【美国安全与新兴技术中心】太空边缘的AI

美国安全与新兴技术中心（Center for Security and Emerging Technology）近日发布了名为《太空边缘的AI：保障太空优势和避免轨道上的意外》的报告。这份报告主要探讨了人工智能如何增强太空领域意识（SDA）和轨道战争功能，以帮助避免在轨道上的操作意外，并提出了将AI集成到地面系统和卫星上的必要性。报告中详细分析了AI在太空任务中的应用，并提出了负责任地采用AI的建议，包括立即采用一些更成熟的SDA模型，以及采购具有足够计算能力的可升级卫星系统。这些内容不仅对美国太空部队的未来发展具有指导意义，也为全球太空安全与合作提供了宝贵的思路和建议。

在当今世界，太空已成为国家竞争的新高地，而美国的太空部队正面临着来自近邻对手的日益增长的威胁，这些对手有能力瞄准美国的卫星。为了保持太空优势，增强空间控制能力变得至关重要。这份报告《太空边缘的AI：保障太空优势，避免轨道上的意外》深入探讨了人工智能（AI）如何增强空间领域意识（SDA）和轨道战争功能，以帮助避免在轨道上的作战意外。

首先，报告指出，随着商业化发射行业的增长，轨道上的活跃卫星数量在2024年超过了10000颗，其中超过60%属于SpaceX的Starlink星座。这一爆炸性增长对准确跟踪、编目和维护卫星的监管提出了严峻挑战。卫星接近事件——即“接近错过事件”——在2020年至2023年间增加了超过250%，这要求更频繁的通知，以便卫星所有者执行避碰操作。

报告强调，随着卫星能力的增强，美国的主要太空利益相关者必须整合人工智能以保持作战优势。俄罗斯在2020年展示了在美卫星附近密切跟踪并随后测试基于太空的武器的能力。中国在2022年使用其实践级卫星展示了将其他卫星拖出其任务轨道的能力。这些活动突显了一种新兴威胁：对手利用太空行为规范以获得先发优势的能力。通过弹性和响应系统的威慑是太空中的关键。

AI可以帮助美国太空力量避免在轨道上的作战意外。AI已经改变了其他太空功能，如情报、监视和侦察，但两个特别的功能——空间领域意识（SDA）和轨道战争——有望获得显著的成熟度。这些功能对空间控制至关重要，系统地应用AI到这些领域将加速战术决策，增强卫星生存能力，并增加轨道响应性。

报告中提到，SDA是太空决策的基础，涉及有效识别、表征和理解任何可能影响太空操作的因素，从而延伸到美国太空企业的安全性。SDA包括几个子学科，包括检测、跟踪、识别在轨空间物体、表征、威胁警告和评估以及数据集成和利用。太空操作员使用一系列地基传感器（雷达和光学站点）和天基传感器（带有机载信号或光学载荷的卫星）来获取SDA。

报告还探讨了AI如何增强SDA，特别是在目录维护（包括未关联轨迹的解决）、轨道确定、接近评估、传感器任务、调度和优先级以及数据收集和集成等方面。例如，规则基础的专家系统和神经网络可以加速未知物体与已知轨道轨迹的关联。轻量级神经网络可以减少预测卫星未来位置所需的时间，从分钟到几秒钟。

在轨道战争领域，报告探讨了如何应用AI来自主管理通过会合和接近操作（RPOs）的交战，优化其他卫星子系统，并启用响应性有效载荷任务——所有这些都在卫星功率和计算限制的约束下。RPOs对于太空控制至关重要，涉及将两颗卫星对齐到同一轨道平面、形状和大小，并将它们聚集在一起执行如保持站位、编队飞行、检查或对接等操作。

报告最后提出了一系列建议，包括立即采用一些更成熟的SDA模型，采购可升级的卫星系统，并配备足够的机载计算能力。报告还建议制定关键政策考虑因素，例如定义在轨自主性的界限，并建立严格的测试和评估协议，以确保AI的透明度和可审计性。总的来说，实施所有或部分这些努力可以显著提高卫星生存能力，并创造机会，通过算法信息优势来确保太空优势。

这篇文章的灵感来自于《太空边缘的AI：保障太空优势，避免轨道上的意外》这份报告。除了这份报告，还有一些同类型的报告也非常有价值，推荐阅读，这些报告我们都收录在同名星球，可以自行获取。

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