现实的太空战斗将是什么样？

关于太空的科幻电影的教育成分非常薄弱。在电影中，艰苦的飞行员在对决中将他们的飞船带入太空，就像在大气中一样。他们改变侧倾，转弯，打环和发炮，有时他们使用伊梅尔曼政变-就像它们取决于地球的重力一样。现实吗？



没有。



实际上，太空战斗看起来可能完全不同。而且，由于越来越多的设备正在进入太空，并且未来很有可能发生冲突，因此现在该考虑一下：太空作战实际上将是什么样子？



非营利性航空航天公司已决定现在是解决这个问题的时候了。航空航天公司空间政策与策略中心的丽贝卡·里斯曼博士与同事詹姆斯·威尔逊（James Wilson）合作，撰写了有关太空战斗的研究论文。它被称为“太空战争的物理学：轨道动力学如何限制太空中的战斗。”



如果人类的未来可以由过去来判断，那么太空的军事化将继续。尽管就是否需要和平外层空间进行了所有谈判和达成协议。随着越来越多的国家进入太空，争夺资源开始引起问题，是时候对太空冲突的推理进行现实主义了。



这就是作者在其工作简介中试图说的话。 “美国和世界其他地区正在讨论继续向太空冲突的可能性。重要的是要对该领域在物理上可能可行的事情有一个普遍的了解。 “星球大战”中的剧集，书籍和电视连续剧描绘的世界与我们在接下来的50年中将无法看到的世界完全不同，也许是从原理上讲-都是由于物理定律。”



太空还没有战斗，但是武器已经在测试中。中国正在研制一种反卫星武器，并已经试验了一种这样的导弹。印度也是如此。俄罗斯和美国也在研发类似武器。早在1985年，美国就用火箭摧毁了其中一颗卫星。





飞机F-15A Eagle在1985年的测试中发射了ASM-135火箭，摧毁了Solwind P78-1卫星



，这肯定是与未来太空冲突相关的冰山一角。到目前为止，这些测试都没有涉及飞船内部的人员。该文件说，这也许永远都没有必要。 “现代世界中的太空战斗将完全由无人飞行器进行，它将由地面操作员控制，并且还将经历与空间运动物理有关的局限性。”



在太空时代的初期，在冷战的高峰期，超级大国设想太空冲突将主要是地球冲突的延伸。苏联甚至设计了空间站装有改进型的HP-23自动加农炮，以击退美国宇航员的袭击。美国的工作与此类似。





苏联在莫斯科“经济成就”展览馆的“波斯菊”馆中居住的太空站“阿尔玛斯”。俄罗斯设计了各种军事卫星和空间站，其中一些计划配备自动武器。这个想法后来因过于昂贵而被放弃。



但是，技术进步使得有可能放弃这些项目而转向无人卫星。“结果，这两个计划都被削减了。取而代之的是，技术和数据传输系统的改进使人们能够制造出能够执行军事功能的卫星，而这些卫星原先计划放在太空人的肩膀上。通过无所不在的联系，相同的进步是我们现代生活的核心。” 现在，卫星在太空中占主导地位，人们仅在国际空间站上生活。



这篇文章描述了这种未来。在未来的50年中，太空冲突将与对卫星的攻击相关。但是，并非所有这些攻击都是直接和明确的。作者描述了太空攻击的四个目标：

• 欺骗敌人以对自己不利的方式行事。
• 暂时或永久破坏或严重削弱敌人使用太空设备的能力。
• 彻底摧毁敌人的太空能力。
• 防御太空和地球上的反击。

卫星运动可预测。它们移动很快，但是它们的未来位置很容易预测，因此在许多情况下很容易被拦截。一些卫星可以改变轨道的高度，但是它们没有真正的机动性，也没有逃避攻击的方法。



“为了描述限制太空攻击的物理学原理，本文描述了五个关键概念：卫星快速，可预测地运动，机动缓慢；空间很大；选择合适的时机非常重要。”



在地球大气层中飞行并非易事，而是直观的。但是，空间上的所有事物都是不同的，严格来说，这甚至不是飞行。在没有大气和重力的情况下，一切都会改变。作者写道：“对于习惯于在地球大气层飞行并有机会加油的人而言，太空旅行将违反直觉。”





卫星之间将进行太空战斗，加油将无法进行。图片：由KC-135 Stratotanker加油的F-16



“太空碰撞将得到精心计划，并逐步展开。空间很大，航天器很难脱离可预测的路径。此外，太空攻击将需要很高的精度，因为航天器和地面武器只有经过复杂的计算才能攻击太空目标。”不会有飞行员的业务人员准备炸毁并迅速起飞。卫星的太空战将更像是数学练习。



物理学对太空中发生的事情施加了自己的限制。他们写道，只有掌握它们，您才能解决其他问题-如何战斗，更重要的是，何时何地发动太空战争。



卫星的轨道很容易预测，因为速度，高度和形状是相关的。在低空，卫星会被大气制动。而且，地球不是一个完美的球。但是，在攻击过程中可以考虑所有这些因素。为了偏离既定的轨道，卫星需要使用引擎进行机动。他们写道，这使它们与使用空气进行机动的飞机区分开来-这样的选择将无法在太空真空中起作用。







在太空战中，甚至必须考虑太空本身的体积。 “低地球轨道与地球静止轨道之间大约有200万亿立方公里的空间。这是地球体积的190倍。”



因此，在如此大的空间中跟踪卫星将具有挑战性，特别是因为其中一些卫星经过特殊设计难以检测。困难但并非不可能-定期发现卫星。而且由于它们不是很容易操纵，因此一旦确定了卫星的轨道，就很容易追踪其轨迹。



庞大的空间也意味着大多数太空战将是短暂的。没有对决的预期。 “太空是伟大的，所以太空战斗不会持续很长时间并且不会活跃。为了达到快速的效果，要么是设备速度的短暂而强烈的变化，要么是为较小或恒定的交互而进行的长期而逐渐的变化。”



改变速度需要燃料，但是大多数卫星没有改变速度的能力，而其他卫星的选择却非常有限。



“攻击卫星的运营商可能需要数周时间才能将其移动到所需位置。在这段时间内，进行攻击的必要条件或攻击本身的对象可能会改变。”而且，如果防御卫星只能做出响应以稍微改变其轨迹，那么攻击者可能没有足够的能力或燃料来适当地调整其拦截路径。



作者还指出了选择正确时机的极端重要性。即使攻击卫星可以进入目标轨道，也不能保证它能够足够接近目标。



报告说：“冲突的性质通常要求两个相互竞争的武器系统相互靠近。”作者在需要接近目标的航空母舰和需要接近目标的喷气战斗机中使用示例。卫星也是如此。



“将两颗卫星在同一平面上移到同一高度是很容易的（尽管需要时间和速度的调整）。但这并不意味着它们将最终出现在同一位置。在相位上也必须重合-轨道上的一点。由于高度和速度是相关的，因此将两颗卫星放到一个地方的任务并不直观。”这需要精确的时间安排和仔细的准备。





卫星使用相位操纵来改变其在轨道上的位置。随着高度的增加，卫星会变慢，并且实际上会相对于先前的轨道和高度向后移动。因此，一颗卫星可以赶上另一颗。



作者还讨论了与目标收敛的另一种方法-平面重合。卫星进行操纵，以使其轨道平面与目标平面对齐。结果，攻击者在设置会议时间方面具有优势。这组作者解释说：“在没有过早进行威胁演习的情况下，攻击者可以在等待最佳攻击时刻的同时显得无害。”



所有这些动作都不会很快进行。太空物理学要求太空中缓慢的攻击。他们写道，卫星需要动员数天，甚至数周甚至数月的时间，才能进入一个可以做些什么的位置。但是你可以做到的。



当一切准备好被拦截时，“有很多机会可以快速接近目标。”



在低地球轨道上操纵卫星有自然的限制。一方面，一些相位演算可以将卫星发射到大气中，并在那里燃烧。另一方面，它可能远离低地球轨道而进入地球的辐射带。因此，卫星的可操纵性受到限制。





如果卫星执行直接相位机动，将速度更改为115 m / s，它将返回地球大气层并燃烧。如果他执行反相操作，将速度改变350 m / s，他将掉入高辐射区。



对地静止轨道上的卫星不会改变相对于地球的位置，因此在这种情况下，攻击和防御机制将有所不同。但总的来说，限制仍然存在。不管轨道的类型如何，太空机动都需要时间和精力。



但是，轨道和机动性并不是本文所涵盖的全部。



作者讨论了可能的攻击类型。本文介绍了碰撞，弹丸，电子干扰。每种类型都需要有自己的考虑因素和培训。



作者还讨论了成功袭击的后果-碎屑的出现会带来困难。它们可能会损坏其他随机卫星，特别是攻击者自己的卫星或属于中性端的卫星。已经成功进行了三次对卫星的攻击：一次是中国的，一次是美国的，另一次是印度的。作者展示了每个片段的图形。







破坏目标后，不同高度的碎片密度随时间变化的比较。中国的测试是在更高的高度（856公里）进行的，这就是碎片持续时间更长的原因。



攻击后立即形成的碎片云密密麻麻，并迅速在太空中扩散。尽管其密度迅速下降，但碎屑却传播得很远，仍然很危险。





在2019年的印度审判之后-袭击发生后的5、45、90分钟，以及1、2、3和6天之后，形成了一片碎片云。



该文章清楚地指出了太空战中出现的所有困难，以及与空中战斗的严重区别。但是，一些重要的问题仍在幕后。



如果一个国家决定准备对其卫星发动攻击，会发生什么？她不会袖手旁观，而是继续对地球进行指责，威胁和报复。太空攻击可能是另一场地面战争的起点。



结果，太空军备竞赛可能开始，各国在太空武器和其他技术的支出方面展开竞争。这将严重消耗世界的资源，而世界的资源需要集中在解决气候变化问题上。



它将如何结束？在轨战争？月球之战？对火星的战争？什么时候人类会停止意识？



也许有一天将有一场最后的战争，在那之后所有这一切将结束。但这在未来50年内不太可能发生。如果此时发生战争，卫星可能会参与其中，其战斗将如作者所描述的那样：缓慢，审慎和谨慎。