混合太空通信不仅是近期的热点问题，也将成为下一个革命性的飞跃，代表了信息时代和太空时代的融合。美军混合太空架构 (HSA) 计划旨在为包括盟友和合作伙伴在内的商业、民用和军事用户在地球上和太空的任何地方提供安全、可靠和低延迟的数据通信，提供全球和太空无处不在、安全的互联网连接。
2022年8月24日，美国国防创新小组、太空军和空军研究实验室联合发布了长达136页的《2022年航天工业基础状况报告——赢得可持续发展、繁荣和地球的新太空竞赛》（State of the Space Industrial Base：Winning the New Space Race for Sustainability, Prosperity and the Planet）报告。报告总体概述了发展太空工业作为美国在商业、民用和国家安全领域的关键作用。其中对混合太空通信等主题领域提出具体的评估建议。本文在此基础上，梳理了混合太空通信领域的现状、进展、关键问题与转折点，以及未来行动建议，仅供参考。
1.混合太空架构（HSA）计划集成了新兴小卫星功能和传统美国政府太空系统，可在安全环境中，利用云、分层安全性和低延迟通信，连接不同的民用、军用、商业和盟军太空系统，将显著提高太空的威慑力和韧性，成为联合全域指挥与控制(JADC2)关键
②美军动向：AFRL快速架构原型和集成开发（RAPID）实验室专门研究小型卫星和未来混合太空架构；太空军目标在2027年实现混合太空体系架构初始作战能力；国防部设计“防黑客太空互联网”；太空军太空作战分析中心开发“总体太空数据传输力量设计”
3.关键问题/转折点与行动建议：
关键转折点（HSA通信及其技术的端到端演示/加密的商业解决方案/数据保管链端到端演示）
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01
混合太空架构（HSA）概念是由美国太空军太空作战部长杰伊·雷蒙德将军在2020年的《企业卫星通信愿景》中提出，该架构集成了新兴小卫星功能和传统美国政府太空系统，可在安全环境中利用利用云、分层和低延迟通信，连接不同的民用、军用、商业和盟军太空系统，将显著提高太空的威慑力和韧性。
美国防部充分利用HSA的功能，以充分实现联合全域指挥控制
工业界已准备好为联合全域指挥控制和现有在轨能力的混合架构的其他元素作出努力并加速推进
通过HSA对商业能力的利用，增强国防部太空能力的韧性
图：混合太空架构框架将政府、商业和盟国间的系统连接在一个安全、云化的物联网环境中
混合通信需求激增。自《2021年航天工业基地状况》发布以来，商业太空通信已证明其对混合太空架构的可行性和实用性。近期，美国太空军、国家侦察局、国家地理太空情报局和太空发展局等领导层已经公开接受HSA概念，都已经认识到商业、民用和国家安全应用对激增的混合通信的需求，已对跨地球轨道的卫星通信系统进行了大量商业投资，提供安全、可靠、多路径语音/数据通信服务。HSA服务可扩展到地月间星间通信，随后扩展到地月火星系统及更远的地方。这种架构一旦用于塑造数字太空基础设施，将对其未来的可扩展性、可靠性和经济产生深远影响。
太空互联网的发展被视为HSA的延伸。像阿帕网（ARPANET）一样，HAS旨在促进使用通用协议的现代体系结构，以便支持联合全域指挥与控制(JADC2)和未来核指挥、控制与通信(NC3)架构的物联网环境。与互联网相同的是，HSA也将有目的地适应商业、民用和国家安全空间数据传输，利用开放标准、零信任和收入正增长的商业模式，激励行业采用与地面移动电信架构非常相似的通用标准。
HSA的目标是将新兴商业太空传感器和通信能力与美国政府空间系统相集成，同时结合先进的商业实践来保护和防御跨多个领域的网络。该架构将是一个以信息为中心，安全、有韧性且反应迅速的太空通信架构。该架构须在快速技术变革和动态威胁环境中保持相关性和可信度，能够跨不同的政府和商业网络进行通信。
为了实现HSA演示，报告中确定了四个领域：多路径通信、可变信任协议、多源数据融合和基于云的分析。
图：低地球轨道上Starlink宽带卫星星座
02
太空军HSA应重点解决针对中、低轨小型卫星制定采办策略和采用混合终端架构的卫星通信用户终端问题。目前，基于HSA的卫星星座可实现低成本部署。
NASA选择了六家公司参与其通信服务计划(CSP)。具有本地网状网络和短数据突发卫星通信的可穿戴5G技术大大增强了作战人员的战术态势感知能力。鉴于太空和地面商业通信资产在战略和战术上的重要性，极有可能成为对手的攻击目标。
图：太空互联网
美军在构建混合太空架构方面也有所行动。混合太空架构概念已为国防部、太空军、国防创新单元等所接受。HSA由美国太空军太空作战部长杰伊·雷蒙德将军于2020年在《企业卫星通信愿景》中提出。太空军一直在进行为军事用户验证天基互联网概念的各种实验性工作，但美国防部和太空军直到最近才完全接受混合太空架构概念，并协调整体工作来设计和开发实现这一概念所需的能力。
2021年10月，美国防创新单元（DIU）发布招标，寻求一种混合太空通信架构，将应急商业太空传感器和通信能力与美国太空系统集成，同时结合先进的商业能力来保护跨多域网络。该架构应满足安全、可扩展、响应迅速和以信息为中心等要求，并具有灵活性，以便在快速技术变革和动态威胁环境中保持关联度和可信度。同时，这种架构必须作为能够在不同的政府和商业网络之间进行通信的有效载荷经过演示验证。国防部也朝着未来“混合太空架构”迈出了第一步。
2022年4月，AFRL太空飞行器管理局开放了其新的“快速架构原型和集成开发（RAPID）实验室”，专门针对小型卫星和未来混合太空架构开展研究。DIU预计将资助互联网云提供商，并发布侧重于新的混合架构设计的相关合同，确保不同级别的数据安全都可以得到维护。承包商将着眼于“网络编排模块”，实现不同类型卫星节点之间的自动化交互。此举旨在使软件定义网络足够通用，使之可以集成到任何其他卫星网络中，以提供卫星间和天地链路，以及与空中和海上平台的链路。
2022年5月，美国太空作战部长雷蒙德称，太空军自2023财年起的首要任务将转向发展更具韧性的星座，计划在不同轨道大量部署多类卫星，使更具韧性的“混合太空体系架构”于2027年实现初始作战能力。该体系架构包括太空系统司令部研发的中轨卫星、太空发展局研发的“跟踪层”扩展式低轨星座、太空军在研的“下一代过顶持续红外”星座。太空发展局局长图尔尼尔称，该局计划2026年部署28颗“跟踪层”卫星、4颗中轨卫星，形成预警和跟踪的全球初始作战能力；2027年部署80颗“跟踪层”卫星，形成强大的全球作战能力；2030年左右实现全面作战能力。此外，太空军2023财年“未编列预算优先项目清单”中还申请增加2亿美元，用于发射2颗“跟踪层”卫星，以加快该体系架构部署。
2022年7月，国防部开始设计一种基础的受保护网络集成能力，即防黑客（或接近防黑客）的“太空互联网”。该架构由多个轨道上的军用和商用卫星组成，美国太空军太空作战分析中心（SWAC）、国防部国防创新单元（DIU）、空军研究实验室（AFRL）和太空发展局（SDA）合作进行这项潜在的革命性工作，HSA将成为实现未来跨陆、海、空、天和网络域以信息为中心的高速联合全域指挥控制（JADC2）的关键。
最近，美国太空军太空作战分析中心（SWAC）在为该概念开发总体太空数据传输“力量设计”方面取得了进展。与此同时，国防创新单元（DIU）与美空军研究实验室的项目正在设计将不同卫星通信网络拼接在一起的方案。DIU和AFRL于2022年7月初宣布了混合太空架构（HSA）计划下的一组四份初始合同，为商业、民用和军事用户提供全球泛在安全互联网连接。
03
关键问题与挑战
·两用技术——政府/军方将如何信任商业网络传输不同级别的机密数据，工业界是否愿意携带敏感的政府数据
·供应链——半导体短缺已证明该行业的脆弱性
·市场过饱和——经济衰退表明，过去几年风险资本过于集中
·死亡谷仍然存在——死亡谷阻碍着向记录项目过渡，政府机构正转向使用运维资金进行卫星服务采购，但这些计划都局限于领域内的采购，没有全面的卫星服务计划记录
·HSA通信及其技术的端到端演示——包括JADC2和战斗管理、指挥、控制和通信，实时任务分配、收集、处理、分发和传输，用于传感器到射手的超视距战术数据链，用于态势感知和共享目标
·机密加密的商业解决方案——其中国家安全局(NSA)认可商业解决方案作为1类加密的可靠替代方案
具体建议 | 责任单位 | ||
04
《2022年航天工业基础状况报告》回顾了自2020年混合太空通信架构概念提出以来的工作开展情况，分析了发展过程中存在的一些问题，提出了短期、中期和长期行动建议，为美国构建未来混合太空通信架构指明了方向。提出的每一项建议都较为详实，具有可实操性，为下一步具体行动和落实奠定了良好基础。
美军混合太空架构 (HSA) 计划旨在为包括盟友和合作伙伴在内的商业、民用和军事用户在地球上和太空的任何地方提供安全、可靠和低延迟的数据通信，提供全球和太空、无处不在和安全的互联网连接。混合太空通信将是下一个革命性飞跃，代表了信息时代和太空时代的融合。商业技术的进步也将从根本上加强美国在太空的经济和安全态势。美军国家安全太空架构正在进行全面改革，使其成为一种混合设计，将有效整合最好的商业和政府投资。
美国情报界和国防部领导重新设计其国家安全太空架构，正在有效地利用三种不同的方法来获取最好的商业太空能力。
一是通过商业产品和服务增强政府开发的能力。如国家侦察局2022年1月授出了其历史上最大的商业图像合同，选择了五家商业合成孔径雷达图像供应商。该局还将在9月选择多个商业卫星收集射频数据提供商，用于跟踪船舶、车辆或任何发射射频信号的设备。这种方法将大大提高美军情报能力。
二是利用商业太空技术创新和风险投资，同时使其适应国家安全需求。目前正在开发的下一代智能卫星将使用从商业航天器制造商处采购的验证机的硬件，并将其与政府有效载荷相结合，以降低成本和加快部署速度。通过从根本上降低这些混合卫星的成本，不仅可以提高星座的技术性能，还可以显着提高架构韧性。更多混合监视卫星的部署使对手在发生冲突时更难跟踪、瞄准、破坏或摧毁美国的航天器。
三是传统国防公司将商业衍生的商业模式纳入其中。商业太空供应商的激增创造了一支技术含量高的航空航天劳动力队伍。创造性地融合商业和国防领域的最佳实践，并产生混合太空能力，从而提高美国的经济和国家安全。美国国家安全机构找到充分利用创新和投资于商业太空能力（如发射和成像）的方法值得学习和借鉴。
几十年来，一个完全网络化的战场空间一直是美军及其指挥官们的梦想。借助于目前正在实施的混合太空架构，美军的梦想将有望变为现实。太空互联网按需或近实时获取卫星图像等数据能够使远程前沿基地作战人员及时获取所需数据，将为未来作战带来革命性影响。
https://assets.ctfassets.net/3nanhbfkr0pc/3wpHArrpttx99gFk5vfym/873bf925beb44e0cf30a07170927acf5/State_of_the_Space_Industrial_Base_2022_Report.pdf
https://breakingdefense.com/2022/07/into-the-outernet-secure-internet-in-space-key-to-future-space-force-hybrid-architecture
https://spacenews.com/op-ed-why-a-hybrid-space-architecture-makes-sense-for-economic-and-national-security/
https://spacenews.com/nro-to-add-more-commercial-imagery-providers-as-it-builds-a-hybrid-architecture/
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