一些关键技术对SDA实现NDSA计划至关重要。这些技术还将为美国国防部和私营部门未来部署小型卫星奠定基础。这些技术包括激光通信、中视场传感器、加密技术和地面系统。
（1）激光通信
要NDSA中取得成功，SDA将需要发展激光通信（空对空、空对天和空对地）。激光通信是充分利用传输层并满足其他架构组成部分和作战人员的时间延迟需求所必需的。此外，激光通信（天对空和天对地）是作战部队挫败以射频通信为目标的反介入/区域拒止（A2/AD）战略所必需的。通信干扰、截获或探测能力会产生深远影响，但激光通信可以缓解这一问题，因为激光通信可以在地面、空中和太空域以高数据速率提供相对安全的通信。
射频系统不能提供完全支持作战人员所需的低延迟高吞吐量能力，尤其是弹道导弹和高超音速导弹防御需求。与传统射频链路相比，光链路的数据速率约为每秒1千兆比特，并且在空间、空中和地面资产之间提供更低延迟，这使其成为向作战人员提供实时数据的可行途径。
天基激光通信是一项非常有挑战性的技术，需要实现高稳定姿态控制和精确指向和跟踪。卫星激光通信的理念并不新奇，但它们在小型卫星上的应用还很新。一些企业和政府正处于开发这种能力的不同阶段。2008年，美国和德国首次在两颗LEO运行卫星（德国雷达卫星TerraSAR-X和美国导弹防御局NFIRE卫星）之间成功建立了稳定的轨道激光链路。
SDA与美国防高级研究计划局（DARPA）和美空军研究实验室（AFRL）一起，开始了一项名为Mandrake II的激光通信实验。该实验于2021年6月启动，将在不断扩展的范围内测试光链路，根据轨道限制，预计最大距离为2400公里。
SDA还发起了激光互连和组网通信系统（LINCS）实验。该系统包括两颗12U立方体卫星，两颗星有激光通信终端。这两颗LINCS卫星于2021年6月发射，用于测试天对天、天对空和天对地光通信终端。但截至2021年9月下旬，这两颗卫星正处于翻滚姿态，对地面控制器无响应。
（2）中视场传感器技术
实现NDSA所需的另一项关键技术是中视场传感器技术。MDA的HBTSS将跟踪从LEO飞来的弹道导弹。部署在小型卫星上的HBTSS中视场传感器将实现威胁探测、跟踪和区分能力。这种能力将与宽视场系统交换数据，范围覆盖全球，能够探测和跟踪相当模糊的目标，特别是高超音速滑翔系统。宽视野系统把信息发送给HBTSS，HBTSS向作战人员提供火控信息。MDA还与业界合作，开发和测试额外的中视场多谱红外成像仪，以提高成像和处理能力。这些能力对天气预报和气候监测也有重要作用。
（3）加密技术
随着小型卫星网络攻击面的扩大，实现加密能力的需求也将增加。2020年9月发布的总统指令《太空政策指令-05》确立了太空系统的以下关键网络安全原则：
· 太空系统及其支持基础设施包括软件，应利用基于风险、注重网络安全的工程方式来开发和运行。
· 太空系统运营者应制定或整合空间系统网络安全计划，包括确保运营者或自动控制中心系统能够保持或恢复对航天器的正控制能力，以及验证关键功能和任务、服务及其提供数据的完整性、保密性和可用性的能力。
· 太空系统的网络安全要求和法规应利用广泛采用的最佳实践方式和行为规范。
· 太空系统所有者和运营者应在法律法规允许的范围内，共同促进最佳实践方法和缓解措施的开发。
· 太空系统安全要求的设计应该是有效的，同时允许太空运营者具有适当的风险承受能力，并尽量减少民用、商用和其他非政府太空系统运营商的负担。
这些建议的行动过程是通用原则，这可能是美国土安全部的网络安全和基础设施安全局所能采取的全部措施。
目前需要采取安全加密措施，但未来十年这一能力的需求还将增长。量子计算的发展速度表明，未来十年对太空系统量子加密的需求将会增长。
（4）地面存储、组网和处理技术
如果要实现SDA使用小型卫星的设想，美国防部将需要扩展数据处理能力，纳入先进分析、人工智能、机器学习和全球分发。对于SDA LEO体系结构将产生的数据流，到目前为止，美国防部还无法在与作战相关时间内移动和处理。在应对弹道导弹或高超音速导弹时，这个时间范围可能是几秒钟。人工智能、数据管理和分析将是美国防部通过NDSA支持作战人员决策能力的关键组成部分。
为了开发所需的地面基础设施，美国防创新单元与Ball Aerospace和微软公司签订了合同，演示云处理如何处理SDA的分布式小卫星星座产生的越来越多的数据。2021年5月，商业增强空间互联网络作战计划办公室成功演示了初步数据处理能力。这一测试是通过将模拟数据注入云中来完成的。在云中对数据进行处理。然后，处理后的数据被分发到多个端点。
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