导读：随着现代的空间安全环境相比于过去发生了较大变化，各类反卫星武器（如动能、激光、共轨等）、通信干扰机、GPS干扰机和网络攻击的出现使空间系统的稳定性降低；空间环境日益拥挤，数量不断增加的卫星和空间碎片、电磁频谱竞争等对卫星系统的危害非常严重等因素，美国等航天大国也转变了空间战略，向快速反应与弹性体系发展，分散式空间体系应运而生。

分散式空间体系是近年来美军对于空间系统未来发展新思路的探索，是美空军为应对当前安全和预算环境挑战的重要转型举措，可能颠覆未来空间系统发展理念。该概念由时任美空军空间与导弹系统中心主任2012年首次提出，2013年8月，美国空军航天司令部发布《弹性与分散式空间系统体系结构》白皮书，系统阐述了对空间系统“弹性”和“分散式空间系统”体系结构的认识和思考，提出采用“结构分离、功能分解、载荷搭载、多轨道分散、多作战域分解”等措施，来提高空间系统的可恢复性、经济性、安全性与生存能力。

基于分散式空间体系概念的指导下，每颗卫星只承担整个体系的一小部分任务，因此单颗卫星被攻击，对体系整体能力的影响有限，从而增强了体系抗毁能力。基于分散式空间系统体系结构理念发展的空间系统显著降低了空间系统的复杂性，使系统更加容易维护。另外，通过卫星任务能力分散配置、卫星有效载荷分散部署等，还将增加潜在对手选取空间攻击目标的难度，降低攻击效果。

GPS卫星网络就是分散式空间体系概念下的典型产品，遍布于全球各个方位的GPS卫星，即便是有3、4颗受到攻击，剩余卫星仍能够完成定位任务。此外，其他不同功能的卫星也在分散式的概念下不断进行转型。宽带和防护通信卫星系统可能的转型路线包括商业容量的租用或购买、改进商业通信波形以提供抗干扰能力、有效载荷搭载、系统功能拆分、进一步挖掘低轨通信卫星星座潜力等。

GPS星座部署图

导弹预警卫星则逐步向多星、多轨道、多域分散方向发展。成像侦察卫星系统综合使用光学和雷达侦察手段，形成了以军为主、民商为军用的军民融合的卫星侦察监视体系，朝多轨道部署方向发展。军用气象卫星系统形成了以军民结合发展为主的发展方式，军用极轨气象卫星系统以国防气象卫星（DMSP）为主，民用NOAA卫星补充军用，通过分散方式使成本降低，使抗毁能力提升。

SBIRS导弹预警卫星星座

为实现分散式空间体系的构建，美国DARPA等多家机构开展了相关研究，包括备选方案分析、技术验证项目和备选方案采购试验等。目前来看，有助于实现分散式空间体系的典型项目有商业搭载有效载荷（CHIRP）飞行验证、试验型太空飞机-1（XS-1）、空间环境纳卫星实验（SENSE）、空中发射辅助太空进入项目（ALASA）和在轨操作项目等。

“蜘蛛制造”在轨操作项目

商业搭载有效载荷（CHIRP）飞行验证项目是由美国空军空间与导弹系统中心提出，使用一颗商业地球静止轨道卫星（即SES-2）搭载一个宽视场、被动红外传感器发射升空。CHIRP项目采用承包商的地面设施和任务操作团队，利用在轨数据在地面操作和评价“商业搭载红外有效载荷”系统，开辟了载荷搭载新的途径和模式。CHIRP项目利用成熟的商业卫星平台，在达到预定目的的前提下，节约了运作时间，降低了整体成本。

商业搭载有效载荷（CHIRP）

试验型太空飞机-1（XS-1）项目由DARPA发起，旨在发展一型完全可重复使用的无人驾驶飞行器，该飞行器能够像飞机一样水平起降，进入太空，并利用一次性的上面级将小型卫星送入轨道。XS-1的目标是寻求能够更快速更廉价地发射小卫星，同时发展下一代高超声速飞行器的相关技术。

试验型太空飞机-1（XS-1）项目设想图

在XS-1项目中，可重复使用的第一级能够在亚轨道高度做高超声速飞行。当达到适当速度和高度后，一个或多个一次性的上面级将与第一级分离，并将小卫星送入低地球轨道。而可重复使用的第一级将返回地面着陆，并准备下一次飞行。XS-1将通过模块化部件、耐久性热防护系统和自主起飞、飞行及回收系统等技术，显著减少后勤需求，确保能够在两次飞行任务之间实现快速周转。

XS-1项目最终定型

空间环境纳卫星实验（SENSE）项目旨在验证小卫星的经济可承受性和快速部署能力。该项目采用商用货架产品（COTS）电子器件，从而具备大批量卫星的快速生产能力，并利用自主运行的地面架构，实现运行控制人员的最小化。2011年4月，美国空军与波音公司签订合同，后者生产和交付两颗纳米卫星（3U CubeSats），以帮助评估军用微型卫星的效用和太空作战能力。波音公司与海军研究室（ONR）、SRI国际公司、大气与空间技术研究协会共同合作制造、整合和测试纳米卫星。2012年12月，波音公司向美国空军交付了两颗SENSE纳米卫星，满足了美国空军18个月的快速交付要求。

空间环境纳卫星实验（SENSE）项目示意图

空中发射辅助太空进入项目（ALASA）是与美国快速响应空间系统计划有关的项目，该计划在2011年启动。该计划的目的是研究一种能够在接到发射通知后24小时内完成发射任务的空射运载火箭（紧急情况下12小时），并且发射成本控制在100万美元左右。ALASA计划中的火箭采用高度自动化操作的技术方案，从而实现降低发射成本和提高快速反应能力。不过在2015年4月和8月的两次试验失败后，DARPA最终取消了该项目。

空中发射辅助太空进入项目（ALASA）

在轨操作项目是美国近年来大力发展的新型工程，典型的包括“凤凰”计划、“蜻蜓”计划、“地球同步轨道卫星机器人服务”项目、“蜘蛛制造”项目、“建筑师”项目等等。这些项目通过在轨组装、修复航天器，在一定程度上能够快速完成卫星的恢复，保证整个卫星系统的弹性，从而构建广义上的分散式空间体系。

“建筑师”（Archinaut）

“凤凰”计划旨在通过创新发射、部署方式，探索新型在轨服务模式，建立起一个面向重复利用的在轨服务支援体系。“凤凰”计划的设想是发展一种从废弃卫星上抢救、再利用零部件（如天线）的技术。其方案是从一颗退役卫星上“剥离”大型天线，并重新构造一颗新卫星，置于GEO轨道。

凤凰”计划“

地球同步轨道卫星机器人服务”是基于“凤凰”计划的后续项目，旨在研制能够执行在轨检查、维修、重定位和升级等多项在轨服务任务的“自主服务航天器”（RSV）。项目的在轨服务任务类型包括：处理机械故障（如太阳能阵列部署）；提供辅助推进，增强业务卫星编队的灵活性；利用摄像机系统实施非常详细的检测，查找卫星问题；提高对静止轨道运行情况的感知等。

“地球同步轨道卫星机器人服务”

总结：分散式空间体系构建的主体是功能各异的卫星，因此如何快速、低成本的构建卫星星座就成为最为关键的问题。美国一方面设计功能分散、轨道分散的卫星星座，一方面探索如何减少发射时间、降低成本的技术途径。目前来看，商业载荷搭载、微纳卫星使用和在轨操作将是更为可行的途径。我国目前卫星功能种类相对美国较少、体系弹性较弱，未来同样需要构建分散式空间体系，确保即便有部分卫星被摧毁，仍能够满足作战应用。