导读：数字技术和智能技术的快速发展，为太空军事化能力的生成和提高创造了条件。美国太空军数字军种建设重点关注数字工程、数字人才、数字总部及数字作战，谋求通过技术变革打造真正的“数字军种”，近期还提出要创建太空军元宇宙，通过交互式3D虚拟现实环境支撑太空作战人员开展协作、训练等活动。

　　虽然美国太空军成立时间不长，但是该军种已将眼光置于人工智能、大数据、边缘计算等IT技术前沿。美太空军技术与创新主管丽莎·科斯塔(Lisa Costa)2022年1月13日表示，太空军正关注边缘计算、太空数据中心及构建数字基础设施所需的其他技术的投资。科斯塔称，基于数据驱动和威胁知情的决策是首要的，这意味着该军种需要太空域的计算、存储能力以及轨道上的高速弹性通信能力。

　　科斯塔于2021年9月被任命为太空军的技术与创新主管。她之前是美国特种作战司令部的通信系统主任和信息主管。

　　科斯塔称，太空军的长远目标是成为一个“数字军种”(参见此前文章美国太空军数字化建设愿景)，现在正在制定一项战略，投资于“有竞争力和有争议领域的合适基础设施”。

　　科斯塔称，太空军的一个关键目标是保持敏捷，及时和相关的数据是必不可少的，这需要对政府拥有的和商业的太空基础设施进行投资。比如云存储、弹性计算、机器学习的关键计算、轨道内和跨轨道的基础设施。

　　边缘计算和在轨数据管理是航天工业中不断增长的细分市场。星载计算允许卫星处理它们收集的数据，并且相比必须将数据传输到地面服务器的方式能够更快地执行自主决策和任务。

　　科斯塔称，太空军官兵需要这些能力，以便他们可以使用机器学习和人工智能分析数据。“人工智能在太空中非常重要。那么我们将在哪里进行处理呢?拥有天基轨道计算能力真的很重要，这样就不必下载大量数据到地面站进行处理，然后上传信息。”

　　科斯塔指出，太空军必须更好地向商业界和大学传达其需求。这些大学正在开发该服务寻求的许多技术。

　　通过公开信息可知已经有商业公司开始与美太空军合作研究卫星“边缘计算”能力。2021年5月，总部位于美国加利福尼亚州的Loft Orbital公司获得了太空军AFWERX计划第二阶段的小企业创新研究(SBIR)合同。该合同将提供资金支持“高性能、可重新编程的星载边缘计算环境”的开发，合同总额150万美元(75万美元的政府资金和75万美元的配套私人资金)。该公司此前已经获得第一阶段合同，第二阶段是根据太空军的反馈进行处理器增强。

　　Loft Orbital公司正在研制的机载处理器将支持星载“无质量有效载荷”;为需要边缘计算的应用(如传感器数据处理、任务自主、卫星自我保护、遥测数据处理)提供托管应用的环境。该公司还在努力开发一个机器学习软件包，以自动检测、识别和减轻航天器上的网络威胁。该公司的这种空间边缘处理器可使单个卫星在其他卫星、地面站和云数据中心的网状连接网络中充当计算节点，进而能够在被拒或拥挤的通信环境中进行高级处理。

　　美国太空军技术与创新主管丽莎·科斯塔(Lisa Costa)在2022年2月在军用通信与电子协会太空军信息技术会议(AFCEA)上高调宣布，太空军正利用数字技术创建军事专用“元宇宙”(Metaverse)，以协同作战、训练、执行任务。

　　科斯塔称，“元宇宙”对太空军尤其有吸引力，因为太空军官兵通常要依靠太空域的数字再现来工作。太空军官兵并不能亲自上太空，他们体验自身作战域的唯一途径就是视觉数据显示。“虚拟现实环境会为他们提供态势感知，并了解自己的选项，以便做出决策。”官兵可在军事元宇宙情境下协作、训练和开展任何数量的活动。

　　构成“元宇宙”的技术包括把数字和现实世界结合到一起的虚拟现实以及增强现实。科斯塔举例说，太空军官兵可以以数字方式设计制造卫星和建立新的空间作战能力。科斯塔称，太空军接下来要做的就是对人员进行相关训练，并利用企业所做的投资。

　　一方面，实现元宇宙仍然存在大量有待解决的技术问题。例如，扫描技术所需要的芯片，从三维到光场再到全息显示技术，基于图像和视频的搜索技术，几何处理专用芯片，类似于图像处理的3D点云处理软件等都还有待整合。另一方面，商业界善于借风使舵，将虚拟现实技术、增强现实技术与“元宇宙”概念混为一谈，概念滥用现象并不鲜见。

　　总之，美国军方对元宇宙的总体态度仍然保持谨慎。目前美军已经能够利用VR解决几十年来一直思考的问题，并且随着技术进步进行越来越多的应用，虽然实现真实高质量的虚拟现实可能还需要较长时间，对活动进行准确模拟应用仍在研究之中，但是美国国防部多年来一直在致力于构建用于测试、培训和实验的虚拟环境。

　　2022年5月10日，美国太空军发布《太空测试企业愿景》(Space Test Enterprise Vision)。该愿景文件于2022年3月由太空作战部副部长戴维·汤普森将军(David D. Thompson)签署，主旨是呼吁建立一支敏捷的测试部队，以及一个能力更强的太空系统靶场基础设施，同时集成人工智能和大量卫星星座等能力。

　　面对竞争对手不断演变的威胁，美国太空部门开始重新思考如何提高美国太空系统的设计开发和交付能力，保持领先地位，其结论是需要一种新的方法来测试系统，以满足对抗及作战环境中的需求。相应地，该愿景文件提出美国太空军测试企业必须不断发展，最大限度地提高服务效率，建立在对抗环境中作战所需的组织、专业测试队伍和基础设施，同时，还为太空军能力集成制定专项计划，旨在提高在作战时间表内快速交付的核心作战能力。

　　在其他作战域，例如空中、陆地和海洋，美军可以开辟出一块地产进行新系统的试飞，测试它们并了解其能力，比如对于空军来说的加利福尼亚州的爱德华兹空军基地和内华达州内利斯空军基地。与其他军种不同，太空军在测试新装备和训练本军种士兵操作现有太空系统方面都面临一个关键难题：无法在外层空间划出一片区域进行现场测试。这也是太空军正在努力解决的最大的技术挑战之一。现实问题在于，根据国际法，任何国家都不能宣称对某个太空区域拥有主权。1967年的《外层空间条约》禁止在外层空间或月球等天体上主张国家主权。因此，在太空建立一个测试和训练场地是不可能的，比如说进行实战演习。

　　因为没有太空主权和空间，美军并不打算在太空作战域复制这一模式。因此，未来的美国国家太空测试和训练中心(NSTTC)，在媒体报道中又称为“靶场”，看起来不会像传统的测试和训练靶场。STARCOM指挥官肖恩·布拉顿(Shawn Bratton)称，取而代之的，将会是高度依赖数字模型和模拟的使用的系统，并且都是在地面上进行的。为此，STARCOM已经和空间作战与分析中心(SWAC)进行了合作，因为SWAC将建立数字模型来指导整个太空军的未来部队设计。

　　NSTTC是一套经过深思熟虑且可配置的测试和培训能力集合，它使太空军能够建立国家安全太空体系和太空军联合作战环境的经认可的数字模拟体系。STARCOM与空间系统司令部和美国太空军总部协调，于2021年底启动了NSTTC作战计划。作战规划团队制定了能力路线图，该路线图将随着美国国家安全需求和技术创新而不断发展。该综合体将精简、高效且可与其他联合测试基础设施互操作，支持太空军内部的多种利益，包括开发测试、操作测试和高级培训。

　　2021年8月成立的航天训练和战备司令部(STARCOM)，负责推进太空军的训练、条令、兵棋推演、靶场与对抗、试验鉴定以及教育。STARCOM将在开发综合测试部队和作战靶场基础设施方面发挥关键作用。

　　美国太空军一直在与美国国防部作战测试和评估办公室合作，制定其测试计划。航天训练和战备司令部也在努力为未来的国家太空测试和训练综合体(National Space Test and Training Complex，NSTTC)开发“架构”。空间系统司令部和空间作战与分析中心也在采取措施促进相关机构进行建模和仿真。

　　数字建模(Digital Model)——根据美国太空军发布的《太空测试体系愿景》，太空军将更多地依赖数字建模来模拟新的威胁，NSTTC将主要使用数字建模模拟威胁并运行新卫星，在发射前评估卫星系统的弹性，进行地基太空电子战测试和演习支持;将培养一批培训测试和评估领域专家，来满足未来测试和作战需求;将在未来几年增加投资，将启动国家太空测试和训练中心、开展太空测试和培训活动等。这一系列举动将彻底改变美军测试和评估卫星的方式，并加快其发展进程。

　　数字靶场(Digital Range)——数字靶场通过数字孪生技术，把传统分别独立进行的开发测试和作战测试融入单一的综合测试活动中，减少对开发测试和作战测试的要求，有助于降低成本并加快获取新能力的速度。测试架构整合。通过向空间系统司令部提供开发测试数据，航天训练和战备司令部进行作战测试和评估，太空军的“数字靶场”将探索整合开发测试和作战测试工作，将以更高效、更快速地完成采购过程中的测试部分。数字靶场对于未来的NTTSC至关重要，因为测试和培训将主要在数字领域进行。

　　美国太空军在2022财年的预算中约7000万美元的资金用于国家太空测试和训练综合体，在2023财年则达到约8900万美元。据太空军官员表示，这些金额并不包括对测试和培训活动的所有投资，还有很多额外的投资支持，每年大约2000万美元和大量的人力投资会投入该事业。

　　STARCOM已经完成的初步工作已纳入太空军的测试和训练行动投资战略，包括2024财年预算周期——目前正处于国防部的早期规划阶段。

　　在美太空军的数字军种建设过程中，美国商业界和政府空间基础设施之间出现了前所未有的融合，类似Loft Orbital这种商业衍生的增强能力将在美军追求无缝全域联合指挥控制、支持国家安全空间目标方面提供了能力的飞跃。

　　美太空军数字靶场的建设过程由SWAC、SSC和STARCOM进行反馈式迭代，由SWAC开发和验证的数字模型来开发部队设计，然后提供给SSC的采购专家以开发新武器系统。反过来，STARCOM将向SWAC和SSC提供反馈，使他们能够改进模型。

　　美太空军开展“数字靶场”建设，把传统的发展和作战测试结合在一起，减少时间安排，减少对开发测试和操作测试的要求。这样有助于降低成本并加快获得新能力的速度。这一方式对国防太空资产的采办是一种创新。(北京蓝德信息科技有限公司 研究员 李雷)