新的军备竞赛在太空爆发

2007年1月11日下午，美国空军少将威廉·谢尔顿坐在加州范登堡空军基地指挥中心的一张桌子的前面，每只耳朵都对着一部电话。谢尔顿是负责维持美军太空“情景感知”的指挥官，而目前的形势似乎正在迅速恶化。其中一部电话将谢尔顿与他的上司、内布拉斯加州的美国战略司令部的负责人联系起来；另一部电话连接到谢尔顿的运营中心，隔壁一个挤满了分析人员的没有窗户的房间。谢尔顿面前摆着一罐胡椒博士汽水，桌子旁边围了一圈日益紧张的高级职员。

几天来，美国情报部门一直在搜集中国即将对外太空进行导弹试验的迹象。隔壁的分析师——以及他们在世界各地的同行——正在追踪地面雷达信号，监测红外传感器，并研究来自太空望远镜的图像。他们都在实时向谢尔顿汇报他们所观察到的情况。下午2点28分（太平洋标准时间），他们的读数显示，一枚弹道导弹从位于四川省茂密山区的西昌卫星发射中心起飞。这枚导弹升入离地球表面约500英里的低地球轨道，似乎正在接近一颗老化的中国气象卫星。

然后望远镜显示出明亮的闪光。

几分钟后，雷达屏幕开始追踪越来越多的碎片——谢尔顿知道，这些碎片至少有3000块碎片，在接下来的几年里，它们将以远远超过子弹的速度在地球周围运行。谢尔顿惊呆了。中国人刚刚打击了一颗卫星。

这不仅是一项惊人的技术成就——从地面发射导弹并击中了一个以每小时17000英里速度飞行的天体。它还显示了几十年来太空中从未见过的大胆程度。谢尔顿回忆说：“我们无法想象他们会去对抗一颗真正的卫星。”“因为这些碎片产生了，这简直不可思议。”这就像是一通警钟。

在会议室里，谢尔顿吐了一口气，放下了他的两部电话。“这改变了一切。”他对同事说。

几十年来，美国的卫星一直在地球上空盘旋，安全地避开了地缘政治的演变。自1985年以来，全球一直在非正式地暂停反卫星武器的试验；其间的几十年一直是冷战后的和平时期——美国霸权。在这几十年里，卫星已经成为美国军事机器和全球经济的关键。到2007年，海上船只和空中战机已经变得越来越依赖与数千英里以外的地面站进行即时卫星通信。政府预报员依靠气象卫星；情报分析人员依靠高­分辨率图像预测和跟踪全世界的敌人。GPS也许已经成为人类设计的最不可或缺的全球系统——世界上其余的基础设施都是基于这个系统的。（国土安全部指定的16个关键基础设施部门中，有14个与能源和金融服务一样，依靠全球定位系统进行运作。）

现在，谢尔顿担心，所有的卫星都变成了巨大的、无装甲的、价值数十亿美元的易被击中的目标。

自中国首次成功地进行反卫星导弹试验以来的十年中，谢尔顿的预感已基本成为现实：太空中的一切都发生了变化。美国、中国和俄罗斯之间，以及在较小程度上朝鲜之间，展开了一场秘密、激烈的军备竞赛。比赛的目的是：想出更多更好的方法来迅速削弱对手的卫星。经过数十年来美国无可匹敌的霸主地位、多国合作、以及关于为和平用途保留空间的外交共识，军事官员们开始将地球轨道视为一个新的“作战领域”。

在地面上，军方开始对飞行员、船长和地面部队进行再培训，使他们能够安全无故障地航行，而不依赖GPS，比如天体导航。美国军方必须重新学习如何“不疲劳”地战斗，并在太空中保卫自己。美国战略司令部司令约翰·E·海滕上将在2015年表示：“我们应该知道如何做到这一点，但不知怎么忘了。”

前国家情报总监詹姆斯·克拉珀在奥巴马政府任期结束时告诉我，美国在太空的对手越来越复杂，这是他所担心的三大战略威胁之一。克拉珀的继任者丹·科茨去年春天警告说，“俄罗斯和中国仍然致力于发展能力，以挑战那些被认为在太空存在的敌人，尤其是美国。”

自上任以来，特朗普总统多次暗示他从军方和情报机构领导人那里得到的警示。在国际空间站上与宇航员进行春季直播期间，他暗示“太空中的巨大军事应用”，这一暗示既间接又缺乏背景。他一再提出建立专门用于天体作战的新的武装力量的想法——上周他发表了一个演讲，命令参谋长联席会议开始为新的“太空部队”制定计划。

但是，如果太空确实正在成为­战争领域，重要的是要理解其中的利害关系，不仅是美国的战略地位，也是为了我们人类这一物种。一场俄美太空战很可能以全球经济的瘫痪、基础设施无法运作以及行星被卫星碎片覆盖而告终——顺便说一句，这些碎片会影响到我们地球上的所有人，直到我们想出一个清理它们的方法。在这样一场冲突之后，我们可能需要几年才能将新的卫星星座恢复到轨道上。为轨道战做准备已经迅速成为美国军方的一个优先事项，但更紧迫的优先事项是找到防止轨道战的办法。

威廉·谢尔顿在俄克拉荷马城长大，梦想是成为一名飞行员。在他发现他的眼睛不够好之前，他已经进入了空军学院。于是他成了一名天文工程师。1976年，他开始担任范登堡空军基地的发射设施经理，该基地是军事上最古老的太空和导弹发射基地，位于圣巴巴拉以北的加利福尼亚海岸。他是在美国空军开始了解太空对其未来有多重要的时候到那里任职的：美国的第一颗预警卫星是为了追踪苏联的导弹发射而被送入轨道的，卫星图像对情报收集的重要性正变得越来越大。事实证明，视力不佳倒让谢尔顿进入了空军新边疆的中心。

1990年8月，当时还是中校的谢尔顿指挥着位于科罗拉多州的第二航天作战中队（2Sops）。他到岗时，空军正忙于建立一个新的卫星群——每隔几个月从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射新的卫星群，最终建立一个全球系统，旨在帮助美国提高其导航能力，并提高其炸弹和导弹的精度。这就是新的全球定位系统，而谢尔顿在“2Sops”的首要任务之一就是为新的目标建立支持和热情。为了给游客（包括高层）留下深刻印象，他携带了一个价值3000美元重10磅的GPS演示装置，能准确地告诉美国的士兵、水手、飞行员和海军陆战队他们在地球表面的位置。

2Sops运行新系统的能力被证明比任何人想象的都要快。海湾战争引发了最后的准备工作，以便让GPS准备战斗。1991年1月17日凌晨2点30分左右，装备GPS的直升机偷偷潜入伊拉克，利用这项技术引导自己穿越漆黑的沙漠，击毁防空雷达。战争的第一次轰炸行动已经开始。记者们惊叹于精确­制导炸弹瞄准目标，巡航导弹似乎在拐角处击中了正确的建筑物。

随着技术的进步，GPS的精度也随之提高。该系统最初提供的准确性在17码以内；有了它，你可以准确地定位一片松树林。今天，如果你使用的是智能手机，它通常可以将一个物体定位到5码以内——这个分辨率足以确定那片森林中一对松树的位置。不久，它就能瞄准松果：加州大学河滨分校的研究表明，最新的技术能确保一英寸内的精确度。研究表明，1毫米的精度最终可能实现——这意味着系统可以在松果中定位出单个种子。

今天，地面部队使用GPS导航外国街道；无人机飞行员可以在数千英里外规划飞行计划。因为GPS卫星也存放着美国的核爆炸探测系统，我们依靠它们来告诉我们朝鲜是否发射了核武器，并告诉我们导弹和炸弹在哪里可以找到它们的目标。“当你审视美国的战争方式时，我们的战略在很大程度上是由太空资产支撑的——导航、预警、时机，”谢尔顿说。

这只是军队。GPS的创造者可能从未打算让这个系统成为日常生活的支柱，但它确实做到了。我在报道这个故事的时候访问了科罗拉多州，并试图密切关注我依靠GPS所做的一切。有明显的应用场景——我乘坐Uber去机场，乘坐美国航空公司飞往丹佛的航班，驾驶租赁汽车用谷歌地图导航到科罗拉多斯普林斯郊外的施里弗空军基地。但也有不那么明显的例子，比如我一路上打的电话（蜂窝网络依靠GPS数据来保持站点的同步）、我在ATM（银行使用GPS跟踪存款和取款）以及加油站的充值（信用卡系统也依赖GPS）。此外，全球定位系统不再是世界上唯一的地理分配机制。俄罗斯、中国和欧盟现在要么已经部署，要么已经开始在各自的导航卫星星座上开展工作，以确保它们不必依赖美国的系统。这也意味着，在战争的早期，这是一个公平的赌注，首批目标可能是这个国家或者是另一个国家的卫星。

在冷战期间，驻守在富尔达峡谷的美国陆军山头哨站，是东西德之间最短的路线，是苏联入侵欧洲的预警线。如果俄罗斯坦克发动突然袭击，北约的人知道，那里的士兵很可能最先发现。

今天，2Sops的成员发挥了类似的作用。在施里弗空军基地深邃、米色、无窗的400号建筑深处——在我去科罗拉多的旅途中，我接入了谷歌地图——每次有10人远程操作天文星座的GPS卫星，这些卫星指导战斧巡航导弹飞向目标，将Lyft乘客送到目的地，并帮助农民种植庄稼。他们还警惕系统受到的任何冲击或攻击。

全球定位系统的操作员平均年龄在25岁左右。在最近的一次调整中，整个全球定位系统由两名19岁的操作员控制（美国空军强调，他们接受了严格的训练）。他们的指挥官，美国空军中校彼得·诺尔斯基，现年三十五岁。他们一起监视大约36颗GPS卫星，排除了定位系统的故障，并注意到了每个轨道飞行器的古怪之处——这个卫星的太阳能电池板受损，那个卫星的通信链路故障——就好像他们在远程照料一个马厩，里面住着一群性情古怪的马。

除了施里弗空军基地外，大多数人对GPS的工作方式知之甚少。从根本上说，GPS的功能是为地球提供一个共享的时钟。GPS卫星使电话公司能够保持系统同步，战列舰能够绘制开阔水域的海图，而ATM机则通过三角测量来自头顶的信号和测量从不同卫星发出的信号到达GPS接收器所需的时间，添加交易时间戳。

该系统的工作原理是，利用牛顿物理学和爱因斯坦相对论，以精确调整每颗GPS卫星在空间中传播的时间——高科技版本的GPS将你祖父的时钟调优到千亿分之一秒之内。毕竟，时间是相对的；截至1月份，太空中的时间比地球的“协调世界时”提前了18秒，因为空间并不认识到闰秒，科学家为地球的旋转变慢增加了地球时间。此外，每个卫星上的定时装置给出了一个微妙的不同读数，即原子钟变化的结果，它通过测量原子的精确振荡来显示时间。（一些GPS卫星使用铷原子，而铷原子每天的精确度很高；有些卫星使用铯，而后者在较长时间内更为精确。）

全球定位系统的任何故障都有可能使全球经济陷入混乱。2016年1月25日，2Sops的一名飞行指挥官亚伦·布雷恩上尉被半夜打来的工作时话吵醒。来自全国各地的用户报告显示，该系统的精度已经“摇摆”，测量越来越不准确。布雷恩开着他的福特皮卡中驶向施里弗，发现星座的时间差了约13微秒。这是一个无限小的数字——比眨眼的时间短25000多倍——但是对于精细调谐的GPS来说，这是一个巨大的误差。如果不加以纠正，这些小故障可能会在全球经济中造成严重后果，不仅会影响定位，还会干扰股票交易。

布雷恩和他的团队大约花了6个小时才找到问题所在——一次损坏的测量——然后分别重置受影响的卫星。（俄罗斯的全球定位系统Glonass遭遇过更严重的的问题。2014年Glonass系统崩溃了10个小时，但许多Glonass接收器也可以使用GPS作为备份，因此系统混乱带来的影响是有限的。）

那晚，人们避免了一场灾难，但他们越来越担心中国和俄罗斯在天上做什么。2Sops最近将负责监控卫星的操作员数量增加了一倍，这样，一个团队就可以运行GPS星座，而另一队人马去面对最坏的情况——五角大楼称其为“一个有争议的、退化的和­在操作上受到限制的环境。”即太空战。

从一个方面来说，太空已经像一个战争地带：它越来越多地被飞行碎片射穿。据估计，地球轨道上有超过1亿个碎片。中国2007年的反卫星试验已经创造了约15万个新碎片，其中还有许多碎片太小而无法跟踪。2013年，其中一些碎片击中了俄罗斯的一颗卫星，可能带来更多的碎片。随着像SpaceX和Blue Origin这样的商业项目加速了其太空旅游计划，地球轨道将变得更加拥挤，既有垃圾，也有航天器。科学家们说，在某个点上，环绕行星旋转的物体的密度达到了一个临界点，这些物体在碰撞後产生的碎片能够形成更多的新撞击，形成级联效应——称为“凯斯勒效应”。

关于空间碎片另一个棘手的问题是，有时碎片不仅仅是碎片。美国的一项名为太空监视网络的军事项目仔细跟踪和监控每一块比垒球更大的太空垃圾。目前，这个数字已达20000个——从旧的卫星部件到废弃的火箭推进器，再到宇航员太空行走时丢失的一对钳子。2014年，美国军方称之为2014-28E号物件的太空垃圾开始表现得怪异起来。这个源自俄罗斯的物件开始进行复杂的机械动作。谢尔顿说：“这很令人担心，尤其是当你看到一些看起来像是碎片的东西活过来的时候。”2014-28E号物件实际上是一个能够偏离轨道，并且可以潜入其他物体，包括美国的商业通信卫星的自主航天器。

在此后的几年中，2014-28E号物件已经与俄罗斯其他空间物体相连接。分析家担心，这可能标志着被称为卫星杀手——俄罗斯一项冷战后关闭了的计划的复苏。但即便是美国政府的分析师，也很难确切知道这种担心是否有道理。几乎所有与太空有关的事情都是保密的，因此很难评估任何对手的能力。辨别意图尤其困难。“如果我想制造一颗看起来与实际任务非常不同的卫星，那并不难，”谢尔顿说。

如果一颗卫星靠近另一颗卫星，它可能正在进行修理工作，或者正在准备发动攻击，并且它可能使用相同的工具。美国也一直在秘密发展可能是也可能不是太空武器的东西。去年5月，美国空军宣布，一架看起来属于机密的无人驾驶航天飞机已经围绕地球运行了718天，谁知道是怎么回事。截至今年5月，另一个环绕地球运行的OTV已执行机密任务200多天。

华盛顿战略和国际研究中心航空航天安全项目主任托德·哈里森解释说，实际上有四类空间武器：动能（旨在摧毁卫星）、非能动（旨在不接触卫星而使其失效）、电磁（旨在干扰卫星信号）和网络（旨在破坏发送给卫星的数据）。

美国在2008年测试了自己的反卫星导弹，击落了一颗偏离轨道的间谍卫星。俄罗斯多次试射所谓的直接上升式武器——PL-19“Nudol”弹道导弹，这种导弹可以打击轨道上的物体，尽管它没有对一个轨道上的卫星进行实弹攻击。自2007年中国击落气象卫星以来的十年中，北京已经发射了多枚弹道导弹，并延伸到了轨道上。此外，中国的三颗卫星也进行了类似于俄罗斯2014-28E号物件的“近距离作战”。反卫星武器仅仅是中国所说的“杀手锏”系统的一部分，这种系统可以在攻击开始时使用，以实现对技术上优越的敌人的意外和决定性优势。卫星上的网络攻击也带来了越来越大的挑战：据报道，中国黑客已经侵入了美国的气象卫星系统，一名罗马尼亚黑客宣布，他已经访问了美国宇航局的一个太空飞行中心的服务器。在过去的十年里，至少有两个非军事的美国卫星系统经历了与黑客攻击相关的故障。

一些行为者开始利用的不是卫星本身的脆弱性，而是它们所传播的信号的脆弱性。当GPS卫星发出的无线电信号从几千英里以外到达地球时，它们很容易被同一频率的较强信号广播所覆盖。简单的GPS干扰机在线售价为119美元，但它们影响范围有限。军方似乎正在获得更为强大的干扰技术。据报道，2016年，约有1000架飞机和700艘船只在朝鲜附近海域遇到了GPS信号的问题。据信，朝鲜购买了可以安装在卡车上的俄罗斯干扰器。这些装置的有效半径为30至60英里。美国也拥有类似的技术；2007年在圣地亚哥海军基地附近进行的一次测试，让手机网络运营商的GPS信号中断了至少两个小时。

不过，比简单干扰更麻烦的是“欺骗”的兴起，它使用更强大的本地信号覆盖正确的GPS数据，将虚假信息传递给接收方。2013年，德克萨斯大学奥斯汀分校的一个研究小组在地中海地区成功地使一艘价值8000万美元的游艇误入歧途，制服了GPS接收器，将其送上了一条新的航线。欺骗的肮脏事实是，安全通道不能防御它。“甚至我们的加密军事GPS接收器也会被欺骗。”哈里森说。

谢尔顿在空军服役38年后于2014年退休，住在科罗拉多州离2Sops不远的地方。如今，他在一家名为空间基金会的非盈利性教育和宣传机构担任主席。他还在为天上发生的事操心。“作为一个国家，我们对这一威胁的反应太慢了，”他说。他尤其为美国未能获得新的太空系统而烦恼。一些GPS卫星比运行它们的人老。“我们的系统已经过时了，”谢尔顿说。“因为空间资产非常昂贵，所以我们部署了“刚好够用”的能力，没有备份或额外能力。”（美国空军指出，GPS星座由30多个卫星组成，这提供了一些冗余。）

相比之下，中国则在其太空计划上投入巨资。今年，中国可能在月球远端登陆。中国的全球导航卫星系统——北斗，有一些能力甚至超过美国的GPS。2015年，中国建立了以太空­为中心的新军种，称为中国人民解放军战略支援部队。与此同时，美国还需要依靠俄罗斯火箭将宇航员送上空间站（尽管NASA已经与波音和SpaceX签订了合同）。正如程介南所说：“今天，中国是两个可以把人送上太空的国家之一，而另一个国家不是美国。”

美国许多太空战士，正如他们自己所说，都和谢尔顿一样，认为美国对轨道战的反应还不够快。“我们需要加快步伐，”曾担任奥巴马总统空军部长德博拉·李·詹姆斯说。“为什么空军高层没有更多的太空和网络军官？”正如詹姆斯的问题所表明的那样，解决这些问题不仅仅是向太空工业综合体投入资金，还涉及到组织的变革。美国空军正在建设美国第一个太空任务部队，由受过训练的飞行员组成，以应对轨道战的要求。在与2Sops指挥中心相同的基础上，军方建立了国家空间防御中心，将来自各个军事和情报部门的代表集中在一个屋顶下的空间上。国防授权法案对空军的空间­作战能力进行了全面升级，包括增设了负责空间作战行动的空军部队。

不满足于对空军的修修补补，越来越多的华盛顿人——包括总司令——不得不赞成建立一个全新的专门从事太空作战的军事分支。今年5月，在西点军校足球队举行的仪式上，特朗普总统对听众说：“我们在军事上和其他方面的空间都变得非常大，我们正在认真地考虑太空力量。”在许多听众看来，这个评论听起来像是另一个古怪的特朗普式切线。

但后来，据报道，在遭遇空军的抵抗后，特朗普升级了。在6月中旬新成立的美国太空委员会的一次会议上，他宣布——这让他自己的顾问和军方本身都很吃惊——他命令五角大楼继续前进。如他所说，“我在此指示国防部和五角大楼立即开始必要的进程，建立一支太空部队，作为美国的第六支武装部队。我们将拥有独立但平等的太空部队。”

当然，空间部队不是既成事实。任何军事重组都必须得到国会的批准——这不一定是一条简单的道路。（去年，美国众议院通过了一项法案，其中包括设立这样一个新的军事分支，但该条款已从参议院的版本中删除。）而建立一个新的军事分支涉及大量的后勤和结构问题。

然而，特朗普的努力可能会加快向独立太空部队的自然演变。总统说，太空是“将在货币和军事上发挥重要作用。我们不希望中国、俄罗斯和其他国家领导我们。我们一直领先。”

但是，我们在哪里——又是为了什么——我们在领导什么呢？如何看待空间冲突的部分挑战是轨道环境的复杂性——长期以来一直属于民族国家，但它正日益成为商业和旅游业的一个领域。各国如何保护自己的利益——在这里也是如此？

目前，各国似乎都在竞相建立自己的军事能力——但军备竞赛不是唯一的答案。

上一次军备竞赛似乎准备超越太空，世界上的超级大国联合起来签署了1967年的《外空条约》，该条约禁止在太空使用大规模杀伤性武器，并认为“月球和其他天体”应用于和平目的。《外空条约》仍然有效，但现在它充满漏洞。例如，法律学者就很难证明中国2007年的反­卫星试验违反了该协议。

太空现在如此不稳定的部分原因是，要把现有的战争法则应用到太空上是很困难的。没有一个国家可以宣称在轨道上拥有主权，也不可能占领那里的领土。那么，什么算是领土侵略行为呢？甚至很难说，太空战争的物理学将会是什么样子。例如，我们不能很好地理解对卫星星座的动能攻击是如何蔓延成螺旋形凯斯勒效应的。

埃默里大学法学教授、武装冲突法专家劳里·布兰克说，人类“在陆上炸毁东西方面有数千年的经验”。“我们还在研究太空中所有这些行为的后果。”

布兰克最近与一个国际法律专家小组一起创作了他们称之为军事空间行动国际法的伍默拉手册——一种用来解决天体国际冲突的规则书，它将努力把地球上的战争法则翻译成太空。这是一项艰巨的任务，其结果文件将不具有约束力。但是，布兰克说，对于那些试图遏制冲突的人来说，这是必要的第一步，从某种意义上说，冲突已经开始。