报告内容
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防卫省已经公开了与三菱电机签订的1235亿日元的下一代卫星通信系统合同内容。该卫星计划于2030年3月开始运营,继承了2017年发射的“闪耀2号”的X波段通信能力,并搭载了通过数字有效载荷实现可变波束覆盖的新功能。
乍一看,这似乎是自卫队通信能力提升的常规装备更新。然而,在与海上自卫队的护卫舰队通信系统打交道25年的笔者眼中,这份合同所暗示的结构性问题显而易见。那就是南西诸岛防卫中通信基础设施的脆弱性。
目前正在使用的“闪耀2号”作为静止轨道上的X波段卫星,主要负责与海上的舰艇和离岛部队的通信。X波段是适合军事通信的频段,相较于商业的Ka波段,对降雨衰减的抵抗力更强,天线尺寸也可以小型化。然而,静止轨道卫星有一个致命的弱点。那就是作为单一故障点(SPOF)的脆弱性。
自2007年进行卫星破坏实验以来,中国加速了卫星攻击能力(ASAT)的开发。除了地面发射型的SC-19和DN-3等动能武器,近年来还确认了轨道上的“杀手卫星”进行接近干扰。依赖于静止轨道上单一卫星的通信系统,在紧急情况下将成为首个目标。
三菱电机强调的“可变波束覆盖”是这个问题的部分解决方案。传统的固定波束方式只能向事先设定的区域发射电波。新型的数字有效载荷可以在运行中改变波束的形状和输出,例如可以将覆盖集中指向与那国岛和石垣岛。这是一项有效分配有限通信容量的技术进步。
然而,根本问题并未得到解决。笔者在2018年于防卫研究所进行的模拟演习中,验证了卫星通信丧失对南西诸岛防卫的影响。结果比预期更加严重。海上自卫队的护卫舰可以替代为短波(HF)通信,但陆上自卫队的对舰导弹部队和航空自卫队的雷达站对卫星通信的依赖度较高。尤其是12式对舰导弹的改良型(射程超过1000公里)需要即时传递目标信息,没有卫星通信将失去大部分能力。
美军试图通过低轨道(LEO)卫星星座来解决这个问题。除了计划将SpaceX的Starlink用于军事,还将部署数百颗小型卫星作为国防部独自的传输层。LEO卫星因轨道高度低而容易被摧毁,但由于大量卫星相互补充,即使失去一两颗,整个通信网络仍能维持。
日本也应考虑类似的方法,但现实中存在预算和技术限制。此次合同金额为1235亿日元,作为单一GEO卫星系统是合理的,但要构建数百颗规模的LEO星座则需要巨额投资。防卫省的宇宙相关预算每年约为1000亿日元,专注于卫星通信的集中投资是不可能的。
更现实的选择是搭乘美军的传输层。日美之间已经在WGS(宽带全球卫星通信)卫星的共同使用方面取得进展,自卫队使用了一部分X波段转发器。同样,如果部署连接美国LEO军事通信网的地面终端,就可以在不进行大规模卫星开发的情况下确保冗余性。
然而,这里存在另一个问题。那就是通信主权的问题。依赖美军的系统意味着在紧急情况下通信的可用性将受到美国政治判断的影响。在台湾有事的情境下,日本在行使集体自卫权参战之前,美军是否会提前提供通信支持仍然不确定。
计划于2030年之前投入使用的新型卫星在技术上将成为一套优秀的系统。可变波束的灵活性不仅有助于平时的高效运作,也能在紧急情况下进行优先级排序。然而,从战略上看,单一的GEO卫星结构本身正逐渐过时。
笔者最为担忧的是,这份合同所示的“推迟的格局”。似乎在回避LEO星座和美军系统整合等根本性讨论,而是通过传统的卫星更新来推迟问题。虽然可以理解技术讨论需要时间,但在2030年投入使用时,这颗卫星可能已经在战略上变得过时。
南西诸岛的对舰导弹部队在中国的ASAT攻击下失去“眼睛和耳朵”的情况下,能否继续作战?防卫省应当从现在开始准备对此问题的答案。笔者认为,相比于提升卫星本身的性能,建立卫星无法使用时的替代通信手段,才是更紧迫的课题。
乍一看,这似乎是自卫队通信能力提升的常规装备更新。然而,在与海上自卫队的护卫舰队通信系统打交道25年的笔者眼中,这份合同所暗示的结构性问题显而易见。那就是南西诸岛防卫中通信基础设施的脆弱性。
目前正在使用的“闪耀2号”作为静止轨道上的X波段卫星,主要负责与海上的舰艇和离岛部队的通信。X波段是适合军事通信的频段,相较于商业的Ka波段,对降雨衰减的抵抗力更强,天线尺寸也可以小型化。然而,静止轨道卫星有一个致命的弱点。那就是作为单一故障点(SPOF)的脆弱性。
自2007年进行卫星破坏实验以来,中国加速了卫星攻击能力(ASAT)的开发。除了地面发射型的SC-19和DN-3等动能武器,近年来还确认了轨道上的“杀手卫星”进行接近干扰。依赖于静止轨道上单一卫星的通信系统,在紧急情况下将成为首个目标。
三菱电机强调的“可变波束覆盖”是这个问题的部分解决方案。传统的固定波束方式只能向事先设定的区域发射电波。新型的数字有效载荷可以在运行中改变波束的形状和输出,例如可以将覆盖集中指向与那国岛和石垣岛。这是一项有效分配有限通信容量的技术进步。
然而,根本问题并未得到解决。笔者在2018年于防卫研究所进行的模拟演习中,验证了卫星通信丧失对南西诸岛防卫的影响。结果比预期更加严重。海上自卫队的护卫舰可以替代为短波(HF)通信,但陆上自卫队的对舰导弹部队和航空自卫队的雷达站对卫星通信的依赖度较高。尤其是12式对舰导弹的改良型(射程超过1000公里)需要即时传递目标信息,没有卫星通信将失去大部分能力。
美军试图通过低轨道(LEO)卫星星座来解决这个问题。除了计划将SpaceX的Starlink用于军事,还将部署数百颗小型卫星作为国防部独自的传输层。LEO卫星因轨道高度低而容易被摧毁,但由于大量卫星相互补充,即使失去一两颗,整个通信网络仍能维持。
日本也应考虑类似的方法,但现实中存在预算和技术限制。此次合同金额为1235亿日元,作为单一GEO卫星系统是合理的,但要构建数百颗规模的LEO星座则需要巨额投资。防卫省的宇宙相关预算每年约为1000亿日元,专注于卫星通信的集中投资是不可能的。
更现实的选择是搭乘美军的传输层。日美之间已经在WGS(宽带全球卫星通信)卫星的共同使用方面取得进展,自卫队使用了一部分X波段转发器。同样,如果部署连接美国LEO军事通信网的地面终端,就可以在不进行大规模卫星开发的情况下确保冗余性。
然而,这里存在另一个问题。那就是通信主权的问题。依赖美军的系统意味着在紧急情况下通信的可用性将受到美国政治判断的影响。在台湾有事的情境下,日本在行使集体自卫权参战之前,美军是否会提前提供通信支持仍然不确定。
计划于2030年之前投入使用的新型卫星在技术上将成为一套优秀的系统。可变波束的灵活性不仅有助于平时的高效运作,也能在紧急情况下进行优先级排序。然而,从战略上看,单一的GEO卫星结构本身正逐渐过时。
笔者最为担忧的是,这份合同所示的“推迟的格局”。似乎在回避LEO星座和美军系统整合等根本性讨论,而是通过传统的卫星更新来推迟问题。虽然可以理解技术讨论需要时间,但在2030年投入使用时,这颗卫星可能已经在战略上变得过时。
南西诸岛的对舰导弹部队在中国的ASAT攻击下失去“眼睛和耳朵”的情况下,能否继续作战?防卫省应当从现在开始准备对此问题的答案。笔者认为,相比于提升卫星本身的性能,建立卫星无法使用时的替代通信手段,才是更紧迫的课题。
分类信息
地区
北美, 东亚与太平洋
分析域
混合域
主要分类
武器装备
SALUTE 报告
规模
未指定
活动
日本防卫省与三菱电机签订了一项价值1235亿日元的下一代卫星通信系统合同,计划于2030年3月开始运营,旨在提高南西诸岛自卫队的通信能力。
地点
日本南西诸岛
单位
日本自卫队
时间
2030年3月之前
装备
下一代卫星通信系统X波段卫星数字有效载荷
摘要
日本防卫省与三菱电机签订了一项价值1235亿日元的卫星通信系统合同,计划于2030年3月投入使用,以增强南西诸岛自卫队的通信能力。目前对单一卫星的依赖存在脆弱性,尤其是针对潜在的中国攻击。报告建议日本应探索与美国军事通信系统的整合,以降低风险。
关键事实
- 日本防卫省与三菱电机签订了一项价值1235亿日元的卫星通信系统合同。
- 新卫星计划于2030年3月开始运营。
- 该系统旨在提高南西诸岛自卫队的通信能力。
- 当前卫星系统对攻击,特别是来自中国的攻击存在脆弱性。
- 报告建议日本应考虑与美国军事通信系统的整合。
