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【科技.未來】當太空淪為戰場 開戰大家都輸? +【科技.未來】大國軍備競賽升級 衛星攻防戰展開

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           【科技.未來】當太空淪為戰場 開戰大家都輸? 

            01周報-撰文:*孔祥威* 2020-01-17 17:00

美國總統特朗普上月中簽署2020財政年度《國防授權法》(NDAA),正式成立太空部隊(Space Force),為醞釀多時的太空軍事競賽揭開序幕。太空除了被特朗普稱為「世界上最新的戰鬥領域」,中國、俄羅斯、法國等也已經或即將成立太空部隊,印度也初步展示了太空軍事能力。但把戰場擴展至太空又會有什麼後果? 

宙基衛星武器(美國航太情報中心,NASIC)

然而,當戰場延伸或移師至太空,卻未必會有贏家,輸的更可能是全人類。據NASA追蹤,現時有多達50萬件小至彈珠般的太空垃圾,以時速17,500英里圍繞地球運行。在此速度下,一塊小小漆片都可對衛星帶來重大損傷,且有更多更小、無法追蹤的太空垃圾。 

若以武器擊碎衛星或太空船,只會造成更多垃圾籠罩地球。一些位於較低軌道的碎片或較易自行燒毀,但像中國2007年的測試就產生了至少3,000塊可追蹤碎片,將會留在軌道上數以十年計。據NASA統計,單是這次事件便令太空垃圾的數量增加了30%。若出現凱斯勒症候群(Kessler Syndrome),即現有垃圾引發連鎖碰撞效應,不但我們現時日常生活所依賴的衛星會被撞得支離破碎,更令日後任何太空船要進入軌道難上加難,真正大家都輸。

太空開戰或會令太空垃圾問題惡化,構成凱斯勒現象(Kessler Syndrome),垃圾完全籠罩地球。圖為歐洲太空總署(ESA)發佈的合成照(VCG)。

這些軍備競賽中的國家,現時口裏仍然冠冕堂皇。中國外交部發言人耿爽在上月中的記者會上表示,外太空是全人類的共同財富,確保太空獲和平利用、防止太空武器化和軍備競賽,是各國共同利益和責任。美國太空司令部行動總監Thomas James則對《外交政策》雜誌說,比起在太空開戰,他們更想預防衝突:「若戰爭延伸至太空,沒有人是贏家。」

然而,現時似乎沒有真正有效機制能預防衝突發生。密西西比大學榮休教授Joanne Gabrynowicz說:「太空就像公海、南極洲,是全球共有,這表示它受國際法管轄。在《外太空條約》(Outer Space Treaty)之外,整套國際法都適用於太空,包括人道法如《日內瓦公約》和《武裝衝突法》。」

事實上,包括美、俄、中在內的所有主要太空強國都已簽署1967年聯合國的《外太空條約》。根據條約,任何國家都不能佔領太空作為國土,也禁止在太空任何地方使用大規模殺傷武器和核武,包括在地球軌道;且任何人不得在天體如月球或火星建立軍事基地、進行軍事演習或測試任何武器。 

北達科他大學(University of North Dakota)太空法律專家Michael Dodge提醒,這條制定於冷戰時代的條約沒有明文禁止洲際彈道導彈,也沒有指明常規武器可否在太空開放區域或太空站使用。憂思科學家聯盟(UCS)全球保安計劃高級科學家Laura Grego亦認為條約作用有限:「問題是根本無人制止這場競賽,沒有政治或法律協議限制使用反衛星武器,或就着太空軍事用途有效地制訂行為守則。」 

雖然多國在1967年簽訂了《外太空條約》主張和平發展太空,但條文漏洞處處,也隨着新型武器日漸過時,被一些學者質實際作用有限。(Getty Images) 

太空軍隊只為打仗? 

更何況,何謂建立太空武器存在灰色地帶。「很多東西都可同時當作和平及軍事用途。」歐洲太空總署署長Jan Wörner說。該署正研究從軌道上移除舊的太空船或太空殘骸的技術,便被人質疑同樣可移除運作中的衛星,是潛在太空武器。中國空軍工程大學研究隊伍2018年初曾建議在太空建立激光裝置,令太空垃圾偏離軌道或在返回地球的過程中燒毀,也同樣被質疑是否要發展太空武器。 

戰爭真的是各國太空軍隊最重要的任務嗎?過往對於海軍,除了對於作戰地點和軍備之外,對其功能和價值也分為「黃水」(brown water)和「藍水」(blue water)兩派。黃水一派主張海軍主要作為陸地任務的支援、運兵,以及在近岸、「顏色較黃」的水域保衛海岸或河道。藍水一派則主張,不論在和平還是戰爭時,海軍能在遠洋完成與陸軍無關的任務,如支援探索新土地、保持海上航道開放貿易、毋須動武之下顯示國力等。

太空軍隊未來的角色引發爭論。一派認為太空軍隊應專注應付未來軍事威脅。圖為1985年,美國空軍載有反衛星導彈的F-15戰機。(Getty Images) 

美國的太空軍隊似乎也有類似情況。黃水視之為專門支援戰爭和地球上的商業行動,藍水則認為軍隊必須準備好在未來探索和太空商業中的角色。《華盛頓郵報》記者David Montgomery曾問及一些美國空軍將領視太空部隊的角色為黃水還是藍水,答案幾乎都是他們被分派的黃水任務:防止太空戰爭、保護美國資產、向地球部隊提供太空支援、開發太空戰鬥機隊等。 

非牟利組織美國外交政策議會(AFPC)高級研究員Peter Garretson屬藍水一派,他對《華爾街日報》解釋:「交戰十分重要,但老實說它只是戰爭的一半,不是最大的戰略問題。」

尤其是當各太空強國都欲登陸月球南極取得水冰資源,Garretson擔心:「最大的戰略問題是,我們的競爭對手在太空取得工業運輸優勢會怎樣呢?我們將無法匹敵……未來在國際上的實力將取決於是否能取得太空資源和財富的重要地理位置……這關乎整個國家的策略。」

他認為軍方因此有兩個角色,其一是保障商業活動,另一是開發相關科技。他預期太空軍隊或會提供防禦小行星和保障太空航程安全等服務,只有扮演支援角色才可助人類走向和平繁榮的太空未來。這個未來並非基於軍事交戰,而是基於科研機構如NASA、國家商務部門,以及諸如SpaceX、Blue Origin等私人公司。 

另有一派則主張,太空軍隊未來主要任務不應在於國與國交戰,而是發展科技維持太空整體安全,支援人類未來在太空探索及發展經濟。圖為太空探索公司Blue Origin的月球登陸器。(Getty Images) 

黃水一派卻質疑藍水一派看得太長遠。曾負責太空政策的美國國防部前副部長Doug Loverro反駁:「未來四、五十年,太空對於美國的重要性在於它對國土交戰和商業上的影響,而非其他領域。很多人經常說我們有一個價值3,000億美元的太空經濟,這經濟都發生於地面,而不在太空。」

Weeden也在去年9月於國家廣播公司(NBC)撰文批評:「不幸地,太空部隊的一些大型推手覺得其主要任務應是支援仍未確定的太空活動,例如月球上的商業挖礦、開發宙基太陽能之類。太空部隊若將太多精力放到這些沒有根據的活動,而非處理現有的實際軍事挑戰,將會帶來風險。」 

太空戰爭最終會否或確實如何開戰,現時難以預料。英國艾希特大學(University of Exeter)國際法及太空戰爭專家Michael Schmitt只希望不要傷及無辜:「《人道法》有一規則,說軍事行動必須選擇會造成最低連帶傷害的方法,所以擊碎衛星必須是最後手段,至少我是這樣希望的。」

             【科技.未來】大國軍備競賽升級 衛星攻防戰展開 

               01周報-撰文:*孔祥威* 2020-01-17 17:00 

美國總統特朗普上月中簽署2020財政年度《國防授權法》(NDAA),正式成立太空部隊(Space Force),為醞釀多時的太空軍事競賽揭開序幕。

太空除了被特朗普稱為「世界上最新的戰鬥領域」,中國、俄羅斯、法國等也已經或即將成立太空部隊,印度也初步展示了太空軍事能力……當《星球大戰》(Star Wars)、《高達》等科幻經典的預言未成事實前,各國的太空軍隊將會如何交戰?把戰場擴展至太空又會有什麼後果? 

美國總統特朗普(右)上月正式成立太空部隊,並任命原太空司令部司令雷蒙德(左)帶領。(AP)

有說,美國之所以成立太空軍,主要是察覺到中、俄在太空軍事上的進展。正如美國副總統彭斯(Mike Pence)說:「在上一世代,太空環境從根本出現了變化,一度是和平、沒有競爭,現在變得擁擠和充滿對抗性。」

俄羅斯在2015年已成立航空太空軍;中國在同年也增設戰略支援部隊,鞏固和整合太空、數碼、電子和心理戰爭,並以2030年躋身航天強國為目標,希望在今年內將自行研製的北斗衛星導航系統(BDS)形成全球覆蓋能力,擺脫對美國全球定位系統(GPS)的依賴,然後在2022年建立太空站,還正部署未來建立月球科研基地;法國總統馬克龍也在去年7月宣布,將在今年9月前在空軍之內成立太空司令部,監察太空垃圾和敵對活動,並會使用防禦武器如小型衛星。 

美國太空部隊隸屬空軍,而非特朗普最初所設想的「獨立而平等」。白宮去年8月重新成立的太空司令部(AFSPC)將負責太空交戰策略,以及研究對美國國家安全最為有利的太空科技使用方法,如提供宙基(space-based)通訊予海外軍隊,又或是監察地球某處等。太空部隊則負責「運作、訓練和裝備」太空司令部一切所需,例如取得合適的監控或通訊衛星,送往太空,並訓練人手操作太空載具。   

美國早於列根時代已提出過「星戰」計劃。(Getty Images) 

免成「太空珍珠港」  特朗普並非首個想要建立太空軍或提出這種威脅論的美國總統。冷戰時期,美國國會在1982年建議成立「航太部隊」或「太空部隊」,以開發「太空激光戰鬥站」來應對蘇聯彈道導彈攻擊。

翌年,時任總統列根提出俗稱「星戰」(Star Wars)的戰略防禦計劃(SDI),惟一直流於研究階段,後繼的導彈防禦局(MDA)只使用類似薩德(THAAD)的陸基(ground-based)系統防禦高空導彈。 

2001年初,美國前國防部長拉姆斯菲爾德(Donald Rumsfeld)領導的委員會警告,美國沒有足夠能力保護衛星:「若美國要避免成為『太空珍珠港』,就需要慎重看待攻擊美國太空系統的可能性。」

特朗普2017年上台執政後,共和黨眾議員羅傑斯(Mike Rogers)建議成立「太空警察」,特朗普本人則在2018年6月正式要求五角大樓籌組太空部隊,並在上月眾參兩院通過《國防授權法》後正式成立,是美國自1947年以來首次組建的新武裝部隊。 

當戰場擴展至太空,衛星已成為各國太空軍隊戰略部署的攻守目標。(Getty Images) 

不論對哪國來說,「太空珍珠港」這種威脅論並非毫無根據,畢竟衛星對我們太重要。我們每天使用的GPS,基本上是依靠衛星為全球提供一個共同的時鐘,讓各電話公司網絡得以同步、自動櫃員機記錄交易時間、輔助我們駕駛、召喚Uber或搭飛機。衛星還可用於農業、電網、監察天氣和環境災害等。 

讓各國看重的還有軍事上的應用,GPS本來就是軍方研發的產物。衞星不但可提供核攻擊預警、統整導彈攔截和監察其他國家是否有遵守軍備控制條約,更可向衝突中的軍隊提供通訊、導航、偵察、戰略導彈偵測等。

美國太空司令雷蒙德(John Raymond)回想:「沙漠風暴(波斯灣戰爭)是我們首次把戰略性太空資訊,整合到戰區之中。」

當年,美國和盟軍地面部隊展開「左勾拳」行動,攻擊科威特的伊拉克軍隊西翼,就展示了衛星的功用。

「在夜晚走過沙漠,沒有路和地圖,全靠GPS。」雷蒙德說。

此外,當年伊拉克的蘇聯製飛毛腿飛彈,威力也被紅外線導彈預警衛星大大削弱。 

自波斯灣戰爭以來,衛星已成行軍作戰部署不可缺少的太空科技。圖為1991年該戰爭中一名軍人在沙漠中操作微型衛星接收器(SLGR)。(U.S. Army) 

談到現在,雷蒙德說:「沒有一件我們今天在做的事、沒有一個水手、士兵、海軍執行任務時不用太空技術的。」

太空對地面部隊支援的最直接例子是戰術突擊工具(ATAK),即很多士兵攜帶於胸前的智能手機,利用GPS導航各種地形、協調攻擊、設定疏散區,並經衛星與盟軍保持同步等。

美國海軍戰爭學院國家安全事務學系主任Joan Johnson-Freese指,從太空系統取得的資訊對現時的戰爭十分重要:「誰能最快取得最好的資訊就贏,而太空就提供了很多資訊。」

其他國家陸續研發或開始使用自己的定位導航系統,例如中國的北斗、俄羅斯的GLONASS、歐洲的伽俐略、日本的QVSS、印度的NAVIC等。 

正因衛星和GPS功能強大,一旦失靈,可想而知會導致經濟和軍事陷入混亂。難怪世界安全基金會(SWF)項目計劃總監Brian Weeden預言:「我們絕對會見到,太空會在未來地球衝突中扮演一個角色。」

因此,比起《星球大戰》的鈦戰鬥機和光劍格鬥、《高達》的機械人或《宇宙戰艦大和號》等各種經典太空戰爭情節,美國智庫戰略與國際研究中心(CSIS)航太安全計劃總監Todd Harrison解釋,美國新成立的太空部隊「不是要把軍隊成員送到太空,也與美國太空總署(NASA)無關,不是要防禦小行星或外星人」,衛星才是各國太空軍隊的攻守目標。

去年3月,印度總理莫迪宣布反衛星武器測試成功,擊落了一個低地軌道衛星。(Getty Images)

衛星攻防研發戰  Harrison指,太空武器主要分為四種:動能(以摧毀衛星為目標)、非動能(不接觸衛星而使它失靈)、電磁(干預衛星訊號)和數碼(破壞傳往衛星的數據)。最直接當然是摧毀衛星。

美國在1959年進行了第一次反衛星武器(ASAT)測試,到1985年測試從F-15戰鬥機發射ASM-135反衛星導彈,擊毀太陽物理實驗衛星Solwind P78-1。

上世紀六十年代開始研發反衛星武器的俄羅斯,也在2015年起多次成功測試垂直發射的反衛星導彈PL-19 Nudol,展示擊落軌道上衛星的能力。 

中國在2007年加入競賽,以彈道導彈擊毀位於離地面861公里低地軌道、已退役的氣象衛星「風雲1-C」。

美國在翌年「跟風」擊毀一個即將墜落地球的失靈間諜衛星。2013年,中國報稱在科學測試中擊落一個位置較高、位於離地面30,000公里軌道的衛星,軌道十分接近地球同步軌道(離地面35,000多公里),即一些軍用通訊、導彈預警衛星的所在之處。

去年3月底,印度成為第四個有能力破壞軌道衛星的國家,在代號為「女神力量行動」(Mission Shakti)的試驗中,擊毀一個位於離地面300多公里低地軌道上的衛星。 

宙基衛星武器(香港01製圖)

也有國家設想以激光擊毀敵方衛星。據法國《觀點》(Le Point)周刊報道,去年7月底,法國國防部長帕利(Florence Parly)透露,計劃為下一代的衛星加裝鏡頭,辨識如反衛星武器等太空威脅,成功的話,再在下一代衛星上配備激光,以阻礙或摧毀敵方衛星,目標是2030年在軌道上運作。

當然,至今仍未有國家能夠在太空利用激光擊落衛星,不論使用電力或化學物,仍難以產生足夠的激光功率。但也不代表激光武器無用武之地,在現時一些試驗中,使用激光的目的並非完全毀滅衛星,而是破壞它的影像感應器,令其無法拍到某些重要地方。

中國或最快在今年內擁有一個陸基激光武器,可破壞低地軌道衛星的光學感應器,至2020年代中將能摧毀衛星結構。 

有些衛星則針對軍事情報,例如俄羅斯的Olymp-K衛星在2018年接近法國與意大利的軍事衛星Athena-Fidus,被指控試圖截取通訊,屬間諜行為。

更常見的攻擊手段為干擾訊號或以錯誤訊號欺騙衛星,干擾器會以跟GPS或其他衛星通訊系統相同的頻率運作封阻訊號,可干擾從地面基站發往衛星的指令訊號,又或在終端用戶接受衛星訊號前加以阻撓。 

法國防部長帕利(左)去年7月透露,將開發反衞星激光武器。(AFP)

干擾很多時都難以判斷是否故意,即使美軍也不時意外干擾了自己的通訊衛星,且干擾可隨時終止,難以追究,也可令敵方懷疑自己的設備是否可靠。

2018年11月,北約軍隊在挪威和芬蘭演習時GPS訊號被干擾;去年6月,以色列的本古里安(Ben-Gurion)國際機場亦持續三星期遭遇針對GPS訊號的干擾—向上空飛機提供錯誤位置。

兩宗事件的矛頭都指向俄羅斯,但遭其否認。而美國國防情報局(DIA)一份報告聲稱,中國正研發一種干擾器可涵蓋廣闊頻率,包括軍事通訊波段。

這種攻擊容易發動,2013年,美國德州大學學生就以一個行李箱大小的裝置產生假GPS訊號,改變地中海一艘豪華私人遊艇的航道。 

此外,部份黑客被指曾作出數碼攻擊,干擾衛星與地基站之間的數據流通。例如2007和2008年,黑客對挪威地基站的數碼攻擊,就令NASA的Landsat和Terra氣象觀察衛星受到2至12分鐘不等的多次干擾。

雖然這兩次黑客沒有傳達指令至衛星或洩漏數據,但有專家警告,黑客可以關掉衛星的通訊令它再無作用,或用盡它所有推進劑,甚至把它的影像感應器指向太陽而致燒毀。 

各國當然想方設法應付種種威脅。美國一支太空中隊正研發比現有衛星準確三倍、抗干擾能力高八倍的新一代衛星,並開始製作更難找到和被攻擊的衛星,預計2022年發射的新型實驗GPS衛星NTS-3將會配備一個可透過編程轉向的天線,以高功率的訊號對抗干擾,而且被設計為即使與地面控制人員失去聯絡仍能準確運作,以及可偵測是否有人嘗試干擾。 

美國亦正考慮未來使用大量、小型而便宜的衛星組成巨型「星座」,在低地軌道安全快速地傳送資訊。這樣,敵方要阻礙太空系統發揮功能,就需摧毀一定部份的「星座」,而不只是個別衛星。

美國國防高等研究計劃署(DAPRA)的Blackjack計劃便曾設想,把軍用感應器安裝到每個成本不足600萬美元的商業衛星。美國戰略司令部指揮官海頓(John Hyten)在去年4月的國家太空論壇上揚言,這種「星座」可用來控制核武。

歐洲太空總署正研究未來以量子加密通訊技術加強衛星安全。

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上文節錄自第197期《香港01》周報(2020年1月13日)《大國軍備競賽升級 太空成為新的戰場》。

衛星數碼干預或欺騙攻擊(香港01製圖)

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