與俄羅斯的軍事理論一致,俄羅斯軍隊在烏克蘭的情報、監視和偵察行動中廣泛使用無人駕駛飛行器(UAV)。這使得它們能夠在炮擊、反炮擊和精確打擊任務中發揮突出作用。
雖然ISR無人機在俄羅斯軍隊的大部分目標定位過程中發揮了核心作用,但似乎反應速度很慢,使其在打擊移動目標方面面臨挑戰。
探測和瞄準時間的滯后突出了俄羅斯武庫中缺乏軍事級別的無機組人員作戰飛行器(UCAVs)。這些系統將使探測到殺傷的時間更快。雖然俄羅斯軍方顯然正在對這些系統進行投資,這一點從戰前的軍事公告中可以看出,它們不可能很快出現在戰場上。
商業無人機在俄烏戰爭中嶄露頭角,以解決緊迫的ISR需求,并充當初級的閑置彈藥。俄羅斯軍方和領導層在接受無人機的作用方面進展緩慢,但現在正在鼓勵俄羅斯部隊使用這些無人機。
盡管承認這些無人機的重要性,但俄羅斯軍事工業綜合體在生產俄羅斯部隊所需的大量無人機方面一直進展緩慢。一些生產的缺乏可能來自于國內能力的缺乏,組織間的競爭和缺乏溝通,以及俄羅斯中央政府在這個問題上缺乏領導。
解決商用無人機短缺問題的一個新出現的辦法是,俄羅斯國內有一些團體正在為俄羅斯部隊提供無人機和無人機零部件,并在如何在軍事行動中整合和使用商用無人機方面充當思想領袖。
使用無人機的戰術、技術和程序(TTPs)已經通過戰場上的經驗得到發展。對俄羅斯和烏克蘭國內團體使用無人機的觀察,促使了為俄羅斯士兵提供無人機使用的標準化培訓和TTP的倡議。
在許多方面,裝有彈藥的廉價商用無人機在使用和損失率方面變得更像彈藥;許多無人機被視為對軍事地點和平臺造成損害的消耗性、一次性使用的平臺。這種使用的額外效果是使它們成為防空系統的昂貴目標,在保護軍事單位和關鍵基礎設施之間產生了潛在的烏克蘭防空就業妥協。
為了解決其軍事無人機的挑戰,俄羅斯人正在廣泛地使用伊朗生產的軍用無人機。這些無人機具有數百公里的射程和抗干擾系統,已被證明能有效瞄準烏克蘭軍事平臺和關鍵基礎設施。
圖1. 俄羅斯的偵察火力和偵察打擊概念
圖2. 俄羅斯偵察-射擊和偵察-打擊概念
烏克蘭戰爭將自主性和人工智能(AI)的問題推到了前線,交戰雙方都在爭取并實際利用不同程度的AI和自主行動。在撰寫本章時(2023年春),俄羅斯軍方已經展示了被認為是 "自主 "的有限范圍的地面武器和系統。同樣,由于一些經濟、工業和軍事因素,俄羅斯在軍事上對人工智能的所謂應用要么非常有限,要么沒有像他們的烏克蘭對手那樣大規模利用。
在這場戰爭中,到目前為止,地面車輛的自主性主要限于遙控系統,這首先是由于俄羅斯軍隊開發這種技術的方法和能力,以及烏克蘭非常復雜的戰斗空間,充滿了反措施。到2023年5月,還沒有一個在直接戰斗中使用的實際地面自主系統的例子,盡管一些公開來源的數據表明,某些類型的無人駕駛地面車輛(UGVs)可能已經被利用了。本章將回顧俄羅斯利用UGVs作為軍事資產的概念和方法,并著眼于在烏克蘭的部署。鑒于正在進行的敵對行動,在本章付印時,其中所包含的一些信息可能已經過時,在這種情況下,本稿應被視為研究俄羅斯軍事自主權和人工智能研究、開發、測試和評估的狀態和性質的分析文獻的一部分。
圖:Marker UGV的履帶式版本的前視圖。 資料來源:俄羅斯新聞社
本章將集中討論影響俄羅斯軍方如何在戰斗中構想UGV應用的最新發展。這方面的合作得到了一些俄羅斯政府部門、辦公室和倡議的推動和幫助,這些部門和辦公室在過去幾十年里一直在指導軍隊在自主性和機器人方面的想法和發展。迄今為止,最具影響力的發展之一是國防部(MOD)在2022年8月成立了人工智能主要部門。[1]其職責是作為軍隊研發生態系統中的主要人工智能節點,負責整個部隊的人工智能使用和實施,大致相當于美國國防部的JAIC(聯合人工智能中心)。雖然整個國防部機構已經在進行多種自主性和人工智能工作,但這個人工智能部門可能會管理俄羅斯軍隊迄今為止的技術、工作和經驗教訓,以及投資于現成系統、產品和武器的資金。
事實上,俄羅斯國家媒體證實,該部門正在利用在烏克蘭獲得的經驗來提高其武器的有效性,盡管沒有詳細說明如何實現。 [2] 該部門新任命的主任瓦西里-葉利斯特拉托夫證實,人工智能技術被用于俄羅斯的高精度武器[3] ,作為地面、空中和海上系統的交叉技術。 [4] 葉利斯特拉托夫指出,未來的戰爭將是機器的戰爭,他強調了人類出環的目標,以最終最大限度地減少人類的損失。 [5] 由于這種情緒在俄羅斯軍隊中很普遍[6],國防部至今沒有公開說明它打算如何從今天人類密集的戰斗中過渡到人類在戰斗中的作用越來越小,最終消失的環境。
圖:在俄羅斯冬季測試期間的Nerehta UGV。 資料來源:俄羅斯國防工業高級研究項目基金會
另一個揭示國防部設想的自主權的最新官方發展是 "俄羅斯武裝部隊在開發和使用人工智能技術的武器和系統方面的活動概念"(AI概念),該文件于2022年7月首次公布,然后于2023年3月在聯合國公布。[7] 這份公開文件有效地將人在回路中作為當前的指導性權威,例如需要保持人類對軍事機器的控制,以堅持遵守現行國際法準則。 [8] 這份文件堅持認為,應通過限制目標類型、行動持續時間、地理范圍和使用規模等方式進行這種控制;接納成功掌握負責任地使用人工智能武器的程序的人擔任管理和控制角色;并確保人類對獨立軍事元素和產品的生產過程進行控制。該文件指出,使用具有人工智能技術的武器系統的責任在于為這種武器分配任務并下達使用命令的官員。[9] 《概念》還指示,在人工智能武器的整個生命周期內,人類應繼續對開發和使用人工智能武器的決定負責,并根據適用的國際法準則,包括確保在負責任的指揮和控制(C2)鏈中操作這種系統。
這兩項官方發展指向一個不斷發展的概念,它建立在國防部2014年啟動的 "到2025年創建前瞻性軍事機器人 "的分類目標計劃之上,作為空中、地面和海上機器人發展的主要路線圖。 [11] 為了增強這一進程,國防部還制定了到2030年的軍事機器人使用概念。 [12] 上述舉措的一個主要考慮和背景是,俄羅斯在入侵烏克蘭的過程中花費了大量人力、物力和技術,強調開發和使用由人類直接或遙控操作的武器和系統。然而,國防部對人工智能和自主性的審議往往包括關于這種技術作為最終的、不可避免的或有限的人類替代品的演變程度的辯論。
圖;在俄羅斯展出的Uran-9 UGV。 資料來源:俄羅斯國防部
最近在國防部出版的《軍事思想》(Voennaya Mysl')中的這樣一個討論,其內容針對現役和退役的軍事/安全專業人士,指出人工智能作為一種計算機現象并不具備人的智力。[13]文章特別指出,智力化(類似人類的人工智能表現)和自動化(有限的預先分配的任務集)之間的主要區別是計算機在具有重大不確定性的條件下,根據異質和不完整的信息,經常變化的情況,包括編程算法以外的情況做出決定的能力。
這個特別的討論指出,如果人工智能有能力在各種和快速變化的情況下以類似于人類的方式做出決定,[14]那么關鍵點應該是系統獨立分析數據、做出決定并實施,而不需要與人類達成一致,無論是操作員、所有者還是程序員。[15]一個被賦予這種人工智能的軍事系統理論上應該比只是一個簡單的自動化技術設備更獨立,有能力根據持續的信息分析得出結論并做出決定。
更具體到UGV的概念,一些俄羅斯軍事學者認為,由于車輛C2的自主性,提高智能化程度應該逐步進行。[17]這種活動將逐步減少操作者在管理UGV方面的作用,授權各種行動,如使用武器的程序或到指定地點的路線。考慮到人類決策者能力的心理、精神和其他限制,以及目前自動化在決策中的作用不大,俄羅斯國防部研究人員認為[19]越來越需要使用 "智能 "系統來規劃和管理日常和戰斗活動,將非結構化數據轉化為可立即使用的知識。在他們的審議中,目標設定目前[20]只是人類的特權,但由于人工智能系統的可擴展性越來越強,轉移到它們身上的'人類'功能的數量也可能增加。
這一點和類似的俄羅斯軍事辯論指出,人工智能有可能進行自我學習和適應,通過外部條件或刺激改變其算法以達到預期的結果。[21]潛在的擔憂是,這樣的軍事系統可以通過自我編程獨立地改變和改進最初嵌入其中的軟件,因此解決了在最初創建這一特定系統時沒有預見的問題。[22]很可能國防部的人工智能概念最終被公布,以解決這種擔憂,將人類的責任分配給尚不清楚的一套AI軍事發展。
俄羅斯軍事學者和專家也在努力了解人工智能如何模擬人類指揮官在戰斗中的決策。據國防部的一些人說,神經網絡訓練[23]是在受專家知識以及官方文件和手冊中的信息量限制的樣本上進行的,從而得出結論,人工智能將無法復制實際的人類思維。目前的這種訓練水平會導致人工智能采用的解決方案不會超出訓練樣本本身的界限。同時,在關鍵和緊張的情況下,通常與人類思維相關的巧妙、機智、創造性和高風險的解決方案將被忽視,或者干脆不被學習[24] 。
圖:測試中的Marker輪式版本。 資料來源:俄羅斯新聞社
這意味著,在戰場上可能會出現這樣的情況[25],人工智能與人類指揮官不同,無法做出實際的 "智能 "決定。在國防部看來,人類作為人工神經網絡的'生物原型',在其一生中在內部和外部因素的持續影響下得出[26] 知識。正是這種大量的特定條件和行動--即整個一生的經驗--"原則上不適合任何計算機程序"[27]:
除此以外,還有許多與現代戰斗有關的其他標準,如在烏克蘭發生的戰斗。[28]其中一些問題可以通過不斷的訓練和通過日益復雜的人工智能學習模塊更新數據集來緩解,但UGV完全模仿人類的直觀行為可能是不確定和不可能的。
因此,如果人類的經驗是任何先進的智力系統都無法復制的因素,那么人工智能的能力仍然有限,即使它可以提供快速和精確的計算和結論。這種將人工智能作為輔助人類的決策工具的概念是今天整個俄羅斯國防部闡述的一個關鍵原則,盡管在整個國家的軍事力量中參與了關于更多未來能力的討論。展望未來,國防部的優先事項包括[30]將人工智能元素引入無人機控制系統、蜂群開發、人-無人機組隊(MUM-T),以及將這些系統與有人駕駛飛機整合到一個共同的操作環境中。據稱,俄羅斯軍事工業和服務部門正在進行人工智能測試,以實現多種地面機器人系統[31]。[32]尚不清楚烏克蘭戰爭在多大程度上影響了這些優先事項,但目前沒有跡象表明國防部正在偏離這些長期計劃。
截至2023年,俄羅斯軍事開發者已經創造了多種戰斗和支持型UGV系統,包括Platforma-M、Nerehta、Soratnik、Kungas、Vihr、Shturm、Marker、Uran-6、Uran-9、Prokhod、Scarab和Scorpion,僅舉幾例。到2023年5月,其中一些已經作為遙控系統在烏克蘭使用,操作者可以牢牢控制并相對接近UGV本身。2022年7月,俄羅斯軍方在烏克蘭頓巴斯地區測試了'Prohod-1'排雷UGV,以清除地雷和未爆彈藥(UXO)。[33] 俄羅斯國防部還指出,Prohod-1與Uran-6一起在敘利亞測試。[34] 俄羅斯軍方工兵在烏克蘭使用'Kobra-1600'UGV進行ISR和探測未爆地雷、導彈碎片和簡易爆炸裝置。俄羅斯軍方還使用Uran-6排雷車在頓巴斯和烏克蘭南部清除大面積的未爆彈藥[35] 。
圖;在俄羅斯測試期間的Kungas UGV家族。 資料來源:Zvezda電視臺
2022年4月,俄羅斯承諾開始對主要為城市作戰而設計的Shturm重型攻擊機器人進行實彈測試,該機器人是在T-72的基礎上創建的。[36]鑒于缺乏后續媒體報道,不清楚涉及用125毫米炮向目標開火的測試是否真的進行了。上面提到的大多數UGV項目也是如此--在對Kungas、Vihr、Nerehta和Soratnik UGVs進行初步測試后,它們要么被指定為后續設計的測試平臺,要么俄羅斯媒體對其繼續開發保持沉默。就目前而言,俄羅斯在入侵烏克蘭前開發戰斗型UGV所產生的最大問題是它們在當前戰爭中沒有進入前線作戰。
這種缺席很可能是由2018年在敘利亞進行的Uran-9 UGV壓力測試所決定的。在對Uran-9的失敗進行綜合分析后,俄羅斯國防部表示,在未來10-15年內,一次性的、最好是固定的UGV使用可能是最可行的運用方式。目前這一代UGV的最終作戰任務是作為其他系統、部隊和單位的補充而被消耗掉。[38]試圖找回受損或被摧毀的UGV的后勤和人力密集型困難應該超過其生產和開發成本。因此,烏蘭-9之后的國防部指令提出,這種戰斗車輛應與其他軍事編隊一起使用,而決不能單獨使用,因為它們的故障會對軍事任務的速度和效果產生負面影響。[39] 2019-2020年,俄羅斯軍隊接收了數量有限的烏蘭-9UGV,據推測是為了測試和評估,但這可能是由于烏克蘭戰爭的人力和物質資源分配而被推遲了[40] 。
圖:2019年5月9日在莫斯科閱兵前的烏蘭-9UGVs 資料來源:俄羅斯新聞社
俄羅斯國防部對作戰UGV的愿望清單包括自主性,以加快決策速度,特別是在快速變化的城市作戰環境中。 [41] 一些駐俄羅斯的軍事專家認為,根據目前人工智能技術的發展,能夠自行尋找目標的完全自主作戰系統可能在幾十年后出現。 [42] 無人駕駛和自主地面作戰的關鍵特征應包括最大限度的統一性、模塊化、多功能性、與不同系統的兼容性,以及融入現有和未來軍事編隊的能力。[43] 這種平臺應能在混合群或不同地面和空中飛行器群中的UGV之間進行信息交流,包括與有人駕駛的系統,并能抵抗反措施。
2023年2月,俄羅斯的德米特里-羅戈津(Dmitry Rogozin),一位前俄羅斯航天局局長,現在在烏克蘭的頓巴斯地區工作,宣布他已經接收了幾輛'Marker'UGV。 [45] 他承諾開始向車輛的C2模塊上傳目標圖像和戰斗算法,并安裝反坦克武器,以可能對抗西方提供的M1艾布拉姆斯和豹2坦克。 [46] 這標志著戰斗型UGV首次出現在烏克蘭,但仍有疑問,為什么是羅戈津--他現在是一個私人公民--而不是實際的國防部負責這一測試和評估。
圖:輪式Marker UGV在與小型四軸飛行器的測試中。 資料來源:俄羅斯新聞社
俄羅斯的Marker UGV是由先進研究基金會(ARF,類似于俄羅斯的DARPA組織)和俄羅斯主要機器人開發商之一的安卓技術公司聯合開發的。Marker是自主、機器人和人工智能技術的試驗臺,如計算機視覺、通信、導航、自主運動和群體控制。[47] 到2023年初,有幾個履帶式和輪式版本,包括一個偵察UGV[48] ,有一個系留無人機(UAV)的無人機,以更好地進行情報、監視和偵察(ISR)。此外,還有一種戰斗型[49],可以裝備反坦克制導導彈(ATGMs)、自動榴彈發射器(AGLs)、機槍和/或能夠攜帶無人機或游動彈藥的吊艙。馬克爾護衛型配備了日間和紅外攝像機。在2022年2月的入侵之前,"Marker"作為反無人機平臺進行了測試[50],以防御在烏克蘭戰爭中變得非常普遍的小型無人機。還有一個 "Marker"后勤版[51] ,用于貨物運輸和醫療后送。羅戈津的計劃包括用反坦克導彈測試戰斗版,并測試Marker的系留無人機作為偵察平臺,UGV隱藏在烏克蘭潛在的反措施中。
馬克爾的關鍵作用之一是在不確定的環境中協調自主行動,通過深度神經網絡協助車輛決策,在離操作者很遠的地方獨立執行任務[52]。ARF還設想Marker學習人類的語音命令,此前它為MUM-T測試了語音控制技術。馬克爾的技術解決方案,如人工智能、機器視覺和群體控制,可以潛在地擴展到大型坦克或其他無人駕駛的地面車輛的水平,暗示了未來可能的計劃,如果這種UGV在烏克蘭通過了設想的測試[53] 。
圖:在俄羅斯冬季測試期間的Marker輪式版本。 資料來源:RIA Novosti
2021年,Marker的開發者用幾輛UGV進行了一次實驗,這些UGV自行穿越[54]森林地形,前往預先選定的目的地。羅戈津的測試計劃包括Marker應該可以通過數據集區分戰斗中的對手車輛。[55] 目前還不清楚這種數據集是否會來自ARF和/或安卓技術公司,或者羅戈津的組織可以從其他地方獲得它們。有俄羅斯公司正在為軍用無人機的人工智能C2研究類似的圖像識別機制。[56]這一說法涉及神經網絡學習算法,以在各種環境條件下識別北約軍事設備,包括短的曝光時間。
目前還不清楚羅戈津的實驗是否會涉及:
可能Marker ISR版本可以最好地適用于烏克蘭。這將涉及到UGV發射一個系留的無人機,該無人機通過電源線運行到150米的高度,同時它位于掩體后面以避免被發現,允許車輛 "看到 "15-20公里,作為提供關鍵戰場觀察和態勢感知解決方案的一部分。 [58] 如果聲稱的兩項測試都不成功,UGV可以被用作挖掘的固定炮臺,俄羅斯國防部對Uran-9在敘利亞的性能審查表明這是一種合理的策略。
圖:在俄羅斯測試期間的跟蹤Marker UGV 資料來源:Rusandroid,通過維基共享資源
在俄羅斯軍隊在烏克蘭的災難性表現之后,一些俄羅斯軍事評論家提出了可能改善坦克和地面作戰的想法。2022年6月,備受尊敬的俄羅斯《祖國兵工廠》(Arsenal Otechestva)雜志的主編維克多-穆拉霍夫斯基提出,改善坦克性能的主要領域是態勢感知和C2。[59] 穆拉霍夫斯基建議為坦克配備微型無人機,這些無人機將在視線范圍內運行,最長可達4-5公里,在對手地面部隊往往集中的范圍,以更準確地引導坦克炮彈到達目標并避免被發現。 [60]可能是受到入侵開始幾個月俄羅斯坦克乘員重大損失的影響,穆拉霍夫斯基指出,坦克內部戰斗過程的逐步自動化和機器人化以及乘員的減少是坦克戰的另一個未來發展方向。 [61] 穆拉霍夫斯基認為,在不久的將來,由有乘員的坦克和無乘員的車輛組成的混合編隊可能會出現在戰場上。[62] 在這種情況下,遙控機器人坦克可以成為前線進攻梯隊,進行偵察,提供安全,并執行其他任務,以取代今天的有人駕駛的坦克。
圖:在俄羅斯測試期間的Uran-9 UGV。 資料來源:俄羅斯國防部
雖然在敘利亞,"烏蘭-9 "未能發揮穆拉霍夫斯基為未來戰斗機器規定的作用,但考慮到烏克蘭戰場的復雜性,以及包括大量用于發現目標和偵察的商業無人機在內的眾多對抗措施的存在,"Marker"可以再次嘗試證明這種作用首先在技術上是否是可行的。其他俄羅斯國防部UGV提案指出了一個在MUM-T模式下工作的半自動控制系統。在這種設想中,戰斗UGV在步兵之間移動,它的路線可以由最近的戰士用語音命令來糾正。[63] 戰斗UGV也可以在步兵前面移動,關注鄰近士兵的動向。
俄羅斯軍事專家正在考慮其他的UGV概念和戰術,比如設想由輕型和重型UGV組成的小組與無人機一起攻打城市目標。這種團隊合作包括ISR和打擊單位,以發現對手的武器和防御,然后是由四旋翼飛機和輕型無人機組成的空中偵察和作戰無人機組,使用制導彈藥對敵人進行打擊。中型和輕型UGV以壓制火力掩護進攻部隊,打擊建筑物或防御結構中的敵人射擊位置。如果對手被證明是有彈性的,則將帶有炸藥的遙控平臺送至目標并引爆。[68] 之后,摩托化步槍和突擊部隊完全占領目標區域。
這種UGV-UAV團隊的概念有可能在城市作戰環境之外應用,在打擊同行對手的部隊和削弱他們的能力時,越來越多地使用無人駕駛的地面資產與其他武器系統協同行動。這種情況下設想的UGV有些是遙控的,有些是半自動的,有些可以在其任務集的狹窄范圍內完全自主。在入侵烏克蘭之前,俄羅斯國防工業有跡象表明,它實際上傾向于在城市環境中應用重型UGVs。對于類似烏克蘭的戰斗環境,特別值得關注的是基于T-72坦克平臺的Shturm UGV,以及基于BMP-3步兵戰車(IFV)平臺的Vikhr/Udar UGV。
圖;測試中的Udar UGV。 資料來源: Sputnik
俄羅斯大部分UGV開發和測試的一個關鍵問題是缺乏標準化--這是多年前在第一次 "俄羅斯武裝部隊機器人化 "年度會議上發現的一個問題。多個UGV項目被單獨開發和測試,而沒有明確的數據顯示這種測試是否事實上模仿了實際的復雜戰場環境。[71]同樣,對俄羅斯國防工業和俄羅斯高科技公司的國際制裁可能會影響到必要的人工智能和自主技術在現有的幾個UGV例子之外的規模化發展。Marker的開發者聲稱,該UGV將在烏克蘭的試驗結束后進入大規模生產--鑒于俄羅斯在烏克蘭損失了大量的軍用地面車輛,以及國防部需要用更多的現代和現代化設備來補充庫存,這可能是一個重要的成就。[72] 同時,沒有跡象表明軍方早先聲稱購買的烏蘭-9UGV,也許這也是軍工行業在戰爭期間的壓力。
由于在實際戰斗中測試的俄羅斯UGV非常少,很難判斷國防部聲稱的在此類系統中進行人工智能和自主性測試的全部程度和范圍。遙控的UGV在戰爭的這一階段似乎更實用,在某些領土被確保后,用于清除地雷和未爆彈藥。然而,這種使用將操作人員置于不可避免的相對接近車輛的位置,如果UGV的位置被烏克蘭軍隊跟蹤和攻擊,可能會使他們處于危險之中。多年來,"Marker"UGV項目一直是俄羅斯最公開的人工智能和自主性的例子,如今隨著德米特里-羅戈津團隊聲稱的測試,它仍然如此。在烏克蘭進行的這種測試可能為其他車輛的后續試驗提供了可能性。在戰斗中使用UGV而不是人類士兵,正是這種技術存在的原因。俄羅斯軍方和工業界是否能夠迎接挑戰,證明這種技術可以用于戰爭,還有待觀察。
裝有KORD 12.7毫米高射炮的Nerekhta UGV變體。 資料來源:塔斯社
作者:
Samuel Bendett是CNA俄羅斯研究項目的分析師,也是新美國安全中心技術和國家安全項目的兼職高級研究員。之前他在國防大學工作。這里所表達的觀點是他自己的。
俄羅斯對烏克蘭的導彈行動的表現嚴重低于預期。在入侵的早期,俄羅斯低估了其導彈行動的必要規模和努力。此后,俄羅斯多次改變路線,最近一次是在冬季轉而針對烏克蘭電網和民用基礎設施。俄羅斯雜亂無章的導彈運動既反映了內部戰略的失敗,也反映了烏克蘭在入侵前幾天的關鍵性前瞻性思維。俄羅斯早期的失敗也為烏克蘭提供了時間來發展其防空戰略和能力,而這些戰略和能力在很大程度上得益于西方的援助而變得更加有效。本報告對這些和相關的 "導彈戰爭 "動態進行了深入審查。
這份混合型工作文件討論了太空領域如何在正在進行的烏克蘭戰爭中被使用并受到影響。可以說,空間領域在以前的任何沖突中都沒有以如此多變的方式被使用過,因此為西方國家提供了一個重要的學習機會。本文的重點是混合威脅、工具和行為者,它提供了對已實現和預測的影響的全面分析,包括空間領域和其他混合威脅領域之間的聯系。對空間基礎設施的攻擊和混合威脅可以產生非常廣泛的影響,因為現代社會嚴重依賴基于空間的能力。例如,針對衛星系統的系統性網絡攻擊可以阻止信息共享,并對能源和運輸部門造成干擾。有幾個經驗教訓:1)眾包態勢感知的力量已經在戰爭中得到證明。來自平民百姓的信息已被用于支持戰場上的行動。2)俄烏戰爭為基于衛星的技術鋪平了道路,使之成為軍隊和平民百姓都能輕易獲得的日常工具。這場戰爭已經證明,擁有空間能力并不像獲得它們那樣關鍵,正如對一些最重要的商業行為者的審查以及他們的服務在沖突中的使用情況所顯示的那樣。3) 商業空間資產在軍事行動中的使用正在模糊戰爭中軍事和民事行為者之間的界限。4) 衛星技術的發展及其使用也促進了可用于軍事目的的新能力組合。戰爭對空間環境和大量國際空間計劃造成的一個主要威脅是國家間合作精神的退化。這方面的一個明顯的后果是越來越多地通過每個國家自己的國家或區域活動來確保主權的工作。
俄羅斯自2022年2月24日以來對烏克蘭的戰爭被描述為第一場 "兩面空間戰爭"。空間領域已經以一種更加敏捷和靈活的方式被使用,并與其他混合威脅領域相聯系。特別是,商業和私人資源在利用空間領域方面的重要性得到了強調,而國際空間合作也因戰爭而經歷了重大挫折。俄羅斯正在發展反衛星能力以及電子和網絡武器,而西方國家正在重新評估其安全優先事項并制定空間戰略。不斷變化的空間威脅、新的空間現象、雙重用途的能力,以及天基能力對社會重要功能的日益關鍵性,塑造了空間領域的伙伴關系和協作。同時,目前的全球空間治理框架在管理空間活動和空間安全方面是不充分和無效的。這為混合行動留下了機會,并使在空間尋求一致的反措施變得復雜。
混合威脅可被定義為協調和同步的行動,這些行動故意針對民主國家或機構的系統脆弱性,以達到戰略目標并創造預期的效果。行動通常是在多個領域進行的,而且敵對行為者也可以以創造全新的脆弱性為目標。空間領域對敵對行為者來說是一個誘人的目標,因為西方社會對天基系統的依賴比以往任何時候都大。空間領域與空中領域相互連接,這很容易造成連帶效應。天基系統也可以通過地基系統受到干擾和破壞。
混合威脅被認為針對13個不同領域,即基礎設施、經濟、情報、信息、網絡、外交、政治、文化、社會/社會、法律、軍事/國防、空間和行政。影響空間領域的混合威脅工具包括,例如,針對基礎設施的實際行動、創造和利用基礎設施的依賴性、外國直接投資、工業間諜、網絡間諜、網絡行動和電子行動(例如,干擾和欺騙)。利用法律中的門檻、不歸屬、差距和不確定性也是可能的,還可以利用法律規則、程序、機構和論點。作為對混合威脅工具的回應,也可以利用空間領域來創造對混合威脅的復原力,并作為適當反措施的平臺。
這份混合型共同利益工作文件著重于以下研究問題:
1)在俄烏戰爭中,空間領域是如何被使用的?
空間領域是如何與其他混合威脅領域聯系起來的,以及使用了什么樣的工具?
哪些服務已經成為目標,產生了什么樣的影響?
誰是沖突中與空間領域有關的主要行為者?
哪些空間能力已經被用來對付混合威脅?
對混合型歐洲共同體的參與國有什么影響?
本文的結構如下。首先,作者介紹了天基服務以及它們如何在俄烏戰爭中使用。隨后討論了在戰爭中利用空間領域進行混合威脅活動,以及針對混合威脅的反措施。提供了使用空間領域的主要例子,并闡述了與其他混合威脅領域的聯系。還強調了選定的商業行為者和服務的作用。最后,提供了結論和建議。
衛星技術在現代社會中的應用很多,往往是看不見的。衛星是一個重要的基礎設施,使電信、交通、金融系統和能源網絡能夠可靠地運作。例如,衛星提供天氣數據,來自偏遠地區的新聞,以及開車或做運動時的定位服務。典型的衛星服務被分為四個主要領域,包括(1)定位、導航和定時(PNT)服務,(2)通信,(3)遙感,以及(4)科學和探索任務,通常旨在探索外層空間,與前三類相比,主要是為了支持地球上的生命。
軍事衛星服務包括衛星通信和PNT這樣的服務。監測能力用于以下服務:(1)導彈預警系統,(2)環境和天氣信息,以及(3)情報、監視和偵察(ISR)。軍事空間行動還包括將衛星發射到軌道上并操作它們,以及了解空間態勢。后者包括空間氣象服務,對衛星和其他空間物體運動的探測和建模,以了解對手能看到什么和做什么,以及探測對衛星的威脅(如空間碎片或導彈)的能力。空間技術是一項重要的輔助技術,通過提高部隊的機動性、協調性和行動的準確性,為提高部隊的表現提供了手段。因此,空間沖突被Szymanski定義為 "所有關于拒絕衛星對地球上的軍事力量或平民的支持--不是簡單地為了破壞而消除衛星系統"。
自俄烏戰爭開始以來,基于空間的服務在戰爭中發揮了不可或缺的作用。俄羅斯入侵烏克蘭的影響已經擴散到空間領域,影響了國際空間合作和空間服務的使用方式。所有上述能力都被積極利用,商業公司在支持軍事行動和民用需求方面發揮了越來越重要的作用。諸如HIMARS這樣的GPS制導武器已經被用來非常精確地打擊目標。基于衛星的監測已使戰場可能成為歷史上最透明的戰場。在戰爭中利用空間并不意味著你需要擁有自己的衛星。正如在俄烏戰爭中所證明的那樣,人們可以利用公共和商業衛星,以及盟友提供的服務。空間活動已經變得越來越商業化,今天90%以上的發射都是商業衛星。截至今天,所有軍隊都采用商業衛星服務作為其行動的一部分。烏克蘭部隊在其行動中使用了來自Starlink等公司的服務。衛星技術的一個重要用途是通過分享俄羅斯軍事車隊、建筑、飛機部署和其他關鍵事件的衛星圖像,在全球提高公眾對烏克蘭局勢的認識。這也突出了空間在情報和信息領域的重要性,無論是對于戰爭中的侵略者還是防御者。
空間領域的軍事存在和行動在未來可能最終擴展到摧毀天基基礎設施。俄羅斯已經展示了這種能力,在2021年11月的反衛星導彈試驗中拆毀了一顆衛星。可以說,最重要的太空目標將是直接向遠程軌道上的其他衛星轉發數據和指令的衛星,使它們成為關鍵太空系統的扼制點。對于沒有廣泛的世界性衛星地面控制站的國家來說,這一點尤其如此。然而,實際的太空戰將是最后的邊界,因為沒有人愿意摧毀或冒險使用太空資產的能力。這可能是不理想的后果,因為太空中的爆炸會產生大量的空間碎片,幾乎可以在任何地方危及空間安全和衛星服務。
到目前為止,大多數可以針對空間領域的混合威脅工具利用了空間資產與其他領域的聯系。空間領域以前被視為與軍事/國防、經濟、基礎設施、信息和情報領域密切相關。然而,來自烏克蘭的證據揭示了與所有其他混合威脅領域的有意義的聯系。空間技術和空間環境容易受到混合威脅,特別是在網絡領域。
衛星系統有與平臺及其安全有關的網絡安全漏洞,地面基礎設施的接口,以及竊取和破壞數據,甚至關閉系統的可能性。與衛星系統有關的安全威脅,重點是衛星通信,最近已經被確認,有一些威脅涉及任何類型的衛星系統。干擾可以影響空間和地面資產。現代衛星的可編程性使得更新軌道上的衛星可以執行新的操作,這就為惡意的應用程序上傳到衛星上打開了大門。
與俄烏戰爭有關的一個例子是俄羅斯對Viasat衛星(KA-SAT)網絡的網絡攻擊,使烏克蘭的調制解調器無法運行,導致整個歐洲的組織出現了數千次中斷。該事件發生在入侵開始之前,大大影響了通信和共享態勢感知數據的能力。地面入侵者利用一個錯誤的配置進入衛星運營商的管理系統,然后指示大量的住宅衛星調制解調器從網絡中退出。該事件不僅顯示了衛星系統的脆弱性,而且還揭示了如果將具有安全弱點和漏洞的技術整合在一起,集成系統將具有更高的脆弱性。因此,在整合地面和衛星系統共同運作時,必須創建網絡原生設計,也就是說,從一開始就考慮到網絡問題。
俄烏戰爭已經廣泛表明,空間領域影響到其他混合威脅領域,既為惡意行為者提供工具,又為建立抵御威脅的能力提供資源。與所有混合威脅領域都有聯系。例如,大型衛星群可以作為一種替代性基礎設施,提供通信和PNT服務。在經濟領域,無法使用俄羅斯的發射能力在全球范圍內對商業衛星公司產生了影響,烏克蘭的航天工業在很大程度上被禁用。由于沖突期間對商業能力的使用增加,俄羅斯已經聲稱私人空間資產是戰爭中的合法目標,影響發生在法律領域。表1總結了空間和其他混合威脅領域之間的初步聯系。
表1. 俄烏戰爭中空間和其他混合威脅領域之間的聯系
混合威脅領域 | 與混合威脅和工具的聯系/影響 | 與應對混合威脅的聯系 |
---|---|---|
基礎設施 | 衛星技術是能源、運輸和通信網絡等關鍵基礎設施的關鍵推動因素。 | 如果地面基礎設施被破壞,像Starlink這樣的大型衛星群可以提供一個替代的通信和PNT系統。 |
賽博 | 對衛星網絡(如Viasat)的網絡攻擊可以阻止烏克蘭的通信,并導致整個歐洲組織的服務中斷。俄羅斯正在積極干擾烏克蘭各地的GPS信號。已經有針對Starlink系統的黑客攻擊企圖。 | 空間公司和國家在實施空間系統和確保它們的網絡安全,以及培訓人們以安全的方式操作它們方面投入了更多努力。 |
經濟 | 烏克蘭的航天工業是喪失能力的。由于俄羅斯退出了合作,發射能力受到限制。經濟制裁可以被繞過: 俄羅斯通過盟友和黑市獲得了能力(例如,在無人機制造商大疆暫停在俄羅斯的業務后,俄羅斯仍然可以通過白俄羅斯和伊朗獲得無人機)。 | 私人空間部門通過雙重用途的空間資產找到新的市場。空間優先事項可能在國家和國際合作中被重新評估。人們必須意識到其他國家的投資對一個目標國家的空間基礎設施的影響。 |
軍事/國防 | 天基能力對于戰場上的情報、環境監測、導彈預警和指揮與控制是必不可少的。俄羅斯已經展示了新型武器的威脅,例如摧毀衛星。 | 衛星使我們有可能在危機出現之前就看到大規模的變化。歷史衛星數據可用于分析戰爭前的局勢,并幫助找到避免升級的方法。有必要調整戰略,制定應對新的空間武器和多樣化的空間威脅的方案。新的私營空間公司可以通過更深入的整合和伙伴關系被看作是傳統的軍事承包商。保護商業資產的需求在增長。 |
社會/社會性 | 天基能力可以在危機期間支持社會的重要功能,例如,Starlink確保了烏克蘭的互聯網可用性和通信。公民可以提供資產來支持行動,例如烏克蘭的 "dronations "運動,收集業余和商業用途的無人機;眾籌的ICEYE衛星;以及眾包的局勢意識。 | 眾籌資金用于購買新的衛星以支持行動。眾包促進了防御意愿和心理彈性: 生成軍事裝備的基層行動支持貢獻者的士氣,以及那些在前線的人。 |
(公共)行政管理 | 商業空間能力和信息對烏克蘭各部委很重要。國防部支持公開購買一顆ICEYE衛星。內政部將衛星圖像用于決策和與公民分享信息。 | 衛星提供了與公民聯系的手段,即使在地面基礎設施被破壞的情況下。 |
法律 | 俄羅斯聲稱私人空間資產是戰爭中的合法目標。俄羅斯指出,根據《外層空間條約》,將私人衛星用于軍事目的是挑釁性的,是有問題的。不樂意看到自己的設備被用于軍事目的的私人行為者也會使用法律論據(如無人機制造商大疆,它表示這種使用違反其原則,并有潛在的法律合規問題)。 | 天基能力可以支持歸屬問題,例如提供戰爭罪的證據。 |
情報 | 衛星使情報行動能夠在用其他手段工作非常具有挑戰性的地區進行。 | 衛星可以揭示陸地上的情報行動,探測例如設備和建筑區域。 |
外交 | 俄羅斯已經決定退出國際空間站的合作。在太空中,從俄羅斯延伸出來的國際緊張局勢日益嚴重。失去國際空間站作為一個外交工具和未來科學探索的平臺,對外交關系有重大影響。 | 促進可持續性和和平利用空間的準則、行動和措施應繼續下去,并鼓勵通過外交途徑擺脫危機。 |
政治 | 俄羅斯一直在努力將國際空間站政治化,到目前為止,它是一個純粹的科學合作平臺。其他國家和俄羅斯之間的國際合作被凍結了,預計在很長一段時間內都會如此。 | 俄烏戰爭表明了獲得衛星服務和區域主權的重要性。小國正在學習新的方法,以便在大國進攻時進行操作。例如,臺灣已經表示,如果中國對臺行動,它將建立一個基于衛星的互聯網。歐盟和北約之間的空間合作正在加深。 |
信息 | 俄羅斯已發表挑釁性聲明,稱商業和民用衛星資產成為戰時行動的合法目標。俄羅斯聯邦航天局曾試圖利用國際空間站進行親俄、反烏克蘭的宣傳。航天業有影響力的人,例如埃隆-馬斯克,已經對烏克蘭表示支持并給予指導。 | 衛星數據和高分辨率圖像有助于挑戰虛假信息。衛星被用來提供有關烏克蘭及其附近地區事件的最新信息。圖像在報紙和在線資源中與公眾分享。衛星使烏克蘭人民能夠接收國際信息。例如,遍布全國的Starlink終端提供可靠的信息來源,幫助減少俄羅斯宣傳的影響。 |
文化 | 由于俄羅斯的退出、日益緊張的局勢和對戰略自主權的日益追求,探索和發展空間的合作文化受到威脅。共同的價值觀可以促進區域內或志同道合的盟友之間的合作。 | 未來的空間合作可能會更加基于價值。空間的可持續利用是一個例子。在空間安全方面,尋求志同道合的伙伴進行合作。私人行為者可能必須在文化上對自己進行定位以進行合作。這種轉變可能會使全球空間治理框架的發展更加困難。 |
觀察戰爭期間的活動
如表1所示,空間技術也被積極用于應對混合威脅行動。例如,衛星實現了最新信息和新聞的共享,使烏克蘭的平民和軍事人員了解情況,而不顧地面渠道的信息操作。應對混合威脅的另一個重要因素是國家和領先的商業和公共組織之間的合作,如美國國家航空航天局和歐空局,空間行業有影響力的人一直在指明方向,也提高了人們對開發更好的空間系統的需求。這場戰爭通過政治對話和共同的信息傳遞加深了北約和歐盟之間的合作,為應對外國信息操縱和干擾等各種類型的威脅提供了更好的能力。這種戰略伙伴關系比以往任何時候都更加有力,支持烏克蘭自衛和保護其人民。歐盟的政治和安全委員會與北大西洋理事會之間定期舉行會議,各工作組之間也經常進行交叉匯報。合作的工作范圍包括,例如,在歐盟和北約防務規劃過程中,在需求重疊的地方作出努力。這場戰爭表明,擁有空間能力并不像獲得這些能力那樣關鍵。這一重要的認識可能會進一步推動國際空間合作和私營空間部門的崛起。為此,建立系統冗余和備用系統的重要性可能會被強調。總而言之,通過私有化和多樣化的空間威脅,能夠拒絕獲得空間能力的行為者群體將變得更加多面。
提高空間技術的復原力
這對于確保關鍵的空間技術在未來仍然有用是至關重要的。要回答的問題是如何提高空間技術的復原力并創建網絡防護系統。提高復原力的一個方法是納入冗余和使用幾個系統的可能性。這樣一來,單一系統的故障就不會妨礙通信能力,例如。最近的一個例子表明,行動不應該依賴單一的衛星通信系統,埃隆-馬斯克宣布Starlink衛星不能在克里米亞使用。這種限制對該地區的部隊行動有直接影響,因為如果不使用其他冗余系統,部隊和指揮部之間就無法有效建立聯系。
有多種網絡安全威脅,在過去設計 "舊空間 "系統時沒有得到適當考慮。必須從一開始就把新系統設計成網絡安全的系統,特別是確保地面部分的安全,防止地面的攻擊和漏洞。建議使用強大的認證和訪問控制程序,以增加系統的復原力。此外,有必要積極監測潛在的安全威脅,以便用適當的行動來減輕它們。這可以通過網絡安全操作中心(CSOC)來完成,它結合了監測和決策技術、人力資源管理人員和流程,以實現準確的網絡態勢感知,并積極應對檢測到的威脅。最好的CSOC是專門的設施,網絡安全分析師在那里持續工作,專注于防御戰略網絡上未經授權的活動。它們可以由民族國家或跨國公司建立和經營。在空間領域,歐空局正在資助開發,以確保歐洲層面的運作。然而,仍然需要為此開發更好的工具,培訓在空間領域工作的人,并開發動態頻譜管理機制,以更有效地保護系統免受干擾。
提高空間系統復原力和可持續性的手段包括空間安全和網絡安全,但也包括經濟和環境的角度。至關重要的是避免產生新的空間碎片,并改善空間碎片和威脅探測能力,以確保衛星服務將對未來幾代人保持有用。有必要開發更好的空間交通管理方法,衛星可以利用自動避免碰撞的程序,使它們能夠對威脅作出迅速反應。從俄烏戰爭中也可以看出,國家和空間領域行為者之間應加強進一步合作,并制定規則和措施,確保和平利用空間。
全球行為者
在空間領域有積極的全球行為者,如美國、歐盟、中國、俄羅斯和北約。美國有跨越ISR、GPS和連接的能力,而歐盟有自己的定位和地球觀測的旗艦計劃(伽利略和哥白尼)。歐盟還計劃建立自己的安全連接系統,稱為IRIS,作為一個新的旗艦和一個專門的衛星通信基礎設施。這是歐洲目前最重要的空間計劃,旨在支持關鍵用戶和普通公民。中國擁有北斗定位系統、反衛星(ASAT)導彈能力,即摧毀衛星的手段,以及包括月球車在內的深空任務。俄羅斯在發射器、人類和科學任務以及定位方面有長期經驗。最后,北約自2019年起將空間作為其行動領域,利用空間來支持通信、導航和情報等領域的行動和任務。通過使用衛星,北約及其成員國能夠以更快、更有效和更精確的方式應對危機。
國際合作和發射活動
由于戰爭,俄羅斯已經退出了國際空間合作,這對國際空間業務和發射活動產生了重大影響。俄羅斯已經拒絕為西方國家進一步發射任何衛星。聯盟號火箭在建造和供應國際空間站,以及通過定期助推使空間站保持在軌道上方面發揮了作用。目前正在尋找替代品,幸運的是,例如SpaceX已經展示了其向國際空間站發射宇航員的能力。然而,到目前為止,這些發射在很大程度上影響了商業運作,載人飛行也按計劃實施。盡管如此,戰爭的影響在各種形式的合作中是可見的。最近,俄羅斯宇航員和國際空間站指揮官奧列格-阿爾捷米耶夫在9月28日將空間站的指揮權移交給薩曼莎-克里斯托弗雷蒂時說,"戰爭將在各地結束",她是歐洲國際空間站的第一位女指揮官。戰爭也在催生新的合作形式。中國和俄羅斯宣布合作開發定位系統,將北斗和格洛納斯系統的準確性和可靠性提高到GPS的水平。兩國同意在對方的土地上建立衛星地面站,以提高系統的互操作性。然而,已經很明顯的是,戰爭已經影響了未來許多年內空間產業的基本合作精神。圖1展示了積極參與俄烏戰爭的不同空間行為者的情況概述。
圖1. 俄烏戰爭期間的商業和公共活動以及對國際合作的影響
衛星通信 | 無人機通信和實現無人機打擊;信息共享和反擊錯誤信息;指揮和控制:支持反擊和炮擊;網絡攻擊的目標 |
光學和SAR成像 | 近乎實時的情報和監測:對烏克蘭及周邊地區的大規模態勢感知;眾籌衛星支持軍事;媒體中顯示戰爭恐怖的公共信息;歸屬和指控的證據 |
國際合作 | 俄羅斯退出國際合作;衛星發射能力下降;合作精神減弱;重點轉向支持國家/地區主權的活動;中俄合作開發PNT系統 |
私人公司
私營公司的作用,以及他們提供的服務和設備,從戰爭開始就至關重要。私人行為者的作用可以通過一些關鍵行為者和他們對俄烏戰爭的影響來證明。
SpaceX公司提供了Starlink終端和衛星容量,以支持烏克蘭開展的行動。Starlink已被用于提供連接,以支持反擊或炮擊,并實現從任何地點的縮放通話。這種影響是巨大的,特別是在民用連接、指揮和控制以及情報和態勢感知領域。Starlink連接已被用于監測和協調無人駕駛飛行器,從無人機發送視頻流,并實現無人機的打擊。SpaceX在衛星發射業務中也是一個重要的商業參與者。俄羅斯過去曾發射過許多西方衛星,但由于戰爭,這種活動突然停止。這增加了SpaceX的主導地位,現在它甚至為Starlink在互聯網業務中的競爭對手,如OneWeb,提供發射服務。
Maxar公司正在運營分辨率非常高的衛星。戰爭期間,Maxar和其他商業運營商,如Planet Labs和Pléiades Neo,提供了覆蓋俄羅斯車隊、部隊和機場活動的高質量圖像,這些圖像被新聞界廣泛使用。這些信息在為軍事計劃和公眾對戰爭的看法提供信息方面發揮了關鍵作用。從戰爭一開始,所提供的情報就被用來獲取烏克蘭及其周邊地區的大規模態勢感知數據。圖像顯示了該國境內和附近地區的部隊和車輛的移動情況,并證實了飛機和基礎設施的損壞。使用該數據的一個例子是,首先揭示了6月20日在白俄羅斯靠近烏克蘭邊境的Zjabrovka機場的軍事裝備的堆積,隨后確認了8月10日爆炸對裝備造成的損害。
ICEYE允許烏克蘭武裝部隊以高重訪頻率接收關鍵地點的雷達衛星圖像。與Maxar光學數據不同,合成孔徑雷達(SAR)技術允許透過云層和在夜間成像,為獲得態勢感知數據提供了新的機會。一顆ICEYE衛星是由烏克蘭私人募集的資金購買的。最近有報道說,它在運行的頭兩天檢測到了60多個單位的敵方軍事裝備。因此,俄羅斯軍隊損失的裝甲車價值超過了整個眾籌衛星項目的成本。
烏克蘭的航天工業源遠流長,戰前處于活躍階段,建立了一個不斷增長的私營產業。然而,由于俄羅斯的入侵,它已經被拋入了懷疑之中。許多在初創企業工作的專業人士已經成為士兵。國家空間專業人員希望烏克蘭能夠重新評估空間優先事項,關注新空間時代的安全和技術,隨著私營公司的強勢崛起和小型衛星的使用,并拋棄蘇聯的殘余。然后,一個新的烏克蘭航天工業可以成為烏克蘭安全的基礎,從長遠來看,甚至支持其盟友的空間能力發展。烏克蘭太空專業人士表示,來自埃隆-馬斯克等大人物的公開支持,已經提振了烏克蘭的士氣,并通過指出前進的方向影響了許多組織和政府領導人。如果航天業的領導人與烏克蘭站在一起,這將為在經濟上孤立俄羅斯而努力。
無人機技術相關行為者
無人機在戰爭中發揮了明顯而重要的作用,比迄今為止的任何重大沖突都要大。雙方都使用了數千種不同的空中平臺,包括軍用無人機和小型現成的無人機。像土耳其的Bayraktar這樣的軍用無人機被用于情報行動,以確定敵人的目標,并引導炮火向他們開火。它們在擊沉 "莫斯科 "號軍艦中發揮了作用。小型、廉價的無人機被用來作為神風特攻隊的炸彈,但也被用來發現目標和引導攻擊。作為積極使用無人機的結果,反無人機技術,如用于跟蹤的雷達系統,以及使導航能力失效的定向電磁脈沖,也越來越多地被作為行動的一部分使用。
無人機的使用將許多行為者與戰爭聯系起來。據推測,在西方制裁之后,俄羅斯從伊朗和白俄羅斯以及通過黑市渠道獲得了無人機,而無人機制造商大疆也暫停了在俄羅斯和烏克蘭的商業活動。同時,烏克蘭部署了由普通公民捐贈的業余和商用無人機。
信息領域促進空間的行為者
在與空間有關的信息領域,有影響力的個人的作用是顯而易見的。SpaceX創始人Elon Musk發表了強烈的,甚至是挑釁性的聲明,以獲得對烏克蘭的支持,但也矛盾地強調了由于資金問題,衛星服務可能中斷。在光譜的另一端是時任俄羅斯航天局局長德米特里-羅戈津試圖進行親俄和反烏克蘭的宣傳,并威脅要退出國際空間站合作。法律和道德方面一直是俄羅斯信息活動的一部分(宣布商業衛星為戰爭目標,并指責烏克蘭和西方違反《外層空間條約》)。
信息運動的影響很難評估,但盡管俄羅斯有相反的意圖和嘗試,對信息領域的利用最終使烏克蘭的道路變得更加平坦,因為它使戰爭變得明顯,并使其處于公眾的視野中。烏克蘭從西方國家獲得了驚人的堅實支持。例如,歐盟和五角大樓已經考慮為烏克蘭的星聯衛星網絡提供資金。
自俄烏戰爭開始以來,空間一直發揮著重要作用,軍事力量有效地利用歐洲和美國服務供應商的商業能力來實現其行動。這場戰爭表明,空間領域在戰爭升級之前,即在門檻以下的階段,以及在戰爭期間,都是至關重要的。它在戰爭結束后也是必要的,例如,在評估地區的損害和安全以及為法律歸屬提供證據時。空間領域影響到其他混合威脅領域,既為惡意行為者提供工具,又為建立抵御威脅的復原力提供資源。空間技術和空間環境容易受到混合威脅的影響,特別是在網絡領域,對衛星通信系統的網絡攻擊不僅在烏克蘭而且在其他地區產生了重大影響。
戰爭中的空間領域已經影響到烏克蘭的軍事行動和平民社會的安全。另一方面,民間行為者在天基能力的幫助下,被賦予了支持戰爭的能力。信息領域已經利用天基能力來說明和敘述戰爭。這場戰爭在許多國家產生了巨大的影響,消除了軍事技術的污名。在戰爭之前,有大量的組織根本不想把自己與軍事領域聯系起來,而現在許多商業公司正自豪地介紹他們產品的雙重用途能力。這可能會導致歐盟和北約國家對軍事能力發展的支持增加,因為這些能力被認為可以更廣泛地增強社會的復原力。在戰略防御能力發展項目的工業合作中納入兩用技術的興趣可能會增加。這也將提出政府保護商業資產的意愿和能力問題。
從空間領域的角度來看,沖突的主要行為者包括全球行為者,如美國、俄羅斯、北約和歐盟,但也包括前所未有地增加的私營公司及其空間資產的作用。特別是SpaceX公司,作為通信技術和發射服務的提供者,其全球作用已經增加。在Starlink的幫助下,眾包態勢感知,以及眾籌作為資助空間能力的工具,已經表明個人作為安全行為者在現代社會中的作用越來越大。如果有效利用,這一發展將促進全面安全,并在未來建立復原力。然而,這種類型的授權可能是雙向的,這意味著個人在部署空間能力的惡意活動中的作用可能在未來增長,適當地改變和增加混合威脅的潛力。然而,盡管安全行為者的角色模糊不清,政府和當局的法律責任不會消失。個人可以為安全作出貢獻,但他們不能被視為對確保安全負責,因為只有當局擁有法律規定的管轄權。
戰爭將通過合作形式和環境的變化、空間能力的重新優先化、商業技術和服務的增加以及更多的用途,對空間領域的發展產生長期影響。同時,戰爭增加了區域對戰略自主的努力,例如歐洲實施自己的衛星通信星座的目標。
基于這項研究的初步影響可以歸納為四個關鍵的啟示:
1.眾包態勢感知的力量已經在戰爭中得到了體現。然而,部分不清楚如何驗證眾包數據并防止在決策中納入故意的惡意數據。空間技術在這里可以有相關的用途,例如,用衛星成像來驗證報告的事件。公民在支持行動中的作用越來越大,引起了關于當局的責任和作用的法律問題。
2.俄烏戰爭為基于衛星的技術鋪平了道路,使之成為軍隊和平民容易獲得的日常工具。這不僅可以促進對軍事領域的混合威脅的復原力,也可以促進心理上的復原力。在危機和戰爭情況下做出貢獻的能力,以及做一些具體和有形的事情,將促進和維持個人的心理復原力和防御意愿。復原力也可以通過信息領域得到支持:在危機中,人們會要求獲得關于局勢的最新信息。通過衛星檢索的數據將有助于滿足這一需求。它也可以有利于打擊混合威脅的信息運動,以及人們對信息領域的影響活動的復原力。
3.在軍事行動中使用商業空間資產正在模糊戰爭中軍事和民事行為者之間的界限。烏克蘭的人們已經集資購買了一顆衛星來支持行動,這顆衛星已經成功地用于軍事行動。商業行為者甚至不一定知道他們的技術是雙重用途的。因此,參與戰爭的決定無意中被外包給了使用商業行為體技術的人。這在道德上可能是有問題的,因為一些行為者希望不參與戰爭或選擇自己的一方,并拒絕敵對行為者獲得其資產。評估空間領域的威脅--即構成威脅的能力和行為者,以及評估潛在影響--變得越來越困難。
4.衛星技術的發展及其使用也促進了可用于軍事目的的新能力組合。無人機已經對烏克蘭的行動產生了重大影響,并將在未來其他地方的沖突中發揮突出作用。因此,各國應發展其在無人機和反無人機技術方面的能力。當無人機配備了衛星連接,它們可以在非常大的區域內有效使用,這一發展也得到了歐洲航天局的支持。顯然,空軍將需要為無人機行動做更多的準備。無人機的作用在門檻以下的階段也可能會增長。除了軍事方面,無人機可能對其他安全機構和社會的重要功能,如關鍵基礎設施,構成越來越嚴重的威脅。
2022年2月21日,俄羅斯承認烏克蘭東部兩個分離地區--盧甘斯克和頓涅茨克人民共和國的獨立,并命令軍隊進入該地區開展 "維和行動"。第二天,莫斯科承認分離主義分子對整個頓巴斯地區的主張,為俄羅斯在2022年2月24日通過陸、海、空三軍全面入侵烏克蘭創造了條件。最初從陸基平臺和軍艦向烏克蘭的目標發射了一百多枚導彈,隨后沿著三條主軸進行地面攻擊--"在北部,從白俄羅斯到基輔;在東部,從俄羅斯西部到哈爾科夫;在南部,從克里米亞到赫爾松。"
盡管關于俄烏沖突的文章很多,但大多數著作都集中在陸戰方面。本文探討了海上沖突,討論了適用于戰區的海戰法,以及對行動區的直接控制、進入黑海、使用海軍水雷、海軍轟炸、海上網絡行動、瞄準和扣押商船、人道主義走廊、使用無人海上系統和中立性。文章將首先討論俄羅斯入侵前的一系列海上事件,包括刻赤海峽事件和對黑海航行自由的干擾。
I 引言
II 戰爭的前奏
III 海上戰爭
IV 結論
美國空軍米切爾研究所發布了名為《理解B-21:美國空軍威懾轟炸機》的報告,針對當前的B-21“突襲者”隱身轟炸機采購計劃提出了新的建議。按照美國空軍現在的計劃,B-21的采購量可能達到132架,形成世界上最大規模的隱身轟炸機部隊。米切爾研究所的報告對這個采購數量并不滿意,按照他們的計算,B-21的采購量應該達到225架甚至更多,加上留用的B-52,轟炸機總數要達到300架以上,才能夠滿足未來中美沖突的作戰需求。那么,這個數字是怎么來的呢?
70多年來,在所有威脅環境中進行大規模遠程打擊的能力一直是美國的一個決定性軍事優勢。空軍的遠程轟炸機為戰區指揮官提供了打擊廣泛的敵方目標的能力,否則美國和盟國部隊將無法進入這些目標。今天,這一優勢被嚴重削弱了。自冷戰以來連續削減兵力,再加上未能獲得小批 "銀彈 "的隱形轟炸機,意味著空軍在進入2023年時只有141架B-52Hs、B-1Bs和B-2s--大約是其1989年轟炸機部隊規模的三分之一。這種規模的部隊無法滿足日益增長的全球精確打擊的需求,包括在有爭議和高度爭議的環境中的行動,這已成為同行沖突的規范。好消息是空軍將很快投入使用B-21突擊機,這是世界上最先進的隱形轟炸機。持續的挑戰將是確保B-21項目獲得資源,以迅速獲得滿足作戰需求的庫存。這將需要避免類似于預算驅動的決定,這種決定幾乎侵蝕了自冷戰以來該部門所有的先進作戰飛機采購,如B-2、F-22和現在的F-35A。
本報告評估了重建美國轟炸機部隊的必要性,該部隊有能力同時擊敗同行在印度-太平洋地區的行動,可信地威懾另一個戰場上的機會主義侵略者,并阻止對美國的核攻擊--這都是2022年國防戰略(NDS)的要求。
近年來完成的多項獨立研究加強了對大幅增加轟炸機部隊的需求。那些質疑這項建議的人應該考慮到,轟炸機在擁有射程、生存能力和武器能力方面是獨一無二的,可以迅速挫敗中國對臺行動或其他對美國安全利益至關重要的印太地區既成事實的攻勢,這是美國防部(DOD)的節奏威脅。在迅速投入大量新的穿透力強的轟炸機方面的任何延遲都將繼續滑向一個規模不足的美國軍隊,它將難以擊敗中國并滿足其他國防戰略的要求。其他作戰飛機缺乏B-21的屬性,它們無法與B-21將為戰區指揮官提供的更多選擇相提并論。沒有 "突襲者",就不存在這些選項的可行的 "B計劃"。
無人機戰爭在武器交易趨勢和操作概念方面正處于一個重新洗牌的時刻。同時,無人機系統正在從以外科手術為主的瞄準任務轉向承擔常規環境下的作戰任務,如瞄準友軍炮兵和消除移動防空系統。
無人駕駛飛機系統(UAS)在國際武器市場上呈上升趨勢,年復合增長率很高,貿易量不斷增加,而且軍事人員在武裝沖突中使用這些資產的趨勢也很明顯。因此,越來越多的國家正在快速獲得無人機戰爭的優勢。美國和以色列的出口霸權已經被中國和土耳其等新興供應商所打破。至于游蕩彈藥(神風無人機),特別是反輻射變種,以色列仍然擁有技術優勢,并在國際武器市場上占有最大份額。然而,各種研究明確區分了傳統的無人機和游蕩彈藥。
雖然無人機驅動的機會一直在增加,但無人機戰爭的能力,就像今天一樣,主要是依靠訓練有素和有紀律的人員。目前的投資組合主要是遠程駕駛解決方案。
從軍事戰略的角度來看,考慮到國防技術的機會和限制,低估無人系統的效率,或認為它們是針對任何交戰方的 "銀彈 "武器,同樣是有缺陷的。然而,無人機系統是真正的力量倍增器,特別是當在正確的操作藝術中使用,以對付有具體缺陷的對手。
有證據表明,無人機戰爭已被證明對那些擁有足夠的傳感器融合能力和足夠的反無人機武器的網絡配置的對手非常有效。例如,"春盾行動 "中的阿拉伯敘利亞軍隊和第二次卡拉巴赫戰爭中的亞美尼亞占領部隊,由于其主要是蘇聯時期的武器裝備,傳感器融合能力不足,因此,他們的無人機戰爭非常有效。他們的武器裝備主要是蘇聯時代的,傳感器融合不足,缺乏信息優勢,在常規情況下是無人機的 "合適獵物"。在這兩種情況下,無人機系統對友軍的武器裝備和平臺進行了全面提升,此外還執行了動能打擊,以消除廣泛的塔拉網,從移動防空系統到火炮和裝甲平臺。
在電磁波譜中保持優勢是進行決定性的無人機戰爭的一個重要前提條件。無人駕駛系統的損耗率可能很高,尤其是在對手的電子戰(EW)包圍圈內運行時。
擴散趨勢和交易正在世界不同的角落加速進行。 以色列歷來以非常靈活的出口條件和有效的系統填補無人機系統市場。與此相反,美國嚴格的武器銷售政策和龐大的政治官僚程序限制了美國制造商的出口客戶。中國正在通過其不斷增長的產品組合挑戰以色列和美國的霸權。土耳其是另一個正在崛起的出口國,擁有豐富的買家資料和經過戰斗驗證的解決方案。最后,俄羅斯仍然是無人駕駛航空戰車紅利的后來者,然而,莫斯科正在努力投資于有趣的解決方案,如Lancet無人機獵手無人機,同時將監視無人機有機地納入炮兵部隊以執行前沿觀察任務。
盡管一些倡議試圖在監管框架下遏制無人機的擴散趨勢--特別是針對致命性自主武器系統(LAWS)--但正如在歐盟的立場中明顯看到的那樣,世界各地的國防技術巨頭和軍隊正朝著完全相反的方向發展。
土耳其不僅是一個強大的無人機生產國,也是一個成功的機器人戰爭作戰概念的制定者。因此,從土耳其的無人機戰役中吸取的教訓具有重要意義。
如果不徹底了解全球武器市場的趨勢,就分析土耳其的無人機出口,在分析上是不準確的。我們需要將土耳其的無人機出口政策與游戲中的其他行為者進行對比評估。在極端情況下,伊朗向非國家的暴力武裝團體提供其逆向工程的無人機。此外,與美國國會不同,以色列議會對以色列的武器銷售決定沒有最終決定權。各種無人機制造國都不是導彈技術控制協議(MTCR)的締約國。雖然美國的無人機出口政策是最嚴格的,但它是以國家無與倫比的國防技術能力的潛力未得到發揮為代價的,使商業機會和工作崗位受到損失。 作為武器出口國聯盟中的新成員,鑒于土耳其領先的無人機系統制造商努力提高其出口收入。土耳其不應該在無人機銷售方面模仿美國的做法。
在作戰無人機市場重新洗牌的時候,土耳其需要一個積極的戰略。美國國防工業在沙特武器市場的情況在這方面提供了一個很好的例子。盡管美國軍火生產商在沙特武器進口中享有近80%的市場份額,但中國在最近的銷售中已經搶占了戰斗無人機領域,可能會利用其在中東市場的轟動效應,限制競爭的空間。市場進入和后續支配是目前最關鍵的兩個商業目標。
為土耳其的武器出口路線圖引入一個政治-官僚模式,超出了本報告的范圍。然而,我們的結論是,土耳其政府發表一份官方白皮書,解釋土耳其的無人機戰爭范式、國防技術戰略和出口政策方針是及時的。這樣一份文件可以作為塑造土耳其無人機系統持續辯論的先驅性參考。此外,建立一個由土耳其戰略界(國有和私營國防部門、安全部隊、高科技界和相關智囊團)廣泛參與的國家無人機戰爭卓越中心也將是土耳其合乎邏輯的下一個步驟。
隨著最近在敘利亞、納戈爾諾-卡拉巴赫和烏克蘭的沖突,無人駕駛航空系統(無人機)已經成為人們關注和辯論的話題。這些小型且相對便宜的系統在復雜性、速度和有效載荷承載能力方面繼續增長。飽受戰爭蹂躪地區的公民業余愛好者繼續尋找方法,成功地將第1組無人機系統軍事化,尋求進行秘密的空中監視,最近還使用世界各地軍隊普遍使用的人造小當量彈藥進行精確打擊。在許多情況下,愛好無人機的飛行者變成了好戰的戰斗人員,他們使用簡易爆炸物,對點狀目標進行毀滅性的打擊。
這些新的戰術和技術已經變得令人震驚,對美國本土構成了真正的威脅。隨著這些沖突的繼續,戰術和技術通過社交媒體被分享,使潛在的內部持不同政見者有機會在我們的邊界內進行恐怖主義和破壞活動。下一章包含了一些最近的使用案例,在這些案例中,無人機被成功地用來對付其預定的目標,使用的方法從簡單的自制炸藥到投擲迫擊炮彈和自制燃燒彈,再到無人機被用來游蕩,自行獵殺目標,并隨意迅速地進行打擊。
(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。
英國無人機戰爭組織與核裁軍運動(CND)合作發布的新簡報,探討了英國新興的軍事太空計劃,并考慮了所涉及的治理、環境和道德問題。
天基行動影響了現代生活和商業的許多方面。全球經濟嚴重依賴在軌衛星為各種服務提供通信服務,包括移動電話、互聯網、電視和金融交易系統。全球定位系統(GPS)衛星在運輸網絡中發揮著關鍵作用,而地球觀測衛星為天氣預報、氣候監測和作物觀測提供信息。
不幸的是,空間也是軍事行動的一個關鍵領域。現代軍事交戰在很大程度上依賴于天基資產。空間系統被用于全球的指揮和控制;監視、情報和偵察;導彈預警;以及支持部署在海外的部隊。衛星還為軍事和安全部隊提供安全的通信鏈接,包括武裝無人機遠程飛行所需的通信。許多精確制導彈藥使用由天基資產提供的信息來糾正其定位,以擊中目標。
發射小型衛星的成本下降正在推動一場新的 "空間競賽",許多商業和政府行為者熱衷于利用空間開發帶來的經濟和戰略優勢。然而,這正在為沖突創造條件。衛星軌道有爭議,空間資產面臨各種自然和人工危害和威脅的風險,包括潛在的反衛星能力。 衛星系統不設防,極其脆弱,失去一顆重要的衛星可能產生嚴重后果。在國際緊張局勢下,一顆關鍵的軍事或兩用衛星(如用于導彈攻擊預警的衛星)的損失--通過事故、碎片或隕石的撞擊、技術故障或網絡攻擊或對關鍵地面基礎設施的類似攻擊--可能無意中導致軍事交換,造成重大后果。
雖然英國的太空計劃開始于1952年,但直到最近,它所取得的成功有限。與中國、法國、日本、俄羅斯和美國相比,英國在太空方面是一個相對較小的參與者,這些國家都有更大和更先進的太空計劃。然而,隨著商業航天部門的擴大和發射成本的降低,英國政府現在正將太空作為一個認真關注的領域。2021年9月,政府發布了一項國家太空戰略,旨在發展太空經濟,保護英國的太空利益。 2022年2月,英國防部發布了《國防空間戰略》,概述了"在一個威脅不斷增長的時代,國防部將如何保護英國的國家空間利益"。 該戰略宣布了發展空間資產和基礎設施的一攬子計劃,包括:
英國航天局目前正在支持開發三個用于從英國發射火箭的太空港址。這些太空港的擬議地點是:
盡管從太空港的發射將由商業公司進行,但其中許多預計將用于軍事或雙重用途。 空間利用已經演變成一種模糊的軍事/商業合作。
引起當地居民對太空港運營擔憂的問題之一是環境影響。火箭的發射開始產生環境問題,用燃料和廢氣污染了地面。在開發和制造火箭以及生產、儲存和燃燒火箭燃料時,會釋放出大量的二氧化碳。
火箭發射一直被認為對全球環境構成有限的威脅,因為直到現在,航天工業一直是小規模和不變的。然而,今天的快速增長和不斷擴大的太空旅游和運輸系統的威脅,再加上缺乏研究和監督,正在引起科學家、環保主義者和公民團體的關注。 到目前為止,對于什么是人類在太空中的負責任的行為,幾乎沒有一致意見,而且太空倫理學領域還處于起步階段。迫切需要在這些領域開展進一步的工作,以便在不考慮環境和道德因素的情況下推進空間的商業開發之前制定出 "基本規則"。
英國無人機大戰和CND提出以下建議,以解決目前空間政策中的一些差距。