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導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 交通安全論文>>正文

航天器安全防護(hù)保障探討

文檔作者：沈志群1 張承康2 侍述海1 文檔來源： 1．中國航天科技集團(tuán)公司第八研究院第804所 2．空軍駐中國航天科技集團(tuán)公司804所軍代表室，		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月27日
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第26卷第1期航天電子對抗37
航天器安全防護(hù)保障探討
沈志群1，張承康2，侍述海1
(1．中國航天科技集團(tuán)公司第八研究院第804所，上海201109；2．空軍駐中國航天科技集團(tuán)公司804所軍代表室，
上海201109)
摘要： 把對航天器安全的威脅分為硬和軟兩大類，分析了對航天器產(chǎn)生威脅的類剮，以
及為保證航天器安全而需要采取的措施。介紹了研究的內(nèi)容，需要建設(shè)的空間信息對抗系統(tǒng)
和空間信息探測網(wǎng)。
關(guān)鍵詞： 航天器；態(tài)勢感知；安全保障；空間碎片
中圖分類號：TN97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
Study on the security guarantee of spacecrafts
Shen Zhiqunl，Zhang Chengkan92，Shi Shuhail
(1．Shanghai Aerospace Electronic Technology Institute，Shanghai 201 109，China；2．Military
Agency in the 804th Instituty of shanghai Spacefilight BUREAU，Shanghai 201109，China)
Abstract：The threads to spacecrafts are divided into hard kill and so{t kill．The types of these threads and
the measures should be made for the safeties of spacecrafts are analyzed．The content of study，space informa—
tion counter system and space information diction net are introduced．
Key words：spacecraft；space situational awareness(SSA)；security guarantee；space debris
l 引言
隨著空間戰(zhàn)略地位的日益提高，空間已成為維護(hù)
國家安全與打贏現(xiàn)代戰(zhàn)爭的戰(zhàn)略制高點?？臻g攻防對
抗正日益受到各國的關(guān)注和重視，控制空間將成為空
間技術(shù)發(fā)展的一個重要方面。為了保護(hù)自己的衛(wèi)星、
航天器免受攻擊，美國的設(shè)想是：一是要發(fā)展一個衛(wèi)星
攔截系統(tǒng)，即從衛(wèi)星或航天器上發(fā)射多個小的能夠自
行推進(jìn)的微型攔截衛(wèi)星，由其自身攜帶的紅外導(dǎo)引頭
導(dǎo)向目標(biāo)。二是增加衛(wèi)星和航天器的抗干擾和機(jī)動能
力。三是安裝雷達(dá)、紅外、激光告警器，如美軍目前正
在研制“衛(wèi)星受威脅與攻擊報警系統(tǒng)(STw／AR)”，利
用衛(wèi)星裝載敏感器探測、識別對星的射頻和激光毀傷
系統(tǒng)，美國還在研制軌道干擾和攻擊衛(wèi)星XSS-11。此
外，2005年2月4日至11日在內(nèi)華達(dá)州納利斯空軍
基地又舉行了一次太空戰(zhàn)演習(xí)，其主要目的是深入探
索空間戰(zhàn)的有關(guān)問題，檢驗新型航天系統(tǒng)的軍事應(yīng)用，
研究空間戰(zhàn)的作戰(zhàn)方法，評估美國空間綜合作戰(zhàn)能力。
美國人的總體設(shè)想是所有的軍用航天器都要裝備能探
收稿El期：2009—09—2012009—12—18修回。
作者簡介：沈志群(1944一)，男，高t，主要從事電子對抗的研究。
測對方的攻擊設(shè)備和威脅程度的傳感器；能對敵方的
威脅進(jìn)行有效防護(hù)；能對敵方進(jìn)行反擊?？臻g系統(tǒng)防
護(hù)是美國已經(jīng)確立的控制窄間戰(zhàn)略近期發(fā)展的重點。
2航天器安全受到的威脅
航天器受到的威脅包括有意識的和無意識的。從
實體上來分，它又可以分為對硬件(即航天器平臺)安
全的威脅和對信息安全的軟威脅。
2．1 有意識的對硬件的威脅
美國是世界上最早研制太空武器和反衛(wèi)星武器的
國家，反衛(wèi)星武器就有“反通信系統(tǒng)”、“軌道快車”、空
基激光武器系統(tǒng)和太空戰(zhàn)斗飛船等。
目前美國正秘密實施的“星球大戰(zhàn)”計劃，核心內(nèi)
容一是打造百顆衛(wèi)星，試圖禁止敵對國家在沒有美國
的允許下使用太空；二是在外太空和近地空間建立攻
擊集群，研制運(yùn)用反衛(wèi)星武器。百星計劃就是要打造
絕對的太空優(yōu)勢。
就美國目前的發(fā)展，可歸納出的威脅類型如下：
(1)地基激光武器于1997年10月成功地進(jìn)行了
反衛(wèi)星試驗。利用波音747飛機(jī)的機(jī)載激光器已完成
改裝(ABL)。2009年前后將有7架帶有激光武器的
飛機(jī)投入使用，天基激光武器也已進(jìn)入“一體化飛行試
萬方數(shù)據(jù)
38 航滅電子對抗2010(1)
驗”階段，計劃在2013年進(jìn)行在軌試驗。美國還在發(fā)
展微波武器、粒子束武器。
(2)美國利用航天飛機(jī)在太空修理衛(wèi)星，并將衛(wèi)星
從太空帶回地球的試驗均已成功。就是說美軍方現(xiàn)在
完全可以利用航天飛機(jī)去捕獲其它國家的未設(shè)防的
衛(wèi)星。
(3)美軍方已用F一15戰(zhàn)斗機(jī)攜帶導(dǎo)彈飛到
15000m的高空，再向目標(biāo)航天器發(fā)射導(dǎo)彈，這種試驗
已獲成功。由于F一15作戰(zhàn)半徑很大，可達(dá)2500km，其
攻擊目標(biāo)衛(wèi)星高度為590km。
(4)美國的NMD系統(tǒng)在2010年左右可以進(jìn)入
實戰(zhàn)階段，它可以攻擊在低軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星和航
天器。
(5)美國還計劃研制核動力的空天飛機(jī)——航天
母艦，載員1000多人，并裝備多種天戰(zhàn)武器和完善的
指揮控制系統(tǒng)，可在軌道上運(yùn)行多年。
(6)能自主導(dǎo)引攻擊航天器的XSS-11，白重
145kg，它可以攔截(逆向)或追蹤(非逆向)打擊航天
器，作戰(zhàn)距離100km，軌道高度為800km，可在軌道上
待命飛行1年，載荷質(zhì)量為15kg。軌道機(jī)動能力≥
600m／s。
2007年3月8日，美軍成功地發(fā)射了“雙胞胎衛(wèi)
星”：“未來星”和“太空自動化運(yùn)輸機(jī)器人”，當(dāng)二星分
離后，由“太空自動化運(yùn)輸機(jī)器人”按計劃去自行捕捉
“未來星”。2008年2月，美國“伊利湖”導(dǎo)彈巡洋艦發(fā)
射了一枚“標(biāo)準(zhǔn)”一3型導(dǎo)彈成功攔截了一顆失效地球
衛(wèi)星?？梢灶A(yù)計在2015年左右，在許多國家將會出現(xiàn)
大量的能夠攻擊航天器的武器。
目前最先進(jìn)的空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)還是美俄兩國為
監(jiān)視對方導(dǎo)彈進(jìn)攻和偵察衛(wèi)星而建立的地基探測、跟
蹤系統(tǒng)[】]，在兩大系統(tǒng)中共有50多部雷達(dá)及各種光學(xué)
探測器。天基空間目標(biāo)探測系統(tǒng)是未來進(jìn)行空間對抗
的重要發(fā)展方向，美國在《2020航天遠(yuǎn)景規(guī)劃》中提出
要建立“天基空間監(jiān)視(SBSS)”系統(tǒng)。
總之，美軍方要想攻擊對方航天器就會使用動能
攔截器(例如EKV)、高功率微波武器、高能激光、中性
粒子束、電磁炸彈等武器。
2．2無意識的威脅
2009年2月，美國與俄羅斯的2顆衛(wèi)星在俄羅斯
西北利亞上空發(fā)生相撞，造成了大量的碎片。目前在
太空約有15萬個邊長大小超過1cm的碎片，其中超
過15cm的碎片至少有14000個，這些碎片對衛(wèi)星或
其它航天器的安全造成了極大的威脅。據(jù)統(tǒng)計，在這
次美國俄羅斯2顆衛(wèi)星發(fā)生碰撞之前，1991年12月、
1996年7月、2005年1月也發(fā)生過碰撞事件。
有些碎片可以人為制造，只要用一顆能制造碎片
的衛(wèi)星就可以毀掉整個由24顆衛(wèi)星組成的GPS系
統(tǒng)。另外，還可以在對方航天器的運(yùn)行軌道上撤布人
造粒子，形成一個粒子陣來攔截航天器。當(dāng)然，太空中
的碎片威脅了敵方航天器的安全的同時，反過來也影
響到己方航天器的安全。
2．3 航天器受到的威脅可能來自多個層面
航天器受到的威脅可能來自于高軌道、中軌道、低
軌道，臨近空間(PLC平流層)，空中，地(海)面等多個
層面。
在對航天器實施的作戰(zhàn)過程中可以利用高機(jī)動小
衛(wèi)星完成空間目標(biāo)攔截，利用航天飛機(jī)、航天母機(jī)去捕
獲、攻擊對方的航天器，實現(xiàn)天基反衛(wèi)；利用機(jī)載反衛(wèi)
星導(dǎo)彈、ABL攻擊低軌衛(wèi)星，實現(xiàn)空基反衛(wèi)；利用地基
大功率激光器、NMD系統(tǒng)中的EKV、海基的SM一3可
攻擊低軌衛(wèi)星，從而實現(xiàn)地(海)基反衛(wèi)。如圖1所示。
圖l航天器受威脅圖
2．4對信息安全的威脅
在21世紀(jì)，圍繞著航天器而展開的空間攻防同樣
會圍繞著信息權(quán)而展開，信息權(quán)的控制和反控制將成
為敵對雙方爭奪的焦點。航天器為了完成賦予它的任
務(wù)，都裝備了大量的信息設(shè)備。因此，信息設(shè)備和數(shù)據(jù)
鏈就成為信息戰(zhàn)的關(guān)鍵設(shè)備，信息化戰(zhàn)爭的不斷發(fā)展、
升級及其在戰(zhàn)爭中的重要性，必然導(dǎo)致對信息安全的
攻擊，同樣，這種威脅可以來自于空間、空中、地(海)
面。利用地基和天基干擾器干擾和中斷敵空間信息鏈
路，可實現(xiàn)對敵空間信息系統(tǒng)的“軟殺傷”能力。這種
手段能降低跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、對地觀測
衛(wèi)星、導(dǎo)航衛(wèi)星等航天器的效能。這種攻擊可獲取敵
方偵察到的情報，并可制造假情報，使對方上當(dāng)受騙；
讓對方航天器為己所用。美國等航天大國已將空間攻
防的重點由對敵方航天器的“硬殺傷”轉(zhuǎn)向“軟、硬兼
施”，電子戰(zhàn)手段將成為空間攻防的重要作戰(zhàn)手段。由
于這種攻擊屬于軟殺傷，不易引起國際糾紛而頗受各
萬方數(shù)據(jù)
2010(1) 沈志群．等：航天器安全防護(hù)保障探討39
國青睞。
3航天器安全防護(hù)
3．1研究內(nèi)容
衡量一個國家的空間作戰(zhàn)能力目前主要有3大指
標(biāo)：空間監(jiān)視和預(yù)警能力、空間部署能力和空間攻防能
力。美國在(《2020航天遠(yuǎn)景規(guī)劃》中提出，監(jiān)視空間
作為到2020年控制空間要達(dá)到的5個目標(biāo)之一，其主
要任務(wù)是：對重要空間目標(biāo)進(jìn)行精確的探測和跟蹤；實
時探測可能對美國航天系統(tǒng)構(gòu)成威脅的航天器的任
務(wù)、尺寸、形狀、軌道參數(shù)等重要目標(biāo)特性；對目標(biāo)特性
數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類和分發(fā)。在美國空軍未來系統(tǒng)概念中提
出把建立SBSS(天基監(jiān)視空間系統(tǒng))作為近期目標(biāo)之
一，2010年前完成；把開發(fā)“軌道深空成像器”(Orbital
Deep Space Imager)作為中期計劃之一，預(yù)計在2010
～2015年完成。
一目前設(shè)想的航天器安全防護(hù)保障系統(tǒng)就是應(yīng)該針
對國外目前及今后一段時間內(nèi)可能會出現(xiàn)的能夠威脅
自己航天器安全的武器，它應(yīng)該從小衛(wèi)星和母衛(wèi)星組
成的衛(wèi)星網(wǎng)，航天器本身攜帶的信息對抗設(shè)備這兩個
方面來考慮，需要研究的內(nèi)容有：
(1)研究航天器安全防護(hù)保障系統(tǒng)的頂層設(shè)計，主
要是運(yùn)行軌道及如何組網(wǎng)。
(2)研究空間信息對抗設(shè)備的總體技術(shù)(包括作戰(zhàn)
程序)。
(3)衛(wèi)星衛(wèi)士(亦稱伴星)。衛(wèi)星衛(wèi)士由一個一體
化的小衛(wèi)星網(wǎng)組成，每一個小衛(wèi)星都完成空間防御的
一種特定任務(wù)。就像現(xiàn)在轟炸機(jī)出動均有戰(zhàn)斗機(jī)護(hù)航
一樣，要求衛(wèi)星衛(wèi)士(小衛(wèi)星)能完成偵察敵人動向，確
定威脅以及挫敗威脅等任務(wù)，系統(tǒng)中有的小衛(wèi)星主要
是識別和跟蹤威脅，有的小衛(wèi)星主要是尋找威脅和挫
敗威脅，這種小衛(wèi)星可以進(jìn)行主動或被動防御，必要時
可以犧牲小衛(wèi)星來保衛(wèi)高價值的母衛(wèi)星(或其它航天
器)。用了這些小衛(wèi)星可以減少母星的負(fù)擔(dān)，從而減少
它的載荷，使其能集中力量更好地完成賦予它的使命，
缺點是要發(fā)射一組星。多個小衛(wèi)士衛(wèi)星可以根據(jù)它們
各自的使命，其運(yùn)行軌道可以靈活配置，載荷也可以靈
活配置，以分別執(zhí)行不同的任務(wù)。
(4)空間態(tài)勢感知系統(tǒng)需要的主要信息設(shè)備有：單
站無源被動探測系統(tǒng)；紅外(紫外)告警；激光告警器；
敵我識別器；天基跟蹤制導(dǎo)雷達(dá)；干擾機(jī)；動能攔截器；
通訊；數(shù)據(jù)鏈。
3．2空間信息對抗系統(tǒng)
圖2所示為空間信息對抗系統(tǒng)組成框圖。當(dāng)航天
器受到敵方雷達(dá)探測和跟蹤時，主控計算機(jī)可以作出
規(guī)避、干擾還是主動出擊的決定，規(guī)避需要航天器快速
機(jī)動變軌，這里應(yīng)該考慮兩個問題：變軌速度是否能擺
脫對方，航天器是否能攜帶那么多的能源以作多次大
范圍的快速機(jī)動變軌。對敵方雷達(dá)實施軟殺傷(干擾)
是一種切實可行的選擇，干擾機(jī)可以使敵方雷達(dá)探測
不到航天器，無法從探測狀態(tài)轉(zhuǎn)換到跟蹤狀態(tài)，如果敵
方雷達(dá)處于跟蹤狀態(tài)，干擾也會使其得不到攻擊所需
要的精確數(shù)據(jù)。軟殺傷手段由于相對實用、有效且不
易導(dǎo)致戰(zhàn)爭升級而備受各國青睞。
圖2空間信息對抗系統(tǒng)組成框圖
航天器信息對抗設(shè)備在未來的空間戰(zhàn)中的應(yīng)用可
以分成兩個方面：
(1)用在攻擊星或航天設(shè)備上。它可以用在專門
的干擾星上，專門用于干擾對方的天基偵察、攻擊設(shè)
備，如通訊用的中繼星TDRSS、偵察用的長曲棍球X
波段SAR雷達(dá)、NMD系統(tǒng)用的X波段跟蹤和成像識
別ISAR雷達(dá)以及用紅外偵察的NMD系統(tǒng)中的高軌
衛(wèi)星SBIR孓HIGH、DSP，低軌衛(wèi)星SBIR孓L()W等。
(2)它可以用在衛(wèi)星衛(wèi)士上，保護(hù)自己的高價值的
母星，使它既能完成它的特定使命，又免遭對方的
攻擊。
航天器信息對抗設(shè)備要對付的目標(biāo)按飛行軌道分
又可分成三個方面：
(1)高軌：對方的攻擊星、通訊用的中繼星
TDRSS、國防用通訊衛(wèi)星WGS，紅外偵察的NMD系
統(tǒng)中的高軌衛(wèi)星SBIRS—HIGH、DSP。
(2)中軌：對方的攻擊星、導(dǎo)航用的GPS。
(3)低軌：對方的攻擊星，紅外偵察的NMD系統(tǒng)
中的低軌衛(wèi)星SBIRS-I。OW，偵察用的“長曲棍球”、
“大酒瓶”、“發(fā)現(xiàn)者”Ⅱ，航天飛機(jī)。
除此之外，地面上的NMD系統(tǒng)用的X波段跟蹤
和成像識別ISAR雷達(dá)、GBI攔截器，(下轉(zhuǎn)第48頁)
萬方數(shù)據(jù)
48 航天電子對抗2010(1)
網(wǎng)目前也處于概念研究與技術(shù)規(guī)劃階段。目前美國空
軍正在發(fā)展一種類似于隨遇感知雷達(dá)網(wǎng)的雛形驗證系
統(tǒng)——AMSTE經(jīng)濟(jì)型地面移動目標(biāo)作戰(zhàn)，又稱為偵
察打擊一體化技術(shù)，即“阿姆斯特”計劃。AMSTE主
要是由多部雷達(dá)，通過自組織數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)形成一個具
有動態(tài)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以變化的空基雷達(dá)網(wǎng)，參戰(zhàn)飛機(jī)上
的各個雷達(dá)系統(tǒng)可以隨時加入整個雷達(dá)網(wǎng)，也可以隨
時離開，但這并不會影響整個雷達(dá)網(wǎng)系統(tǒng)的有效工作，
具有極強(qiáng)的抗毀能力和自愈合能力。該系統(tǒng)對移動的
與隱蔽的地面目標(biāo)進(jìn)行瞄準(zhǔn)，并根據(jù)需要，對其中一部
分目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，包括對上百個目標(biāo)進(jìn)行數(shù)小時的跟
蹤，直接對無導(dǎo)引頭的武器提供火控數(shù)據(jù)和更新的制
導(dǎo)信息，在網(wǎng)內(nèi)可以共享傳感器信息用于瞄準(zhǔn)與武器
制導(dǎo)。為了促進(jìn)該系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，美國隨后在網(wǎng)
絡(luò)信息傳輸技術(shù)上又研發(fā)與驗證了戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)瞄準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)TTNT(Tactics Targeting Network Technique)，
TTNT的研制將直接推動相關(guān)系統(tǒng)功能的進(jìn)一步加
強(qiáng)與完善陽]。
雖然上述系統(tǒng)僅僅是一個初步的實驗驗證性系
統(tǒng)，并沒有完全具備前面所描述的隨遇感知雷達(dá)網(wǎng)的
所有技術(shù)特征，但是隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，特別是
隨遇計算技術(shù)的進(jìn)步，隨遇感知雷達(dá)網(wǎng)將成為未來雷
達(dá)組網(wǎng)的重要發(fā)展方向之一。
(上接第39頁)空中的F-15攻擊機(jī)、BY747改裝的激
光攻擊機(jī)(ABL)等也包括在內(nèi)。對于按大橢圓軌道
運(yùn)行的衛(wèi)星，只要把它在高軌道運(yùn)行時看作是高軌道
衛(wèi)星，在低軌道運(yùn)行時看作是低軌道衛(wèi)星就可以了，不
必另作處理。
由于各個軌道都有其各自的特點，所以，按照它的
功用以及它所在的軌道面它的裝備(主要是功能和技
術(shù)指標(biāo))應(yīng)該是不同的。但是，它的基本裝備應(yīng)該是一
樣的。
3．3空間信息探測網(wǎng)
裝備了上述電子信息對抗設(shè)備，就可以在航天器
周圍形成一個信息探測網(wǎng)，對周圍空間態(tài)勢進(jìn)行感知。
感知或威脅告警分5個層次：(1)航天器周圍是否有對
方的衛(wèi)星、航天器或碎片；(2)對方的衛(wèi)星或航天器是
否已經(jīng)探測到航天器；(3)對方的衛(wèi)星或航天器是否已
經(jīng)對航天器實施跟蹤；(4)對方的衛(wèi)星或航天器是否已
經(jīng)對航天器實施攻擊；(5)對方的攔截器或?qū)検欠褚?
經(jīng)逼近航天器。
5 結(jié)束語
本文結(jié)合最新的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與隨遇計算技術(shù)，
提出了“隨遇感知雷達(dá)網(wǎng)”的新概念，并對其具體含義、
系統(tǒng)組成、性能特點、優(yōu)勢特征、以及在網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)中
的重要作用進(jìn)行了詳細(xì)的分析與論述。本文僅是提出
了一個全新的概念，接下來對“隨遇感知雷達(dá)網(wǎng)”的進(jìn)
一步研究還將繼續(xù)，相信隨著時間的推移，“隨遇感知
雷達(dá)網(wǎng)”一定會不斷完善與發(fā)展，并得到實際應(yīng)用，所
以本文的論述對于雷達(dá)組網(wǎng)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃和總體系統(tǒng)
設(shè)計論證具有較為重要的參考意義?！?
參考文獻(xiàn)：
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量[M]．第1版．國防工業(yè)出版社，2007．
6駱光明，楊斌，邱致和，等．?dāng)?shù)據(jù)鏈——信息系統(tǒng)連接武器
系統(tǒng)的捷徑[M]．第1版．國防工業(yè)出版社，2008．
4結(jié)束語
發(fā)射衛(wèi)星的代價是相當(dāng)昂貴的，大量發(fā)射大衛(wèi)星
在經(jīng)濟(jì)上也是難以承受的；當(dāng)航天器發(fā)現(xiàn)對方要發(fā)起
攻擊的意圖時，衛(wèi)星如采用機(jī)動規(guī)避的辦法來防止遭
受攻擊，這決不是一個聰明的辦法，因為衛(wèi)星不可能攜
帶大量的燃料來作多次大范圍機(jī)動。而采用分布式的
衛(wèi)星衛(wèi)士是一種可行的方法。可以采用干擾、通訊、雷
達(dá)三合一的設(shè)備，在戰(zhàn)爭時期受到攻擊時干擾機(jī)可以
起干擾對抗作用；當(dāng)要攻擊別人時雷達(dá)可以起探測、跟
蹤、制導(dǎo)作用；在平時通訊機(jī)可以起中繼通訊作用，這
一點還可以起到迷惑作用。
美空軍計劃在2011年部署能對抗反衛(wèi)星攻擊的
武器系統(tǒng)。為了打破壟斷，保護(hù)自己的航天器，進(jìn)而奪
取需要的制信息權(quán)、提高綜合作戰(zhàn)能力、縮小與軍事航
天大國之間的差距，應(yīng)該盡早開展航天器安全和防護(hù)
保障系統(tǒng)的研究。一
參考文獻(xiàn)：
1李穎，張占月，方秀花．空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及展望
[J]．國際太空。2004(6)．
萬方數(shù)據(jù)

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