武器也會給對手帶來風險,盡管程度較低。
關鍵術語和分析的范圍將澄清誤解。歐文-拉肖在《原子科學家公報》中寫道,將蜂群無人機定義為“分布式協作系統......成群的小型無人駕駛飛行器,可以作為一個群體移動和行動,只需有限的人類干預”。蜂群的另一個定義規定了軍事應用,“大量分散的個體或小團體協調在一起,作為一個連貫的整體進行戰斗”。根據美國防部指令3000.09,自主武器系統,“一旦啟動,就可以選擇和攻擊目標,而無需人類操作員進一步干預”。美國國家科學、工程和醫學研究院規定,無人機蜂群是指40個或更多的無人機系統,該群體作為一個單位,有各自的行為,所有成員都不知道任務,成員之間相互通信,每個無人機系統“會相對于其他無人機系統進行定位”。這些創新包括人工智能、自主性和機器學習的應用,以及美國防部指定為1、2和3組的sUAS進步。sUAS作為一個整體執行任務,包括情報、監視和偵察以及進攻性攻擊。在本文的其余部分,這種威脅將被稱為無人機蜂群。
對抗(或稱反制)無人機蜂群提出了三個領域,這對五角大樓和負責保衛美國國土的國家機構來說既是挑戰也是機遇。第一個領域,即技術,美國防部的工作集中在硬件解決方案上。在2021財年,美國防部最初計劃“在反無人機系統(C-UAS)的研究和開發上至少花費4.04億美元,在C-UAS的采購上至少花費8300萬美元。”所有軍種都追求各種尖端技術解決方案來探測、跟蹤、識別和擊敗目標。用于探測的硬件解決方案包括雷達以及電子光學、紅外和聲學傳感器;所有這些都因小型無人機的表面特征和相對速度而限制了其有效性。另一種技術涉及操作員可能需要控制無人機無線電指令信號的探測。擊敗機制包括干擾、欺騙、槍支、網、定向能和標準防空系統等方法。然而,目前的能力給操作者帶來的結果是好壞參半的。目前的措施主要是針對數量較少的無人機,而這些無人機并沒有表現出蜂群行為能力。其他方法,包括美國空軍和國防部在作戰環境中測試的高功率微波(HPM),可能提供更有效的能力來對付無人機蜂群,但專利方面的挑戰可能會限制其有效性。誠然,美國防部可能正在追求更先進的HPM武器,其基礎設施足跡更小,如Leonidas系統,但目前的研究僅限于非保密來源。
美國防部的反無人機系統(C-sUAS)戰略承認了無人機蜂群帶來的戰爭特征變化,但并沒有提到具體的解決技術。考慮到對抗無人機蜂群的近期要求,當前技術的重大局限性給行業帶來了挑戰。此外,美國防部可能沒有關注無人機蜂群的新威脅。相反,開發和采購工作表明,重點是傳感器和武器,以擊敗目前的無人機系統。美國防部2021財年的C-UAS預算主要針對當前設備進行開發,沒有考慮滿足未來需求的技術創新。在COVID-19大流行期間和之后美國防部預算下降的環境下,這種方法可能被證明是低效的,并造成重大風險。各國開發無人機蜂群技術的速度表明,其成熟速度比應對此類威脅的設備成熟速度更快。
觀察家們注意到需要快速創新以減輕不斷上升的威脅,但目前的國防工業基礎面臨著變革的障礙,包括軍事文化和新的商業技術測試。快速創新的一個更常見的問題源于對商業產品的收購,其中知識產權成為系統部署使用的很大障礙。當公司的設備或軟件不一定能互操作時,這個問題就會變得很嚴重,使C-sUAS操作者無法獲得擊敗目標所需的融合、及時和有用信息。軍事文化不一定會獎勵創新的思想家,并且很可能成為快速變革的障礙。雖然美國防部目前的C-sUAS戰略確定了無人機蜂群的威脅,但它沒有充分解決國防部必須如何克服高成本和創新遲緩的技術風險。
(2022年8月14日,在密歇根州格雷靈營地,分配給美陸軍第37步兵旅戰斗隊總部的上士Noah Straman 在北方打擊行動期間發射了DroneDefender)
C-sUAS戰略的第二個風險來源是在法律限制,特別是在國土上。現行法律為國土上的美國公民提供保護,同時也抑制了美國防部在軍事設施上保護無人機威脅的能力。鑒于無人機的威脅能力和檢測限制的多重影響,無人機蜂群加劇了這種限制所帶來的風險。C-sUAS戰略宣稱,美國防部的主要利益相關者必須與合作伙伴合作才能取得成功。這一當務之急應推動立法解決方案,以擴大這種反無人機設備運行的國內環境權限。
C-sUAS戰略強調了在國土上操作反無人機能力的重大法律挑戰,并斷言:“許多現有的法律和聯邦法規在設計時并沒有將無人機系統作為威脅來處理,而技術變化的持續速度使得法律當局很難跟上步伐。”目前的法律不允許及時發現潛在的無人機威脅,這些威脅可能來自軍事設施之外。《美國法典》(USC)第10條第130i款授權國防部長和武裝部隊指定人員采取所有動能或非動能行動,以“禁用、損壞或摧毀”對“所涉設施或資產”構成威脅的無人駕駛飛機系統。這一法律限制使操作者無法在潛在的無人機威脅到達目標之前將其擊敗。
盡管《美國法典》第10章第130i條授權國防部“在未經事先同意的情況下......通過攔截或以其他方式獲取電訊或電子通訊,探測、識別、監測和跟蹤無人駕駛飛機”,但它并沒有明確說明這一權力是否延伸到基地的邊界之外;如果可在邊界之外,就會給國防部提供戰術優勢。新的授權也不清楚美國防部是否可以在不違反情報監督指令的情況下,在其管轄范圍之外收集所需的無人機信息。此外,針對潛在的無人機蜂群威脅收集此類信息可能會擴大責任。探測目標還需要區分敵方和友方的無人機,鑒于目前的權限,處理與合法民用飛機有關的具體信息可能會有問題。
根據C-sUAS戰略,美國防部必須采取多邊行動,并與執法機構分享威脅信息,如10 USC 130i所允許的。這可能的一種方式是在國家安全特殊事件(NSSEs)期間,聯邦調查局(FBI)可以有臨時的權力來反擊無人機,而無需首先獲得授權。2018年《預防新威脅法》授權國土安全部(DHS)和司法部(DOJ)“通過基于風險的評估,減輕無人駕駛飛機......對設施或資產的安全或安保構成的威脅”。在最近的案例中,聯邦調查局與聯邦航空管理局(FAA)合作,在2020財政年度期間,包括2020年超級碗、2019年世界大賽、2020年玫瑰碗比賽、華盛頓特區的“A Capitol Fourth”和紐約市的新年慶祝活動中,成功對抗了超過200架無人機。聯邦調查局還與國土安全部以及佐治亞州的州和地方執法部門合作,在2019年超級碗比賽期間對抗54起無人機入侵事件;在體育場周圍的臨時飛行限制期間,至少有6架無人機被沒收了。
2018年《預防新威脅法》的描述內容與《美國法典》第10篇第130i條的授權非常相似,但仍不清楚國土安全部、司法部和國防部如何進行實際合作。首先,NSSEs是臨時性的,如果沒有永久性的授權,通過機構間的協調對威脅進行早期預警的優勢幾乎可以忽略不計。對手很可能不會在NSSE期間對國防部資產發動無人機蜂群攻擊。其次,如果國防部發現了其管轄范圍之外的威脅并警告國土安全部或司法部,聯邦、州或地方執法部門不太可能有時間和能力來攔截無人機蜂群威脅。
地方執法部門和私人實體有更少的權力來對抗無人機。根據國土安全部、司法部、交通部和聯邦通信委員會最近的咨詢,采用反無人機技術的非聯邦公共機構和私人可能違反聯邦法律。法律將無人機定義為飛機,任何破壞或摧毀無人機的工具都可能引發涉及《飛機破壞法》和《飛機海盜法》的責任。那些使用無線電頻率探測的人可能會涉及《竊聽/陷阱法》和《竊聽法》的訴訟負責,這取決于該能力是否記錄或攔截無人機和控制器之間的電子通訊。
最后,附帶影響可能導致當地執法部門或私人實體重新考慮采用這些能力。杰森-奈特對城市地區警察機構的考慮進行了分析,并提到了反無人機技術干擾合法地面和空中活動的例子。目前的授權并沒有為國防部對抗無人機群所需的預警能力提供全面的法律基礎。盡管在某些情況下,與東道國或在應急地點的多邊協調可能為防御者提供優勢,但鑒于美國防部的法律限制,在可能試圖使用無人機蜂群來對付關鍵基礎設施時,國土為對手提供了優勢。
(2022年3月30日,第3海軍陸戰隊第9工兵支援營沿海工兵偵察隊的戰斗工程師海軍陸戰隊下士Chance Bellas在菲律賓克拉韋里亞的Balikatan 22期間組裝了小型無人機系統VAPOR 55)
C-sUAS戰略的最后一個障礙是關于有效使用反無人機設備的一個重要但被忽視的方面。該戰略宣稱,隨著技術的成熟,需要制定條令,但僅僅承認企業的需求并沒有解決規劃誰可能操作這些設備的重大挑戰。現在確定條令上的需求將減輕未來的能力差距。美國陸軍必須在保衛空軍基地免受未來無人機蜂群威脅方面發揮更大作用。
采用反無人機能力的一個獨特方面是,它包括在所有領域的行動。具體來說,在空中瞄準和減輕對手的巨大挑戰,需要對三個主要任務領域的分工進行清晰的評估:防空、部隊保護和空域控制。從這些任務領域中提取部署原則對于規劃反無人機能力的戰略用途是有價值的。聯合條令是基于目前的部隊結構和幫助解決復雜問題的責任。規劃對抗無人機蜂群的方法需要對聯合條令中的角色和責任進行更深入的評估。
條令必須考慮到培訓未來在所有領域發揮作用的設備操作人員。在空中領域的操作需要對防空、部隊保護和空域控制有充分了解和精通的人員。設計一個與技術和設備同步發展的部隊結構并為其提供資源,將更有效地阻止和對付先進的威脅。這一發展推動了反無人機蜂群條令開發的權威指導,其也是C-sUAS聯合辦公室(JCO)作為國防部執行機構責任的一部分。此外,聯合辦公室將“協調C-UAS的聯合作戰概念和聯合條令的發展”。然而,這種責任描述沒有考慮到目前國防部各部門在空域控制、部隊保護和針對無人機蜂群威脅的防空方面的角色挑戰。專注于對抗地面威脅的部隊保護軍事人員并不具備對抗空中威脅同時避開友軍飛機的必要知識。對這些人員進行空域環境、電磁波譜、空間作業和天氣等相關培訓,將使他們更有效地運用能力來對付無人機蜂群。在防空方面重疊的責任,特別是美國陸軍和美國空軍之間的責任,可以解決此條令上的挑戰。然而,各軍種都依賴部隊保護專家,這給業務帶來了風險。
條令還包括對角色和任務的劃分,特別是在空軍基地的防空方面。越南戰爭和伊拉克戰爭迫使高級軍事指揮官和各軍種將能力分配給傳統任務,而犧牲了支持戰略和作戰目標的空軍基地防御。特別是陸軍和空軍,自二戰結束以來,一直在為地區和點狀防空任務的具體作用而爭斗。2020年蘭德公司的一項研究強調了目前的辯論:今天,美國陸軍負責為空軍基地和其他固定設施提供點式AMD(防空和導彈防御),但兩軍多年的忽視導致了能力上的不足......陸軍領導層將其機動部隊的移動式短程防空置于固定設施防御之上。
在美國陸軍對海外和國內主要作戰基地的防空資源進行優先排序之前,戰略和戰役目標很容易被無人機蜂群影響。此外,空軍可能會繼續倡導和獲得C-sUAS的能力,而沒有條令上的決議。空軍可能會實現其長期以來的愿望,即在戰術防空方面發揮更大的領導作用——這將與聯合司令部的任務相矛盾,即避免重復工作并獲得效率。同樣,其他軍種可能會繼續購買設備進行試驗,如果沒有跨領域和職能協調,這可能不是最佳或有效的。
蘭德公司的報告還詳細說明了陸軍和空軍在防空方面的角色錯位。2020年的一份國會研究報告提出了一個重要問題:“計劃中的SHORAD(短程防空)部隊結構和能力是否足以應對預測的未來挑戰?”該報告表明,陸軍計劃在現役和后備部隊之間增加18個營的防空能力,這可能不足以滿足支持歐洲威懾倡議和太平洋威懾倡議的陸軍部隊需要。這些能力包括應對無人機系統的威脅,但不包括保衛空軍關鍵資產和主要作戰基地的假定任務。盡管聯合出版物3-0《作戰》要求整合進攻和防御能力,以實現對敵方無人機的空中優勢和部隊保護,但它并沒有明確規定各軍種的角色和任務。這種理論上的模糊性增加了SHORAD資源不足的危險,以應對未來無人機蜂群的倍增效應。
新興技術的發展和使用無人機蜂群可能性的增加使得有必要對條令和軍種的作用進行重新評估。事實上,空軍參謀長已經敦促國防部長辦公室對各軍種的角色和任務進行審查,以確定聯合作戰概念的領導組織,如遠程精確射擊和攻擊下的后勤。這兩個概念都與保護戰略資產免受潛在的無人機蜂群攻擊有關。此外,美國防部缺乏條令指導可能也表明需要評估機構間的概念和方法,以便在民事管轄范圍內采用類似的能力。JCO及其國防部戰略將為持續的條令開發提供基本要素,但更多的工作必須集中在調整各部門的角色和資源上。
美國防部對抗無人機蜂群的新方法必須解決技術快速發展的風險,對手可能利用民用和國防部保護關鍵基礎設施之間的法律縫隙,以及防空、空域控制和部隊保護方面固有的條令挑戰。正如2018年美國國防戰略所指出的,國土不再是一個避難所,而是敵人無人機蜂群的目標,這些蜂群可能具有洲際范圍的能力。
(2021年10月14日,夏威夷波哈庫洛亞訓練區,海軍陸戰隊準下士德米特里-謝潑德在布干維爾II期間進行步兵排戰斗課程時發射無人機)
敵對趨勢必須推動國防工業基地采用相對低成本、快速和人工智能的技術解決方案。最初尋求納入未來技術的“第三次抵消戰略”,為減輕這種風險提供了一個特別有用的方法。該戰略探討了蜂群式無人機、高超音速武器、人工智能和人機協作的最佳組合方式,以在戰斗中提供獨特的優勢,但它并不只關注材料和設備。相反,它考慮了如何最好地將人類的創造力與技術的精確性相結合。當應用于對抗無人機蜂群時,人機協作的概念可以為防空事業提供優勢。解決方案應該包括一系列與人工智能軟件完全整合的傳感器,以便更迅速地識別潛在目標,并提高信心水平。美國陸軍的TRADOC小冊子525-3-1《2028年多域作戰中的美國陸軍》指出,這些特征是人工智能和高速數據處理所希望的,以提高“人類決策的速度和準確性”。
值得投資的人機技術項目包括由人工智能驅動的自主蜂群無人機,以通過斗狗來減輕或摧毀敵人的蜂群。喬治亞理工大學在2017年與海軍研究生院合作進行了這種實驗。此外,美國防部的低成本開發能力包括非動能直接能量武器,如戰術高功率微波作戰響應器(THOR)和混合防御限制空域(HyDRA)計劃。THOR為對抗無人機蜂群提供了一種特別有效的能力,因為與HyDRA激光器相比,其影響范圍更大。然而,如果與綜合指揮和控制(C2)界面連接部署并協調,將人工智能與人類結合起來,該系統可比標準防空能力更有效,成本更低。
C2能力必須能夠更快地確定目標,將傳感器與擊敗機制連接起來,并允許人類操作員迅速選擇更有效的武器。最近的報告表明,聯合司令部正在追求這些能力,并可能要求各軍種開發自己的C2系統,以便最終整合到美國陸軍的前線防空指揮和控制系統。其他C2系統包括美國海軍的CORIAN(反遙控模型飛機綜合防空網絡)能力和美國空軍的多域無人系統應用指揮和控制。然而,這些具體的系統目前似乎并沒有與先進作戰管理系統(ABMS)或擬議的聯合全域指揮與控制(JADC2)架構聯系在一起。最近和剛開始的工作表明,在北大西洋公約組織中將使用JADC2概念將傳感器與射手聯系起來以對抗無人機群的倡議。未來的JADC2架構在概念上可以使人類操作員為自己的目的控制敵方的無人機蜂群網絡。無論哪種創新,“第三次抵消戰略”都為應對未來致命的自主無人機蜂群問題提供了一個潛在的寶貴方法。
在不考慮未來無人機蜂群威脅或人工智能發展活動的情況下,追求不同的和針對具體軍種的C2能力將浪費時間和納稅人的資金。相反,美國防部應更快地將2021財年開發的反無人機蜂群C2能力納入JADC2架構。國會責成國防部長評估綜合防空和導彈防御C2系統,其中包括C-UAS能力,并確定它們是否與新興的JADC2架構兼容。這個框架符合國會對自主或半自主能力的偏好,而且操作和維持成本低。盡管互操作性、知識產權、數據管理和信息保障仍然是挑戰,但將C-sUAS C2系統整合到JADC2架構中,將產生更快的殺傷鏈和潛在更低成本的項目。JCO主任肖恩-蓋尼少將最近承認,這種開放的架構方法可能會在日后帶來巨大的安全紅利。 第二,在國土的現有法律框架內運作,美國防部必須倡導在固定地點有更多的權力來保衛關鍵基礎設施。國會必須在緊急情況下和和平時期授予國防部長更多的權力。該建議必須包括授權操作者在基地邊界之外確定潛在目標。運營商也應該有法律支持,以近乎實時的方式告警當地和聯邦執法機構。
(2021年4月18日,太平洋,分配到第21直升機海戰中隊的海軍二級空勤人員(直升機)丹尼爾-艾爾斯在與兩棲攻擊艦埃塞克斯號的實彈演習中用MH-60S海鷹GAU-21.50口徑機槍向目標無人機開火)
第二,在國土的現有法律框架內運作,美國防部必須倡導在固定地點有更多的權力來保衛關鍵基礎設施。國會必須在緊急情況下和和平時期授予國防部長更多的權力。該建議必須包括授權操作者在基地邊界之外確定潛在目標。運營商也應該有法律支持,以近乎實時的方式告警當地和聯邦執法機構。
幸運的是,聯邦航空局正在推行幾項舉措來對抗敵方無人機。這些計劃包括將無人機納入國家空域系統,以區分友軍和敵軍的無人機。國防部應積極鼓勵聯邦航空局和美國國家航空航天局繼續各自的無人機行業倡議,包括無人機系統交通管理研究,以“確定服務、角色和責任、信息架構、數據交換協議、軟件功能、基礎設施和性能要求,以實現對低空無控制無人機操作的管理”。這些增加的權力,再加上增強的能力,可以縮小民事和軍事管轄權之間的法律差距,以保護國家基礎設施和國防部的關鍵資產。
最后,美國防部必須通過兵棋推演和演習積極磨練理論,以確定空軍基地防空中最合適的角色和職能。隨著無人機技術的成熟和向友軍提出更復雜的問題,盡早建立正確的部隊結構將更有效地應對挑戰。這將需要進行必要的培訓和適當的資源配置,以滿足國會對有效和低成本設備的需求。正如蘭德公司的研究報告所指出的那樣,沒有單一的行動方案,而是通過組合來提供解決方案。然而,角色和職能的重新調整對于成功至關重要。追求適當的聯合討論將為未來對抗無人機蜂群的強大和基于風險的模式提供基礎,并避免過去的戰略錯誤。
在過去的二十年里,無人駕駛飛機系統(UASs)在戰爭中發揮了重要作用,包括用于反恐行動。但是,關于它們在競爭和國家間戰爭中的效用,包括美國和中國這樣的大國之間的辯論越來越多。對一些人來說,無人機系統正在創造一場 "軍事事務的革命",它將從根本上重塑軍事理論、組織、部隊結構、行動和戰術。然而,對其他人來說,無人機系統的有效性被夸大了,而且無人機系統在高度競爭的環境中可能效用有限。
為了更好地了解無人機系統的效用,本報告提出了兩個問題。首先,無人機系統在現代戰爭中,特別是在國家間戰爭中是如何被利用的?第二,無人機系統在戰爭和競爭中的未來影響是什么?為了回答這些問題,本分析采用了一種比較案例研究的方法。它研究了兩個案例--2020年的納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭和2022年的烏克蘭戰爭,以更好地了解無人機系統在戰爭中的使用情況。它還研究了2021年的 "北緣-21 "演習,該演習對無人機系統在印太地區的競爭和戰爭中的應用進行了有益的研究。
基于分析,本報告得出了幾個結論。
首先,無人機系統已經越來越多地被納入到聯合軍備戰中,這與過去20年來在追蹤和瞄準恐怖主義網絡方面的使用有明顯的轉變。例如,阿塞拜疆有效地利用無人機系統作為聯合武器的一部分--包括固定翼飛機、直升機、游蕩彈藥、制導導彈和火炮--來扭轉亞美尼亞三十年來對納戈爾諾-卡拉巴赫大片地區的控制。在烏克蘭,俄羅斯和烏克蘭都將無人機系統作為聯合軍備戰的一部分,在俄羅斯2022年2月的入侵后開展攻防行動。前線經常被UASs所飽和,事實證明,在烏克蘭有爭議的環境中,UASs對提高戰場意識特別有價值,而不會有生命損失的風險。在《北方邊緣21》中,無人機系統--包括MQ-9 "幽靈死神"--被整合到印太地區的聯合武器行動中,包括遠程火力、F-35A "閃電II"、衛星、F-15C "雄鷹"、F-15E "攻擊鷹 "以及其他平臺和系統來收集情報和進行打擊。
如圖S.1所示,無人機系統將可能被整合到一個更廣泛的戰場網絡中,包括第五代戰斗機,如F-35s和F-22s;空中加油機,如KC-135s;遠程轟炸機,如B-21s;巡洋艦和驅逐艦;衛星;航母打擊群;陸基遠征推進基地;指揮和控制中心;遠程火力;以及其他平臺和系統。
第二,無人機系統在未來可能對廣泛的競爭和戰爭都有重大用途。涉及美國、中國、俄羅斯和其他國家的安全競爭將可能是全球性的,并涵蓋亞洲、歐洲、非洲、拉丁美洲和大型水體的陸地、空中、海洋、網絡和空間領域的巨大范圍。在這種情況下,擁有能夠在廣闊的地理區域收集情報、必要時打擊目標并在有爭議的環境中運作的平臺和系統將非常重要。在未來,無人機系統可能會在執行幾種類型的任務中發揮關鍵作用,作為聯合武器戰爭的一部分,包括
總之,無人機系統可能會在與中國和俄羅斯等國家的競爭和戰爭中發揮重要作用--這與它們早期用于反恐行動有明顯的變化。無人機系統可能特別有用,因為它們能夠進行遠征作戰,具有更遠的距離和持久性。此外,政府通常認為無人機系統比駕駛飛機的升級性要低。執行一系列廣泛的任務將需要一套在射程、有效載荷、成本和能力方面各不相同的無人機系統和徘徊彈藥。為了應對國家和非國家行為者對無人機系統越來越多的使用,也將越來越需要采用反無人機系統的戰術、技術、程序和能力。
雖然無人機系統的技術已經發展,但最重要的變化是無人機系統如何被用作聯合武器戰爭的一部分,以及這對未來的啟示。威廉-莎士比亞在《暴風雨》中寫道:"過去的事情就是序幕"。最近在烏克蘭納戈爾諾-卡拉巴赫的事件以及在印度-太平洋地區的演習為未來在聯合武器行動中越來越多地使用無人機系統提供了一個有預見性的序幕。
圖S.1: 無人機系統和作戰網絡
本報告的其余部分分為以下幾章。第2章對無人機系統在競爭中的作用進行了評估。第3章研究了納戈爾諾-卡拉巴赫戰爭中的無人機系統。第4章分析了俄羅斯和烏克蘭在2022年的烏克蘭戰爭中對UAS的使用。第5章探討了NE21的教訓。第6章對無人機系統在戰爭和競爭中的未來作用提出了政策含義。最后,附錄1、2和3提供了案例研究中強調的阿塞拜疆、烏克蘭和俄羅斯分別使用的無人機系統的概述--包括諸如類型、描述、范圍、續航時間、原產國和制造商等信息。
美國導彈防御局(MDA)和空間發展局(SDA)目前正在開發高超音速導彈防御系統的要素,以防御高超音速武器和其他新興的導彈威脅。這些要素包括國防空間架構(NDSA)的跟蹤和運輸層以及各種攔截器項目。隨著MDA和SDA繼續開發這些系統,國會可能會考慮對監督和國防授權及撥款的影響。
高超音速武器,像彈道導彈一樣,飛行速度至少為5馬赫,或大約每秒1英里。與彈道導彈不同,高超音速武器不遵循彈道軌跡,可以在到達目標的途中進行機動。據報道,俄羅斯在2019年12月出動了其第一批高超音速武器,同時一些專家認為,中國早在2020年就出動了高超音速武器。預計美國在2023年之前不會裝備高超音速武器。(關于俄羅斯、中國和美國的高超音速武器項目的概述,見CRS報告R45811,高超音速武器:國會的背景和問題,作者是凱利-M-賽勒)。
高超音速武器的機動性和低飛行高度可以挑戰現有的探測和防御系統。例如,由于雷達探測的視線限制,大多數地面雷達在武器飛行后期才能探測到高超音速武器。這給防御者留下了極少的時間來發射攔截器,以抵消入境武器的影響。圖1描述了陸基雷達對彈道導彈和高超音速武器探測時間的差異。
圖1. 基于地面的彈道導彈探測與高超音速武器的探測
美國國防官員表示,現有的地面和天基傳感器架構都不足以探測和跟蹤高超音速武器;前國防部負責研究和工程的副部長邁克-格里芬指出,"高超音速目標比美國通常通過地球靜止軌道上的衛星跟蹤的目標要暗淡10到20倍。"
SDA開發了國防空間架構,以 "統一和整合整個[國防部(DOD)]和行業的下一代能力"。NDSA的目標是成為一個 "單一的、連貫的、有七個層次的擴散空間架構",其中包括圖2中描述的數據跟蹤和傳輸層,并在下面討論。其他層包括支持移動地面資產目標的監護層;提供基于空間的指揮和控制的戰斗管理層;提供 "潛在的GPS否認環境的替代定位、導航和授時"的導航層;探測深空潛在敵對行動的威懾層;以及為其他NDSA層促進衛星操作的支持層。一旦全面投入使用,NDSA將包括550顆衛星并提供全面的全球覆蓋。
跟蹤層是為了 "提供全球指示、警告、追蹤和瞄準高級導彈威脅,包括高超音速導彈系統"。作為該層的一部分,SDA正在開發一個寬視場(WFOV)衛星的結構,最終將提供全球覆蓋。SDA要求在2023財政年度為第0階段跟蹤活動提供8130萬美元,為第1階段跟蹤活動提供4.998億美元(也稱為彈性導彈預警導彈跟蹤-低地球軌道)。
與SDA的跟蹤衛星協同工作的將是高超音速和彈道跟蹤空間傳感器(HBTSS),以前被稱為空間傳感器層,它是由MDA與SDA和美國空軍合作開發。與WFOV相比,HBTSS將提供更靈敏,但更有限的(或中視場[MFOV])覆蓋范圍。出于這個原因,WFOV旨在為HBTSS提供提示數據,然后HBTSS可以為地面攔截器提供更具體的目標質量數據。到2023年,SDA計劃擴大跟蹤層,包括70顆WFOV和MFOV衛星,據SDA主任德里克-圖爾尼爾博士說,"這將使我們在低地球軌道上有足夠的覆蓋面,以便我們基本上可以有區域性的持久性"。MDA要求在2023財政年度為HBTSS提供8920萬美元。
2020財年NDAA(P.L. 116-92)第1682條要求導彈防御局局長 "開發一個高超音速和彈道導彈跟蹤空間傳感器有效載荷"。2021財年NDAA(P.L. 116-283)第1645條確認,MDA局長與SDA局長協調,負責開發和采購傳感器有效載荷,"至少到2022財年"。第1645節還要求最遲在2023年12月31日開始對傳感器有效載荷進行在軌測試,并在 "此后技術上可行的情況下 "盡快將傳感器有效載荷納入SDA更廣泛的天基傳感器架構。最后,2022財年NDA(P.L. 117-81)第1662條禁止MDA主任"[授權]或[承諾]為生產衛星或與此類衛星運行相關的地面系統的記錄計劃提供資金"。如果滿足某些條件,包括確定 "由于技術、成本或進度因素,這種限制會延遲交付可運行的[HBTSS]",空軍負責空間采購和集成的助理部長可以放棄對HBTSS的這種限制。
圖2. NDSA的部分內容
美國防部表示,NDSA的傳輸層旨在將跟蹤層與地面的攔截器和其他武器系統連接起來,將 "加強包括導彈防御在內的若干任務領域"。據國防部稱,SDA已經為運輸層的第1階段授予了三個原型協議,"一個由126個光學相互連接的空間飛行器組成的網狀網絡",將于2024年9月開始發射。運輸層最終將包括一個由大約300-500顆衛星組成的星座。SDA要求在2023財政年度為 "數據傳輸層、傳感器能力和備用位置、導航和計時能力 "提供8.164億美元。
MDA已經探索了一些消除對手高超音速武器的方案,包括攔截導彈、超高速彈丸、定向能武器和電子攻擊系統。2020年1月,MDA發布了一份關于高超音速防御區域滑行階段武器系統攔截器的原型提案要求草案。該計劃旨在 "減少攔截器的關鍵技術和集成風險";然而,據當時的MDA主任喬恩-希爾海軍中將稱,它在2030年代的某個時候才會準備好過渡到開發。MDA轉而將重點轉向較近的解決方案,并在2021年4月啟動了滑翔階段攔截器(GPI),它將與宙斯盾武器系統整合,并在2020年代中期至末期提供高超音速導彈防御能力。洛克希德-馬丁公司、諾斯羅普-格魯曼公司和雷神導彈與防御公司已經獲得了GPI的 "加速概念設計 "階段的合同。
此外,2022財年NDAA(P.L. 117-81)第1664條授予MDA主任 "預算、指導和管理適用于 "高超音速導彈防御的定向能源項目的權力。國防高級研究計劃局(DARPA)也正在進行一項名為 "滑翔破壞者 "的計劃,其目的是 "開發關鍵的組件技術,以支持一種輕型飛行器,用于在非常遠的距離上精確對付高超音速威脅。" DARPA要求在2023財年為 "滑翔破壞者 "提供1830萬美元。總體而言,MDA在2023財年為高超音速防御申請了2.255億美元,低于其2.479億美元的2022財年申請和2.878億美元的撥款。
一些分析家認為,天基傳感層--與跟蹤和瞄準系統相結合以引導高性能攔截器或定向能量武器--理論上可以提供防御高超音速武器的可行選擇。2019年導彈防御審查報告指出,"這種傳感器利用了從空間可看到的大面積,以改善跟蹤,并可能瞄準先進的威脅,包括高超音速[武器]。" 其他分析家對高超音速武器防御的可負擔性、技術可行性和/或效用提出質疑。此外,一些分析家認為,美國目前的指揮和控制架構將無法 "快速處理數據,以應對和消除即將到來的高超音速威脅"。
一些分析家還對目前SDA和MDA在高超音速導彈防御方面的分工提出質疑。SDA主任Tournear此前曾對這兩個機構之間可能存在冗余的批評作出回應,稱兩者都向負責研究和工程的國防部副部長報告。然而,從2022年10月1日起,SDA將改為向負責采購和整合的空軍助理部長報告。國會可以監督這種新的報告結構對效率和效能的影響。
加快對高超音速導彈防御方案的研究是否必要且在技術上可行?高超音速導彈防御方案的技術成熟度是否值得目前的資金水平?
SDA和MDA是如何在高超音速導彈防御的各種要素上進行合作的?它們目前的作用是增加還是減少了成本以及技術發展的速度和效率?
國防部是否具備執行高超音速導彈防御所需的能力,如適當的指揮和控制架構?
小型無人駕駛飛機系統(sUAS)的指數式增長為美國防部帶來了新的風險。技術趨勢正極大地改變著小型無人機系統的合法應用,同時也使它們成為國家行為者、非國家行為者和犯罪分子手中日益強大的武器。如果被疏忽或魯莽的操作者控制,小型無人機系統也可能對美國防部在空中、陸地和海洋領域的行動構成危害。越來越多的 sUAS 將與美國防部飛機共享天空,此外美國對手可能在美國防部設施上空運行,在此環境下美國防部必須保護和保衛人員、設施和資產。
為了應對這一挑戰,美國防部最初強調部署和使用政府和商業建造的物資,以解決無人機系統帶來的直接風險;然而,這導致了許多非整合的、多余的解決方案。雖然最初的方法解決了近期的需求,但它也帶來了挑戰,使美國防部跟上不斷變化問題的能力變得復雜。為了應對這些挑戰,美國防部需要一個全局性的戰略來應對無人機系統的危害和威脅。
2019年11月,美國防部長指定陸軍部長(SECARMY)為國防部反小型無人機系統(C-sUAS,無人機1、2、3組)的執行機構(EA)。作為執行機構,SECARMY建立了C-sUAS聯合辦公室(JCO),該辦公室將領導、同步和指導C-sUAS活動,以促進整個部門的統一努力。
美國防部的C-sUAS戰略提供了一個框架,以解決國土、東道國和應急地點的sUAS從危險到威脅的全過程。國防部的利益相關者將合作實現三個戰略目標:(1)通過創新和合作加強聯合部隊,以保護國土、東道國和應急地點的國防部人員、資產和設施;(2)開發物資和非物資解決方案,以促進國防部任務的安全和可靠執行,并剝奪對手阻礙實現目標的能力;以及(3)建立和擴大美國與盟友和合作伙伴的關系,保護其在國內外的利益。
美國防部將通過重點關注三個方面的工作來實現這些目標:準備好部隊;保衛部隊;和建立團隊。為了準備好部隊,國防部將最大限度地提高現有的C-sUAS能力,并使用基于風險的方法來指導高效和快速地開發一套物質和非物質解決方案,以滿足新的需求。為了保衛部隊,國防部將協調以DOTMLPF-P考慮為基礎的聯合能力的交付,并同步發展作戰概念和理論。最后,作為全球首選的軍事伙伴,國防部將通過利用其現有的關系來建設團隊,建立新的伙伴關系,并擴大信息共享,以應對新的挑戰。
通過實施這一戰略,美國防部將成功地應對在美國本土、東道國和應急地點出現的無人機系統威脅所帶來的挑戰。在這些不同操作環境中的指揮官將擁有他們需要的解決方案,以保護國防部人員、設施、資產和任務免受當前和未來的無人機系統威脅。
2022年6月15日,英國國防部在倫敦科技周人工智能峰會上發布了《國防人工智能戰略》,旨在“雄心勃勃、安全和負責任地”使用人工智能的戰略和相關政策。本戰略支持創建新的國防人工智能中心(DAIC),以提供前沿技術樞紐,支撐英軍使用和創新相關技術。本戰略概述了以下內容:一是在國防中使用人工智能的新倫理原則;二是人工智能在國防部加強安全和現代化的地位和應用;三是考慮通過人工智能研究、開發和實驗,通過新概念和尖端技術徹底改變武裝技術能力,并有效、高效、可信地向戰場交付最新裝備。該戰略將將成為英國人工智能戰略的關鍵要素,并加強國防在政府層面通過科學和技術獲取戰略優勢的核心地位。
圖 英國國防部發布《國防人工智能戰略》
(本文根據原文編譯整理,僅供交流參考,觀點不代表本機構立場。)
英國國防部人工智能戰略的愿景是:以英國規模為標準,成為世界上最有效、最高效、最可信和最具影響的國防組織:
有效——提供戰場制勝能力和支持,以及英國與盟友關于人工智能生態系統合作的能力;
高效——通過創新使用技術交付能力,進行作戰并實現生產力效應;
可信——基于人工智能系統的安全性和可靠性受到公眾、盟友和人民的信任,根據英國核心價值觀合法合規地使用人工智能;
影響——積極參與合作和引領人工智能技術的全球發展和管理趨勢;
二**、背景和必要性******
英國國防部《綜合評估(2021)》強調指出,國家在人工智能領域的卓越表現是確保英國在2030年前成為“科技超級大國”的核心。英國國防部《國家人工智能戰略(2021年)》指出,人工智能在改寫整個行業的規則、推動經濟大幅增長和改變生活的所有領域方面具有巨大潛力。英國國防部《綜合作戰概念 (2020年) 》描述了無處不在的信息和快速的技術變革如何改變了戰爭的性質。在軍事作戰的各個領域,沖突正變得愈發復雜。新技術產生大量數據,解鎖新的威脅和漏洞,并通過如蜂群無人機、高速武器和先進網絡攻擊等下一代先進能力擴大潛在攻擊的規模。
人工智能技術以及其影響可能會極大地縮短決策時間,使人類理解負擔加重,而且這些在現代戰場中需要快速做出反應。正如《國防司令部文件(2021)》所指出的,“未來沖突的勝負可能取決于所采用人工智能解決方案的速度和效率”。因此信息作戰變得越來越重要。簡而言之,當代國防正在發生一場根本性的劇變,與人工智能相關的戰略競爭正在加劇,因此必須迅速、主動和全面應對。
本戰略闡述了英國將如何應對這一重大戰略挑戰,其應該引起英國國防部的重視,并參與部隊發展和國防轉型,英國國防部需要明確其機構與人工智能相關的要素并采取相應行動,以在后續執行和交付方面發揮關鍵作用。
三、發展途徑
**一是英國國防部需要轉變為“人工智能就緒”的組織。**具體措施是:1)推動文化、技能和政策變革,培訓領導人,提高人員技能,并加強國防人工智能和自主部門的組織能力;2)創建國防人工智能技能框架和新的人工智能職業發展和晉升路徑;3)將數據視為關鍵戰略資產進行管理和應用,建設新的數字主干網絡和國防人工智能中心。
**二是在速度和規模上采用和利用人工智能,以獲得防御優勢。**具體措施是:1)將人工智能視為能力戰略和部隊發展過程中戰略優勢的關鍵來源;2)短期路線采用成熟的數據科學、機器學習和先進的計算統計技術提升效果和生產力,長期路線進行尖端人工智能技術研發;3)采用多學科多技術將人類認知、創造力和責任與機器速度分析能力相結合以評估人工智能系統的脆弱性和威脅;4)與盟友和伙伴密切合作開發創新能力解決方案以應對共同的挑戰。
**三是推動和支持英國國防和安全人工智能生態系統。**具體措施是:1)通過英國工業和學術人工智能的雄厚基礎以及政府的支持建立信心并明確要求;2)視人工智能生態系統為戰略資產,消除行業壁壘,建立更具活力和一體化的伙伴關系;3)促進行業聯系建立新的國防和國家安全人工智能網絡,促進人才交流和共創,鼓勵業界投資國防相關的人工智能研發,并簡化國防數據和資產的獲取。4)促進中小企業,使監管方法現代化,支持業務增長并最大限度地利用國防人工智能相關知識產權促進相關技術商業化。
**四是塑造全球人工智能發展,以促進安全、穩定和民主價值觀。**具體措施是:1)按照英國的目標和價值觀塑造人工智能的發展,促進倫理方法,并影響符合民主價值觀的全球規范和標準;2)促進安全與穩定,確保英國的技術進步得到適當保護,同時探索建立信心和將軍事人工智能使用風險降至最低的機制;3)考慮可能出現的極端甚至事關生存的風險,并積極與盟友和合作伙伴接觸,制定未來的安全政策,尋求建立對話,以降低戰略錯誤、誤解和誤判的風險。
四、優先效果
通過采用人工智能技術實現本戰略目標,使英國武裝部隊實現現代化,并迅速從工業時代的聯合部隊過渡到敏捷信息時代的綜合部隊,國防部將受益于效率和生產率的提高,其期望的優先效果如下:
決策優勢:通過更充足、更分散的決策制定和基于威脅的機器快速響應,提高作戰節奏和靈活性。
效能:通過智能自主提高靈活性、效能和可用性。
解鎖新能力:通過開發新的作戰方式確保作戰優勢,增強軍事效果,保護人民免受傷害。
武裝部隊:減輕部隊負擔,并將人類決策集中在基于獨創性、背景思維和判斷力的高價值職能上。
五、戰略綜述總結****
**六、**結束語
人工智能必須成為未來必不可少的技術,其也促使著英國國防部改變對現代技術的看法,調整其技術方向和戰略需求,全面擁抱世界領先的人工智能解決方案和能力,推進其國防業務中觀念、文化、規劃和交付方面的持久變化,并將其作為國防戰略融入國防領域,以確保英國軍隊成為敏捷信息時代的綜合部隊。
編譯:船の心
END
世界軍事電子領域2021年度十大進展