10.4.7 空间防御
随着空间技术的不断发展和广泛应用，空间变得越来越拥挤，竞争性和对抗性也越来越明显，尤其是随着低轨大规模星座爆发、空间系统功能模糊性增加、空间事件频繁发生，空间安全环境更加复杂、多变且充满不确定性。在空间战场环境下，航天器受到来自地基、天基及空间的各种不同类型的威胁，包括激光、微波、空间碎片和动能等各种不同形式，对通信及其他在轨服务构成不同程度的影响，空间防御技术显得尤为重要。空间防御技术主要包括空间态势感知和空间防御。
1）空间态势感知
面对日益复杂、多变的空间安全环境，空间任务领域的指挥员不仅要全面掌握空间重点目标和目标群体的运动状态、能力特性和行为意图，还要对各种空间安全威胁进行准确评估。传统基于人工和计算机简单辅助决策的空间态势感知已经无法适应新形势下确保空间安全、保障空间任务顺利实施的要求。需要将深度学习等人工智能技术引入空间态势感知领域，为指挥员提供更加全面、准确、及时和深入的空间安全态势，为空间安全、空间活动的指挥控制提供科学有效的支撑。
在目标观测方面，新形势下空间态势感知系统需要对更多的、更小的空间目标进行观测，需要获取重点目标更为详尽的特征信息，需要更及时地获取动态的空间目标信息，整体上信息获取的体量增大、种类增多、时效性要求提高。一方面，人工智能技术可以在资源状态、任务需求和规划目标等共同约束下的调度问题模型求解中发挥重要作用，同时还可以根据后续威胁评估对传感器进行实时反馈，实现对重点目标群体的最优观测。另一方面，传统的天基态势感知，需要事先知道观测卫星的精密星历，即观测卫星必须依赖地面或其他额外信息，生存能力弱、运行成本高。天基态势感知平台特别是高轨态势感知平台自主化、智能化是未来的发展趋势，例如美国空军“局部空间自动导航与制导试验”（ANGELS）卫星演示验证的技术就显示了其特别注重平台的自主能力。
空间态势感知信息处理包括如下方面：
（1）空间目标编目问题。随着空间目标绝对数量增多以及传感器“可见”目标比例提高，空间目标观测数据体量越来越大，空间目标观测信息维度也逐渐增大，现有简单自主编目能力将难以适应，这就需要引入能力更强的人工智能技术，实现高度自主判断、决策和编目能力。
（2）空间事件检测问题。在空间安全新形势下，及时发现航天器入轨、碰撞和轨道机动等空间事件非常重要。例如，在轨道机动检测过程中，基于历史数据的机动检测涉及数量巨大的目标历史轨道数据分析，轨道实时观测数据处理涉及海量空间目标的数据关联问题，均需要应用人工智能技术来提高检测结果准确性和检测效率。
（3）空间系统的能力特性评估问题。如前所述，空间系统功能日趋复杂，部分系统规模和功能动态可重构，难以通过建立的精确数学模型对其能力特性进行评估，而深度学习具有多层特征学习能力，可为空间系统在时间、空间和交互方面的错综复杂关系提供支持，从而能够部分解决该问题。
（4）空间系统行为模式识别和意图判断问题。空间系统的行为复杂多样，无法根据精确固定的模型来对其进行刻画，通过深度学习可实现对行为模型的动态升级。
在空间态势感知产品呈现和推送方面，空间态势感知系统需要将合适的态势感知产品及时准确地呈现和推送给合适的用户。空间态势感知的用户有卫星运营商、航天发射部门、空间对抗部门等，不同用户关注的空间态势范围和重点差异较大，即不同用户对态势感知信息的需求不同，因此在态势产品呈现和推送之前，应该解决待呈现的目标范围以及相应目标的信息内容问题。人工智能技术可对用户和空间态势感知产品之间的动态关系进行实时建模学习，通过学习掌握两者之间隐含、复杂的非线性关系，可以准确把握用户行为模式和感兴趣的事件等个性化需求，从而可以在统一底层数据的基础上，为不同的用户角色定制个性化的态势感知产品，从根本上解决一直以来“信息泛滥”和“信息缺乏”共存的矛盾问题。
2）空间防御
空间防御主要是指应对航天器受到的空间攻击，防止受到破坏。航天器受到的空间攻击主要分为软杀伤和硬杀伤两种：①软杀伤主要是指电磁干扰、网络攻击，不造成对卫星的实际物理伤害，只是使其在一定时间内丧失功能；②硬杀伤主要是指以天基平台为主的近距离攻击手段，以卫星功能永久丧失为目标，对卫星的破坏力极大，甚至导致作战体系的直接瘫痪。
在软杀伤手段中，空间网络攻击是一种值得关注的手段。针对网络空间中攻击行动跨网化、攻击方式多样化，网络入侵和渗透行为隐蔽，传统防御机制无法快速检测威胁做出反应的问题，可以将人工智能技术引入网络空间防御系统设计中，基于深度学习和威胁模型自演进的威胁检测技术，对采集的网络空间主机状态、网络信息与服务行为进行关联同步，然后进行深度融合分析发现其中的异常行为和威胁。2019年9月，美国国家安全局开展了“通过人工智能技术分析小卫星遥测数据，辨别小卫星是否遭敌方秘密控制”的研究；同时关注“如何通过地面站将恶意软件植入小卫星，以分析针对小卫星的威胁”。该机构负责人指出，多数小卫星在低轨运行时，一旦移出原部署区域或被部署到其他区域，就表明该卫星或许已出现问题。
航天器对空间硬杀伤主要的应对手段为天基在轨操作，天基在轨操作包括在轨服务、空间碎片清理、在轨维修、抓捕等相关技术。实际上，天基在轨操作的主要目的是延长航天器寿命、解决航天器在轨故障、移除空间碎片和清理废弃卫星等。为了实现对硬杀伤的防御，可以将人工智能技术引入空间防御中，实现对航天器故障和威胁的快速定位，并能够根据天基集群/卫星状态选择最佳策略对问题进行处理；借助空间态势感知与自主任务规划，实现安全防护，识别未知攻击并进行防御；借助智能自主健康管理技术与容错技术，实现异常感知、分级隔离与平台系统恢复。