零信任安全这一概念已成为增强太空系统网络安全的有力框架。与固有信任内部网络流量的传统安全模型不同,零信任模型遵循“永不信任,始终验证”的原则。该模型假设潜在威胁可能存在于网络外部和内部,因此需要持续验证。在太空系统的背景下,这意味着发送到卫星的每个命令或数据传输,无论其来源如何,都必须在处理之前验证其真实性。这包括严格检查用户凭据、设备健康状况和网络连接,确保仅授予合法和必要的访问权限,从而最大限度地减少攻击面。
抽象的卫星通信在技术进步和小型卫星星座的扩散的推动下,在新的太空时代已经是必不可少的。本调查报告旨在对这个时代的卫星通信现状进行全面分析,研究技术进步,新兴趋势和未来挑战。它探讨了卫星通信的历史背景,突出了卫星的微型化,高通量卫星的部署以及卫星网络与地面基础设施的集成。此外,它解决了该行业所面临的挑战,包括光谱拥塞,太空碎片管理,网络安全威胁和监管考虑因素。调查提供了对低地球轨道卫星星座优势的见解。它还讨论了偏远地区的卫星通信计划,突出了其广泛的覆盖范围,连接解决方案,灾难弹性和不同的应用程序。该报告结束了,以确认卫星通信的局限性,同时强调正在进行的技术进步,以应对挑战,并提高偏远地区共识服务的效率和可靠性。
摘要 — 卫星通信 (SatComs) 最近进入了新一轮的关注期,这得益于技术进步以及私人投资和风险投资。本调查旨在捕捉卫星通信的最新进展,同时强调最有前景的开放研究课题。首先,主要创新驱动因素包括新星座类型、机载处理能力、非地面网络和基于空间的数据收集/处理。其次,描述了最有前景的应用,即 5G 集成、空间通信、地球观测、航空和海上跟踪与通信。随后,从五个方面提供了深入的文献综述:i) 系统方面、ii) 空中接口、iii) 介质访问、iv) 网络、v) 测试平台和原型设计。最后,描述了一些未来挑战和相应的开放研究课题。
要分析这两个领域之间的动态,首先要概述它们的相互关联性。近年来,我们观察到商业太空活动急剧增加,一方面导致发射成本下降,另一方面又导致发射成本下降(ESA ESOC,2022 年)。根据欧空局空间碎片办公室的数据,发射到太空的物体数量已从 2019 年的约 400 个增加到 2020 年的 1200 多个,到 2021 年则增加到近 1800 个(ESA ESOC,2022 年)。假设发射到太空的物体与碎片产生之间存在关联,那么企业战略如何影响后者就变得显而易见了。本研究调查的是这种关系是否反过来也成立。因此,问题是低地球轨道上不断变化的空间碎片情况是否会以某种方式影响企业战略。要研究这个问题,首先要详细说明基本假设。
人类探索和开发近地空间已有六十多年。最近二十年,我们迎来了新太空时代——由于进入门槛大幅降低,当前的太空活动全球化、多样化、快速扩张——其特点是航天国家和公司增多、碰撞风险增加、冲突风险不断增加。1 然而,50 年前为管理太空活动而制定的基本条约和机制只发生了微小的变化。要求在太空治理和“负责任”太空行为方面取得更多进展的呼声越来越高,而且来自越来越多的群体。2 为了帮助解决当前太空治理与未来需求之间存在的差距问题,本展望对改进负责任太空行为的必要性进行了初步评估,简要描述了一些主要进展障碍,并就如何进行改进提出了初步建议,重点关注最需要关注和最有可能使所有人受益的领域。本展望旨在为缺乏深空专业知识但有权影响其国家或太空部门未来太空政策的全球政策制定者提供信息。本展望还旨在开始规划路线
2023 年,全球年度发射率将达到 211 次成功轨道发射的历史新高,主要推动力是美国和中国,两国分别创下了 103 次和 66 次发射的历史最高发射率。考虑到美国的领先地位更加明显,即 2023 年美国占全球有效发射能力的 81%——是世界其他国家总和的四倍。美国推出更大的运载火箭,特别是 SpaceX 的星际飞船和蓝色起源的纽格伦,以及这些运载火箭采用的更高程度的可重复使用性,将进一步提高美国的领先地位。这些颠覆性的变化将使美国具有独特的能力,能够以更低的成本发射更大的有效载荷,从而使新一代卫星的设计不受尺寸、重量和功率的限制。
从比例上看,NASA 的资金远低于 1960 年代太空竞赛期间的水平。尽管如此,自本世纪初以来,名义支出一直在稳步增长。自 2000 年以来,经通胀调整后,NASA 支出平均每年增长 0.24%(来源:NASA、彭博社)。2017 年,政府项目占欧洲航天工业总销售额的 59%。尽管截至 2020 年,与其他 G20 政府相比,美国的预算分配占 GDP 的比例仍然领先(图表 2),但欧盟 (EU) 在 2022 年初宣布,它将在未来五年内投资约 150 亿美元用于太空探索、地球监测和卫星发射计划。最近中国和英国政府对本土航天工业的投资也是如此(来源:经济合作与发展组织)。
摘要 — 卫星通信 (SatComs) 最近进入了新一轮的关注期,这得益于技术进步以及私人投资和风险投资。本调查旨在捕捉卫星通信的最新进展,同时强调最有前景的开放研究课题。首先,主要创新驱动因素包括新星座类型、机载处理能力、非地面网络和基于空间的数据收集/处理。其次,描述了最有前景的应用,即 5G 集成、空间通信、地球观测、航空和海上跟踪与通信。随后,从五个方面提供了深入的文献综述:i) 系统方面、ii) 空中接口、iii) 介质访问、iv) 网络、v) 测试平台和原型设计。最后,描述了一些未来挑战和相应的开放研究课题。