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任何大规模杀伤卫星的武器,都会引发极其严重的后果:如果美国在太平洋上空的早期预警卫星受到攻击,可能会引发严重的安全升级,这样的事件可能会让华盛顿陷入恐慌,甚至可能被误解为核攻击的前兆。因为在冷战期间,美国与苏联达成的共识是,任何对预警卫星的干扰都将被视为核攻击即将发生的信号。

撰文 | 李贤焕 

俄罗斯可能正在开发一种“令人不安”的新型反卫星武器,并且将在今年发射。这一信息由美国情报部门人士透露,经媒体广泛报道后,让“华盛顿笼罩着恐慌和混乱”。

报道称,俄罗斯正在掌握一种基于太空的、使用核武器攻击卫星的能力。信源来自美国官方,白宫国家安全委员会发言人约翰·柯比说,“可以确认这与俄罗斯正在开发的反卫星能力有关。”白宫方面认为这很可能是俄罗斯正在研发的一种反卫星武器,它本身就是一种卫星,能够攻击其他轨道上的卫星。

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一幅太空战争的画面就此展开。

全方面的担忧来源于反卫星武器的破坏性效果:可能摧毁低地球轨道,无差别地威胁所有人造卫星。“如果有人敢于在高空大气层或太空中引爆核武器,这将几乎意味着全球公共资源的可用性的终结,”德国太空指挥部的负责人迈克尔·特劳特(Michael Traut)少将在评论这一消息时表示,“没有谁能幸免于这样的行动——无论是中国的卫星,还是俄罗斯、美国或欧洲的卫星。”

“传言”中的武器能够带来大规模能量爆炸,在大范围内对轨道上的卫星造成破坏,诸多猜测指向核电磁脉冲(Nuclear electromagnetic pulse,NEMP)。白宫也在相关报道不断出现的情况下仍呼吁保持冷静。“尽管俄罗斯追求这种特定能力令人不安,但目前对任何人的安全没有直接威胁,”约翰·柯比对媒体表示。 

特劳特少将认为,关于报道中的俄罗斯太空核武器,目前“问题比答案多”,但迄今为止报道的内容已经足够令人担忧。

尽管俄罗斯总统普京在莫斯科会见国防部长时,否认该国计划在太空部署核武器。但这并未消除太空核武器传闻所引发的疑虑。

毕竟,今天的太空已经与冷战时期的太空截然不同。数千颗卫星环绕在地球轨道上,太空中的冲突将对全球的军队和平民造成不可逆的影响。

诞生于冷战时期的杀器

实际上,如今被称为“第二原子弹”的电磁脉冲(EMP)并非新出现的武器,它诞生于冷战时期的一个偶然。

当时,美国和苏联在接连的核武器试验中发现,核爆炸后,一定范围内的通信设备和雷达等电子元件会受到不同程度的损害。比如1962年7月,美国在太平洋上空400公里处引爆了一颗核弹,原本是为了验证核弹能力爆炸,结果意外导致了远在1445公里外的夏威夷岛上,超过300盏路灯熄灭,并触发了多个警报。甚至远在5000公里外的澳大利亚也感受到了这次爆炸的影响。

图|1962年核试验,1445公里外的夏威夷看到的天空

这次爆炸的影响还意外地蔓延到了太空。仅仅4天后,英国首颗人造卫星羚羊1号 (Ariel-1) 毫无预兆地停止了运行,在此之前它已经稳定运转了几个月。事后的调查显示,核弹爆炸产生的辐射带破坏了卫星。

在另一个案例中,苏联进行的氢弹试验也造成了数千公里范围内电子设备的损毁,包括苏军雷达的损坏和通信线路的中断。

答案在多年研究中逐渐揭晓。科学家发现核武器在爆炸后,除了产生冲击波、光辐射、核辐射和放射性污染,还会产生磁脉冲效应。这也是EMP武器的核心能力来源。从技术层面进行解释,EMP炸弹能够在短时间内释放出强大的电磁辐射,对大范围内的电子设备造成破坏或使其失效。这种辐射的瞬间爆发和巨大能量,使其成为战场上摧毁敌方装备的理想选择。

为此,美苏两国还曾将核弹送入太空进行爆炸试验,产生的电磁脉冲导致其他卫星功能失常,作为太空大战的一种方式持续进行研究。

随着电子信息系统在战场上的广泛应用,尤其是高精度传感器和电子设备的普及,它们在追求自动化、小型化和精细化的同时,在EMP武器面前则变得更加敏感和脆弱。比如EMP武器可以先行摧毁敌方的雷达和防空系统,为后续的进攻行动打开突破口。

但应用在太空场景,情况就变得更加复杂且难以控制。主要问题在于,它会对有效范围内的所有电子设备造成无差别的破坏,包括敌方的和自家的。此外,一旦核武器在太空中使用,产生的带电粒子容易被地球的范艾伦辐射带捕获,凡经过辐射带附近的卫星都会受到强烈的辐射照射,从而被摧毁。而这样的带电粒子会在辐射带中停留很长一段时间,使敌友双方都不能使用该空域。

再说太空战的问题。太空事业本就有着浓厚的军事背景和国际竞争的底色。自人类步入航天时代开始,各国太空军事化的脚步就没有停过。其中,反卫星技术就是太空战的核心能力。美国军方在上世纪50年代末,就利用轰炸机在高空试射过不怎么精准的反卫星武器。苏联在上世纪60年代进行的反卫星武器试验,也同样没能取得令人满意的结果。

那个年代的冲突在后来的局势变化中逐渐消解,直到近期的冲突,再一次挑起太空战争的威胁。

毁掉太空,只需要一次战争

现代战争的进行离不开侦察、导航和通信卫星的支持。在俄乌冲突爆发后,马斯克旗下的公司还通过发射小型Starlink宽带卫星为冲突地区提供通信支持。

与其关键的战略意义相比,卫星是相当脆弱的,沿着几乎固定的轨道飞行,任何的碰撞都是致命的,因而很容易成为对手导弹和其他反卫星系统的靶子。

先手破坏敌方的卫星,往往能够产生巨大的战略影响,但粗暴地摧毁卫星,情况会变得更加复杂。和飞机不同,卫星被击毁后并不会坠落地面,而是会变成成千上万的碎片,威胁绕地轨道上的其他航天器。 

图|太空碎片示意图 

俄罗斯在2021年11月通过发射导弹摧毁一颗自家的卫星,碰撞产生的碎片随机分散在国际空间站(ISS)轨道附近。当后者以每天绕地球飞行16次的速度绕行时,碎片在轨道附近留下了难以抹去的安全隐患。当时,几乎每隔93分钟,地面控制中心都会通知宇航员,他们即将再次穿越碎片云,建议他们关闭舱门然后祈求好运。

在数以千计的卫星绕地球飞行,成为我们日常生活一部分的今天,这种风险尤为突出。

天体物理学家、太空垃圾方面著名学者唐纳德·J·凯斯勒(Donald J. Kessler)曾经提出过凯斯勒现象(Kessler Syndrome):随着低地球轨道上太空垃圾的持续增加,太空物体之间的碰撞将产生大量碎片,这些碎片又会增加未来碰撞的概率,形成一种自我强化的连锁反应。

这一理论本是总结太空垃圾增加带来的威胁,考虑到太空战的爆发会以指数级的程度加速这个过程,导致轨道上的垃圾云密度爆炸性增加,对所有通过该区域的航天器构成严重威胁,甚至可能使得某些轨道区域变得无法安全使用。

“如果有人理性计算,没有人会在太空使用这样的武器。”针对近期对于太空核武器的讨论,德国太空指挥部负责人说。“攻击的后果将是把数千颗在轨道卫星变成垃圾,同时创造出密集的碎片场。” 

有美国官员分析认为,由于太空核武器将对轨道上的卫星进行无差别攻击,俄罗斯的卫星也会遭受同样的破坏,所以几乎可以肯定这是俄罗斯的“最后一击”。

中国军事专家张学峰在接受《环球时报》采访时提供了另一个视角,他认为,俄罗斯是否在开发天基反卫星武器尚不清楚,但美国已经多次发射的X-37B是具备反卫星能力的天基系统,美国对此从来都是避而不谈。

在哈佛大学史密森天体物理学中心的天体物理学家乔纳森·麦克道尔(Jonathan McDowell)看来,太空战争的可能性不仅存在,而且相当高。自人类开始太空探索以来,太空中就一直有军事活动,但主要是发射间谍和通信卫星以支持地球上的军事行动。如今越来越多的军队,包括美军,正在研究太空冲突的可能性。如果地球上发生冲突,由于地球上的军事力量高度依赖太空资产,冲突很可能扩展到太空。

避免战争升温

在冷战时期,地球轨道上的卫星几乎完全由美国和苏联控制,但现在的太空已经不比当年,数十个国家和上百家商业公司在太空活动,复杂的现状也成为脆弱性的来源,让现有的平衡可能被打破。尤其在战争冲突这种极端情况下,全球关注的焦点将远远超出卫星本身,而是更大范围的局势稳定。

类比曾经的拥核国家之间的冲突,非战争行为也可能造成严重后果。比如对卫星网络的攻击,卫星网络的失效不会造成伤亡,但危险性并不小。安全世界基金会的布莱恩·韦登警告,如果美国在太平洋上空的早期预警卫星受到攻击,可能会引发严重的安全升级,这样的事件可能会让华盛顿陷入恐慌,甚至可能被误解为核攻击的前兆。因为在冷战期间,美国与苏联达成的共识是,任何对预警卫星的干扰都将被视为核攻击即将发生的信号。

图|由美国、俄罗斯主导的国际空间站

无可否认的是,太空本质上是一个具有战略意义的军事领域,各国都希望阻止对手进入太空,因此紧张关系也是不可避免的。如何避免太空战争?这个诞生于冷战期间的威胁,可以参考冷战期间的做法和思路。

美苏太空竞赛期间,联合国大会于1966年通过的《外层空间条约》为太空活动提供了基本的法律指导,一些基本原则由此确立。在太空这个目前没有严格法律约束的领域,共识仍被各国努力维护着。

密西西比大学航空和空间法教授米歇尔·汉伦(Michelle Hanlon)将其比作太空法律领域的“大宪章”。“在太空法律界,我们称这份条约为太空的大宪章。它提供了原则性的指导,即所有人都有自由使用和探索太空的权利,太空属于全人类,应当仅用于和平目的。”汉伦是目前世界上为数不多的太空法律专业人士。

虽然条约的内容听起来较为抽象,但它明确禁止了某些行为,不得在太空轨道上或其他地方布置大规模毁灭性武器和核武器。这是在1967年冷战期间,国际社会能够达成的最大共识。 

在冷战结束后,太空活动的核心是通过国际合作推动技术发展,各国普遍希望维持这种合作精神。国际间的合作与协作正在持续进行,许多科学和研究任务都是通过多国合作完成的,最典型的是国际空间站,长期都有美俄两国的宇航员同时在其中执行任务。

如今太空战的风险再度增加,显示出在太空领域,和平来之不易,各方仍在维系着脆弱的平衡。正如美国前太空司令部副指挥官约翰·肖说,世界已经进入了“太空的第三个时代”。第一个时代是在冷战期间,太空由超级大国主导;第二阶段,私营公司在太空提供通信、电视等服务方面变得更加突出;在第三个时代,太空服务与平民生活越来越紧密地交织在一起。

而最重要的特征是:威胁和潜在的冲突将持续存在。

参考链接

[1] https://www.washingtonpost.com/technology/2024/02/15/space-weapons-russia-china-starlink/

[2] https://www.economist.com/international/2024/01/31/america-china-and-russia-are-locked-in-a-new-struggle-over-space

[3] https://www.youtube.com/watch?v=2KC67LjeJfo

本文受科普中国·星空计划项目扶持 

出品:中国科协科普部 

监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司 

 

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返朴

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溯源守拙·问学求新。返朴,致力好科普。

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