当前美国核指挥控制与通信（NC3）系统由指挥设施、预警系统、通信系统构成，从冷战时期开始运行，其架构从20世纪80年代沿用至今，虽然一直在修修补补，但终究难掩老化态势。从2018年开始，美国战略司令部启动了NC3现代化。以下简要介绍其关键要点。
概述
理解NC3，首先要定义NC2（核指挥控制）。美国国防部《核事务手册》（2020年）指出：NC2是由美国总统作为首席执行人和国家元首，通过既定指挥系统对核武器行动行使权力和指导。NC2由一个抗毁的通信和预警系统网络提供支持，确保美国总统与所有具有核职能的部队之间的专用连接。NC2必须是有保证的、及时的、安全的、 抗毁的，并可持续为美国总统提供信息和通信，以便在整个危机中作出并传达关键决定。NC3由军事部门、核部队指挥官和国防机构管理，为美国总统提供在危机中授权使用核武器的手段。
美国NC3系统上一次大规模修改可追溯至20世纪80年代，此后至今几乎没有进一步任何现代化工作。随着系统不断老化，NC3迫切需要实现系统整体现代化。另一方面，由于今天NC3面临的威胁和态势与冷战时期完全不同，除了要应对核攻击，还要应对太空或网络攻击，这些都要求必须提高NC3能力。
美国特朗普政府在2018年2月《核态势评估》中提出，NC3需要抵抗太空与网络威胁。同年10月，美国战略司令部司令被指定为NC3现代化负责人。美国战略司令部于2019年4月开始运行NC3企业中心以推进NC3现代化工作。
02 美国NC3的现状和挑战
2.1 NC3概述
美国现存的NC3系统是一个由各军种运行系统拼凑而成的庞大的“系统之系统”。美国军方拥有3支核武器部队，分别由美空军（导弹与轰炸机）和海军（潜艇）管理，每支部队都具有全球影响力，因此它实际上运行着3个全球NC3系统，其下的系统数目繁多。2017年，时任美国空军全球打击司令部司令Robin Rand表示，美军NC3系统数量有107个。2019年，美国战略司令部官员估计NC3有109个系统，而美国海军研究生院的Jeffrey Larsen表示NC3系统由多达160个系统组成。2020年，美国国防部副部长Ellen Lord在国会证词中称，“NC3包括一个由200多个系统组成的复杂体系。”2022年，美国空军负责战略威慑和核一体化的副参谋长Jim Dawkins则表示，“NC3是这个时代的曼哈顿计划，空军负责其204个系统中的70%”。
美国国防部指出，NC3执行的五项关键功能是：探测攻击、发出警告并描述其特征；核计划制定；决策会议；接收总统命令；核力量管理与指挥。这些功能又嵌套在支持NC3的通信系统中。NC3依赖各种陆基安全和非安全电话线、海底线缆、空中中继（如E-4 B和E-6 B）、以及卫星（军用和商用）传感器，发送并接收语音、视频或数据，将可信数据和建议从传感器传送到相关中心、从总统顾问传送到总统、从总统传送到国家军事指挥中心、从国家军事指挥中心传送到核武器投放平台……。
NC3包括大量地面、空中和天基系统，从简单的电话到射频系统，再到政府和非政府卫星，其复杂程度不一而足。其中一些系统能够在核辐射下运行，一些系统则可能会受到核辐射干扰，时间从几分钟到几小时不等。现行的NC3由太空、空中、陆地和海上的各种指挥设施（包括空中指挥所）、预警系统、通信系统构成，它们相互连接发挥作用，见图1。
图1 美国NC3系统
关于指挥设施，设在美国国防部内的国家军事指挥中心（NMCC）负责在核作战方面向总统、国防部长、参联会主席提供支持。另外，作为NMCC的后备设施，全球作战中心（GOC）设在美国战略司令部司令部所在的内布拉斯加州奥夫特（Offutt）空军基地内。2019年11月，该基地完成了用于核作战的新指挥控制设施，可运用综合战略计划分析网络（ISPAN）编制美军核计划。为防备这些固定指挥设施被瘫痪或破坏，它们可以向美国空军E-4B国家空中作战中心（NAOC）移交指挥功能。另外，美国海军E-6B也具备空中指挥所功能。
对于预警系统，“国防支援计划（DSP）”卫星和“天基红外系统（SBIRS）”卫星发送的预警信息在科罗拉多州巴克利空军基地地面站集中处理并分发给相关部队。此外，“地面固态相控阵雷达群（SSPARS）”在美国本土（3处）、格陵兰及英国共计5处部署，可提供洲际弹道导弹（ICBM）以及潜射弹道导弹预警。这些SSPARS雷达正逐渐更新为性能更高的“升级预警雷达（UEWR）”。
对于通信系统，“先进极高频（AEHF）”通信卫星星座在2020年3月AEHF-6发射后已完成部署计划。AEHF通信卫星是20世纪90年代开始运用的MilStar军用通信卫星的后继卫星，可通过EHF频段与美国战略核力量进行通信，也可用于火力支援等战术任务。而使用SHF频段的“国防卫星通信系统（DSCS）”及其后续的“宽带全球卫星通信系统（WGS）”也提供了用于核作战的通信能力。美国海军的“固定对潜广播系统（FSBS）”可通过VLF与LF频段向弹道导弹核潜艇（SSBN）发送核打击命令。SSBN还可以通过延伸到海面的无线电浮标，通过EHF或SHF频段卫星通信接收命令。而美国空军的地面固定通信设施——HF全球通信系统（HFGCS），可使用HF频段向飞行中的战略轰炸机发送核攻击命令的。
2.2 NC3现代化的必要性
美国实施NC3现代化的一个重要原因是现有系统整体陈旧老化。2016年5月美国审计署报告指出，作为NC3的一部分，美国空军使用的“战略自动指挥控制系统（SACCS）”仍运行于20世纪70年代IBM的Series/1计算机之上，并使用着现在几乎绝迹的8英寸软盘。另一方面，美国正在进行陆海空核三位一体威慑力量的现代化。20世纪70年代启用的“民兵III”型洲际弹道导弹设计使用寿命为10年，现已延用近50年，预计将用10年升级到地基战略威慑（GBSD）计划。而“哥伦比亚”级弹道导弹核潜艇将取代当前的“俄亥俄”级潜艇。新型B-21战略轰炸机也将接替B-52（20世纪50年代服役）与B-2（20世纪80年代服役）。20世纪80年代部署的空射巡航导弹（ALCM）也将更新为远距离防区外（LRSO）导弹。新一代核武器可能采用新的通信技术而无法与现有NC3连接。因此，NC3现代化成为了一项紧迫任务。
2022年俄乌冲突爆发后，美军更是大肆渲染其面临的核威胁。美媒透露，俄罗斯的核现代化计划已完成80%以上，俄方已经深入研究了新型核武器概念和能力，而这些武器没有被任何条约所约束。
03 NC3现代化措施
据美国兰德公司报告介绍，现行NC3系统中，约四分之三由美国空军管辖，其他由美国海军管辖，但没有总体管理NC3体系结构和系统工程的单一机构。美国国防部内NC3现代化也存在着责任和权限分散问题。在此背景下，2018年，美国战略司令部司令被指定为NC3现代化负责人。
美国战略司令部司令Charles Richard表示，与SSBN和战略轰炸机等单一武器不同，像NC3这样的复杂系统无法事先决定到什么时候完成现代化，所以目前会分阶段推进现代化。第一阶段，在改善NC3太空系统的同时，加强对网络威胁和密码破译的防护。第二阶段的指导方针是通过各种作战实验决定应实施事项。NC3现代化作战实验将利用美国空军先进战斗管理系统（ABMS）演示等各种机会进行。2020年2月，美国战略司令部就实施了战略核武器作战实验演习。据推测，其中对NC3现代化也进行了某种作战实验。
关于NC3的一些子系统目前分别进行的现代化计划如下：
核计划编制：正在进行ISPAN的软件升级。ISPAN由任务计划分析系统（MPAS）和全局自适应计划合作环境（GAP-CIE）构成。MPAS的软件有的从20世纪80年代就开始使用，目前正在进行阶段性升级。美国空军的目标是在2024年前完成MPAS升级。而GAP-CIE升级也在计划中，但近期推迟了合同签订。
空中指挥：作为E-4B的后继机型，美国海军正在依托E-6B推出了“高生存性空中作战中心（SAOC）”，相关功能正在汇总规划当中。
预警系统：美国空军正推进“新一代过顶红外持续监视（NG-OPIR）”计划作为SBIRS预警系统的后续。该计划预计2025年发射NG-OPIR卫星，2029年完成卫星星座。另外，用于处理来自NG-OPIR卫星的早期预警信息的“未来作战韧性地面演进（FORGE）”系统也在开发中。FORGE将引入人工智能/机器学习等尖端技术，可将来自NG-OPIR卫星的信息与其他信息数据迅速进行对照、处理、传递。
通信系统：美国太空军计划将AEHF通信卫星更新为演进战略卫星通信（ESS）计划。目前，波音等3家公司已与美国太空军签订合同，预计2025年完成ESS原型。
04 NC3项目
4.1 NC3先进概念
美国空军NC3先进概念项目源于美军“最低限度应急通信网（MEECN）系统改进计划（MSI）”。NC3先进概念是下一代NC3系统和子系统开发和原型设计的关键。该计划旨在提供一种快速响应的设计和开发工程基础设施，以满足不断发展的核威慑行动（NDO）任务要求，同时关注NC3武器系统架构、未来战略系统/能力和其他战略领域新兴问题和技术插入/技术应用，并开发增强多用户能力。
该项目计划于2022财年启动研究、分析和原型设计，开展NC3武器系统架构的建模和仿真并进行集成测试、验证和认证。2023财年将在2022财年基础上集成NC3工作站的测试、验证和认证。
4.2 NC3商业开发/原型化
NC3商业开发/原型化项目旨在推进并扩展“全球闪电（Global Lightning）”框架下的技术过渡。NC3商业开发/原型开发通信终端将具有完整的多供应商、多轨道、多频段能力，可实现星座间无缝切换，并将这种能力扩展到美国国防部长办公室指定的美国国防部和空军部任务。这项工作还将建立一种功能原型，允许在路径之间进行动态切换，并通过多个路径共享数据流，从而创建一个高度韧性的通信架构，抵御所有主要对手的威胁。
该原型终端计划在八个美国空军空中平台或其他平台上进行了原型设计和测试，然后，通过与计划执行办公室合作实现整个机队终端的技术迁移。
在此前的“全球闪电“演习中，新卫星通信终端已成功地在3个主要空中平台（AC-130，KC-135、F-35）上进行了原型试验并测试新能力，其通信终端可连接到LEO或GEO的单条路径。而NC3商业开发/原型化将进一步提升卫通终端能力，最终实现连接到LEO、MEO和GEO的多条路径。如此，商业供应商参与度将大幅增加，并为美国防部提供更多特有属性。该终端还可提供多供应商之间的无缝切换，并可在新供应商出现时快速插入，为美国国防部确保未来低成本方案。该终端还可提供与新兴美国国防部卫星通信系统的连接，并通过内置软件无线电能力适应各种政府保护波形，提升通信韧性。
该项目计划在2023财年评估美国防部确定的6个平台以确定兼容性选项，与平台承包商签订合同并启动6个平台的集成工程。兰德公司、约翰·霍普金斯应用物理实验室等将为项目提供咨询，分析新任务中的系统性能，并确定关键的条令、政策、培训、维持和其他潜在的采购和操作问题。而Amazon、Telesat、SES、Viasat等公司则将与项目合作，以确定将卫星通信集成到终端的最佳方法（如ASIC调制解调器与软件定义波形）。
与2022财年相比，2023财年的资金增加了1.17亿美元，主要用于商业卫星通信活动。
4.3 E-XX项目
2022年4月，美国海军授予柯林斯航空航天公司E-6 B重组计划（E-XX）的VLF通信系统开发合同。作为海军的“塔卡木”（TACAMO，“接管并撤离”）武器系统的一部分，该合同将为机载VLF系统现代化提供开发设计并降低风险，以支持机载战略指挥控制与通信计划办公室（PMA-271）的能力需求。作为初始平台试验的一部分，这一工作将满足将VLF系统集成到C-130J-30飞机上的尺寸、重量、功耗与成本（SWaP-C）需求。
该合同是新E-XX计划系列的第一个合同。合同将采用开放系统方法确保武器系统终端和其余部分易在平台上集成。此外，新系统在飞机寿命期间更易维护和升级，这有助于其成为美国海军潜在的长期解决方案。美国海军表示，这一重要的通信手段将继续为美国高级领导人提供与战略部队的可靠通信。
05 NC3与JADC2
2022年3月，美国战略司令部司令Charles Richard在参议院军事委员会讨论国防优先事项时表示，出于整合和其他原因，联合全域指挥控制（JADC2）和核指挥控制与通信（NC3）之间“很大程度上”的重叠是必要的。他表示，五角大楼为更好地将传感器与射手以及联合部队数据连接起来所做的努力，与核战争所需的通信系统密不可分。JADC2代表了美国防部对军事参与者相互通信和信息处理方式的彻底改革。传统上，各军种是孤立的，依赖于它们自己的网络，而JADC2将打破这些壁垒。NC3是美国核武库的基础，需要确保毁灭性武器随时可用。他“非常高兴JADC2的一部分子集在核指挥控制方面所做的工作。”他补充说，NC3与JADC2就像硬币的两面，其常规一面可以提供核一面的冗余和韧性。
洛克希德•马丁公司NC3主管Jeseritz则认为， NC3与JADC2在许多方面非常吻合，如果引入JADC2中的技术，比如5G.Mil，就可以将数据聚合到云中，并使用AI/机器学习提取信息，制定优化的作战计划。
诺斯罗普•格鲁曼公司首席执行官Jim Kowalski则认为，在JADC2中增加NC3作为一条工作线，对于确保所有领域的可靠通信和信息共享以及竞争的持续进行至关重要。
美国空军副参谋长Jim Dawkins中将表示，NC3架构中的韧性能够在C2中通过许多不同类型的系统实现。
目前，美国国防部已经花费了数十亿美元来完善和培育JADC2——确切数字还不清楚，因为涉及太多项目和机构。而美国国会预算办公室估计，在2019年至2028年期间，更换遗留的NC3系统将花费770亿美元。对此，Richard表示，“这是正确的方向，可以确保我们充分利用在常规指挥控制方面的投资。同时我们也认识到，核指挥控制的某些部分必须以比我们常规指挥控制要求更高的标准服务。”
美国汉普郡学院的Michael Klare表示，JADC2系统将来有望与NC3连接，可以相互交换信息。JADC2可收集来自各种平台的传感器数据，迅速汇总敌人位置等作战信息，发送给所有战斗部队的新一代非核作战用计算机系统。据悉，在NC3现代化时，JADC2收集的数据也会自动提供给NC3的计算机化信息收集系统。不过，Klare警告说，如果将来促进NC3的自动化，推进与其他自动化系统的集成，可能会提高核使用风险。这里就涉及了一个在NC3现代化之际，如何构筑一种结构，使NC3中核与非核的模糊不会导致核威慑的不稳定。作为这种机制的一环，有研究人员建议将机器学习引入处理来自卫星等的早期预警信息的FORGE新地面系统，为决策者提供更准确进行核与非核甄别所需的信息。
06 NC3现代化的探讨
加州大学伯克利分校的Jake Hecla等人提出，NC3应一方面维持其基本构成，另一方面通过在过时、脆弱的子系统中引入新技术来提高NC3整体韧性。例如，预警系统由于部署的卫星数量少，容易受到反卫星攻击，因此应该通过部署多颗小型卫星，或配置伪卫星等来加强系统韧性。
也有观点认为，NC3现代化将带来更多涉及网络攻击方面的脆弱性。多伦多大学的Jon Lindsay就论证了引进数字技术升级的NC3更容易成为网络攻击的目标。
加州大学圣地亚哥分校的Eric Gartzke等人认为，由于现在的美国NC3大部分已经过时，反而具有不易受到网络攻击的一面。同样的看法在美军中也得到响应，前美国战略司令部司令John Hyten在2018年表示，现行NC3虽然过时，但是比连接到互联网的现代数字系统更能抵抗网络攻击。负责管理SACCS的美国空军第595战略通信中队指挥官Jason Rossi中校在2019年表示，“你可能很难黑掉一个没有IP地址的系统。”美国军中的这种看法，也许是在对现有NC3一直以来的运行抱有某种信任感的基础上产生的。
关于在NC3中引进新兴技术也有各种各样的讨论。美国海军的Johnathan Falcone论证说，通过在NC3中引入人工智能，可以为决策留出时间余地。而鉴于对手可能试图使用量子技术提高与SSBN的通信能力，有人主张美国也应该引入类似技术进行对抗。对此，特别是关于人工智能，谨慎的意见也很多。英国智库国际战略研究所（IISS）的Mark Fitzpatrick表示，人工智能有可能会因输入数据等被操控而导出意想不到的结论，而且很难阐明导出这样结论的逻辑。美国战略国际问题研究所（CSIS）的Lindsay Sheppard则表示，一旦NC3引入人工智能后能够迅速且正确地瞄准对方国家的核武器等战略资产时，可能会增大第一击命中的几率，并鼓励更多国家拥核。
07 NC3面临的新威胁
现行NC3是为冷战时期应对苏联核战争而设计的，而未来NC3可能需要考虑如何有效抑制21世纪复杂多样的事态。例如，近年来威慑战略中的核与非核边界逐渐模糊，作为NC3如何应对是个大问题。随着NC3核与非核作战两用性趋势的进一步明确，例如支持制定核计划的ISPAN也可能制定非核攻击的任何选项，现代化的NC3可能与更多非核作战系统连接以实现信息共享，这样，在核与非核边界不明的过程中，如何在防止危机和纷争升级，特别是核使用升级，将成为NC3的重要课题。
另一个问题是，未来的NC3能否有效应对太空、网络、电磁波等新领域威胁。2018年核态势评估认为美国对手已经拥有可以瘫痪或破坏美国太空资产的手段，必须提高美NC3太空系统的防护能力。另外，面对可能受到的网络攻击，NC3也需具备相应的技术反制能力。关于电磁波，NC3还必须能够应对高空核爆炸产生的电磁脉冲。
随着近年来作战域的扩大，战斗态势的多维化，核领域也不例外。CSIS的Morgan Dwyer指出，太空、网络等新领域正在增大对核作战的影响。因此，在NC3现代化时，有必要考虑应对这些新领域的威胁。
关于太空领域，对卫星的攻击方式有多种，包括导弹等反卫星攻击（ASAT）武器或有意利用空间碎片的物理破坏、激光或电磁波的干扰和暂时致盲等。特别是，由于像SBIRS和AEHF这样的NC3系统都采用了大型卫星，易成为反卫星攻击的目标。为应对这种攻击，研究人员提出了在轨道上配备卫星防护用机器人卫星的想法。政策分析师Brian Chow将美国国防高级研究计划局（DARPA）计划发射的“同步卫星机器人服务”（RSGS）作为一种候选方案。RSGS原本用于在轨道上对卫星进行检查和修理，如果在此基础上附加卫星防护任务的话，开发成本比从头开始更低。
另一方面，类似于RSGS的技术也可能用作对卫星的攻击手段。如果逆用卫星维护技术的话，在轨道上分解敌人卫星或将其推出轨道外也很容易。实际上，美方曾报道过他国卫星接近其他卫星并采取可疑行动的事件。随着反卫星技术的日新月异，有必要在适应其变化的同时推进NC3太空系统的现代化。而确保在预警卫星和通信卫星星座的一部分受攻击时也不会失去系统功能，对保证核威慑的可靠性很重要。
网络领域也同样有可能发生对NC3进行的各种攻击。例如在NC3的早期预警系统和通信系统中使用网络手段进行“欺骗”攻击，可能会损害关于核使用的决策信息等。另外，对NC3的网络攻击可以增加“战场迷雾”并引起虚假核水平升级的风险。
NC3受到的网络攻击很难溯源。即使能够溯源，根据攻击方式的不同，有时也可能不希望采取报复性应对措施。对此，美国陆军高等军事研究院的Adam Lowther等人表示，黑客以计算机网络利用（CNE）为目的入侵美国NC3时，即使能够确定黑客身份，与其进行公布攻击源等明确报复，不如在不被对方发现的情况下修正NC3的漏洞，或暗中安装与对方NC3网络对抗的CNE。
网络攻击也可能造成非法操作NC3，进行无意识的核武器发射。为了防止这种情况，美国桑迪亚国立研究所的Geoffrey Forden提出了一种“物理无法克隆”功能，利用该功能，从NC3向核武器传送的指令不能被第三方篡改。
关于电磁波，美国空军在2019年4月发布的《空军条令13-550》中，将电磁脉冲（EMP）与网络攻击并列为对NC3的重要威胁。NC3要求电子设备即使因EMP而受损也不会丧失功能。例如，负责NC3空中指挥功能的E-4B就被设计为能够耐受EMP。另外，美国空军在进行E-4B现代化更新时，要求研究对EMP的加固。该研究成果被认为将反映在作为E-4B后继的SAOC开发中。
提高NC3反电子战能力也是一个课题。在AEHF卫星和DSCS卫星中使用的EHF和SHF频段比较难以受到敌人电波干扰的影响。但近年来太空系统面临的电子战威胁越来越大，其对象也不仅是通信卫星，还包括GPS等全球导航卫星系统（GNSS）。而GPS对NC3提供了很重要的支撑作用。
与网络领域中CNE一样，敌人也可能通过通信监听来提取NC3中交换的信息。作为对策，量子通信技术近年来备受关注。例如，如果在与SSBN的通信中引入量子密钥分发（QKD）技术，则能够实现通信即使被敌人监听也无法解密内容。今后，针对NC3的量子通信技术的成功与否可能会影响核抑制的可靠性。
如上所述，正如美国战略司令部司令Richard所述，NC3现代化的第一阶段是改善太空系统，强化针对网络威胁以及密码破译的防护等。这种现代化将在一定程度上提高NC3应对新领域威胁的能力。但对于这些威胁，仅通过分别优化NC3的子系统无法提高其整体应对能力。针对太空、网络、电磁波等领域的威胁，还需要提高NC3的整体抗毁能力，才能确保核威慑的可靠性。
08 结语
本文介绍了美国NC3现状与现代化发展，并探讨了NC3现代化中的一些问题。实际上，在NC3现代化还面临一项围绕美国总统核使用权限的争论。目前，美国核使用权限集中在总统一个人身上。有人认为权力过于集中并就此提出限制总统核使用权限，例如通过副总统、众院议长甚至国防部长分散其权限。但也有人认为权限分散将削弱美国的核威慑能力。这一争议仍将持续，但一旦核使用决定过程和权限发生变化，NC3现代化计划有可能被迫大幅修改。
据悉，美国拜登政府近期有可能重新评估特朗普任期中所推进的部分核力量现代化计划。但NC3现代化在议会中得到了超党派的支持，估计至少目前不会成为重新评估的对象。尽管如此，对NC3现代化进行充分投资的前景并不明朗。今后美国NC3具体如何现代化，将受到其国防预算变化和军事技术动向等各种各样变量的影响。
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