空间攻防是敌对双方利用太空为获得、保持战场控制权而进行的进攻性和防御性军事行动。实施和保障空间攻防作战的空间攻防技术有空间投送技术、空间态势感知技术、进攻性空间攻防技术和防御性空间攻防技术。冷战时期，空间攻防技术曾是美、苏重点发展的技术领域，并以里根总统的“星球大战”计划达到高潮，但此后发展规模有所缩小，发展速度逐渐放慢。但近年来，美国对空间攻防的研究和试验在加快。例如，美国拟把交会对接技术，即“太空掳星”应用到反卫星武器中，并已先后发射了“自主交会技术验证”和“轨道快车”卫星进行相关试验。后者有着巨大的商业价值和军事应用前景，可以被改造成为反卫星武器，即利用“轨道快车”的轨道机动和对接能力来捕获敌方卫星。使其改变轨道和姿态。这对于空间攻防是非常有效的。
　　
　　意外收获
　　
　　交会是指在太空飞行中一个航天器接近另一个航天器的过程，是对接的基础。2005年4月15日，美国用空射运载火箭“飞马座”把“自主交会技术验证”卫星发射到高约760～771千米的极轨道，目的是试验在无人情况下它和其它卫星于轨道中交会的技术。
　　“自主交会技术验证”卫星呈圆柱形，长约1.8米，直径0.9米，包括燃料在内重约362千克，装有先进视频制导敏感器、视频成像仪、肼推进系统、GPS接收机和计算机等。其中先进视频制导敏感器是它的“眼睛”，在交会操作过程中用来测量出2个航天器之间的距离、相对方位和姿态。
　　进入轨道后，
　　“自主交会技术验证”卫星在GPS导航系统的协助下自行导引它接近目标卫星，采用像导弹一样的激光制导方式进行精确制导。一旦锁定了目标，它能在距目标卫星5米处进行一系列复杂的调整操纵。由于目标卫星没有对接装置，所以“自主交会技术验证”卫星不与它对接，但是它能以毫米级的误差精度接近目标。
　　在这次飞行中，“自主交会技术验证”卫星的任务是环绕地球运行并与美国国防部1999年发射的3颗通信卫星交会。并最终与其中的“多路径超视距通信”卫星进行交互试验。“多路径超视距通信”卫星上装载了2组激光测距系统，它们是这次交会操作中的关键仪器。其中1组在“自主交会技术验证”卫星与“多路径超视距通信”卫星相对较远时起作用，另1组则在距离非常近的8寸候起作用。所有的试验项目都由“自主交会技术验证”卫星上装载的软件自行控制，当它接近“多路径超视距通信”卫星时要进行多项机动操作，如利用器载敏感器提供的数据向目标卫星靠近或远离。近距离实施模拟维修等相关操作等。所有试验完毕后它们自行飞离。
　　此前，美国航天器之间的交会和对接大都由航天员操纵航天器来完成，或者至少其中1个航天器是载人的。而“自主交会技术验证”卫星是通过携带的计算机和敏感器在无人控制的条件下执行全部的交会任务，其中包括进行机动飞行而改变轨道和速度，从而能缓慢并准确地对准对接舱口，实现交会对接。而且，“自主交会技术验证”卫星和“多路径超视距通信”卫星都装备同样的反射镜，能帮助“自主交会技术验证”上的敏感器更好地“观察”和判断形势，引导对接。具备计算机头脑的“自主交会技术验证”卫星可依靠GPS导航网络和激光测距系统在距一个高速目标17英尺的范围内机动。
　　有趣的是，“自主交会技术验证”卫星在与“多路径超视距通信”卫星进行交会时出现了故障而撞击了“多路径超视距通信”卫星，使“多路径超视距通信”卫星的轨道升高了3～5千米。美国国防部对这一“撞击”十分感兴趣，因为这个意外验证了一项未来反卫星武器的关键技术——撞击卫星技术，它可把敌方卫星撞到无法发挥作用的轨道上，从这个意义来说，试验取得了意料之外的巨大成功。
　　
　　轨道快车
　　
　　虽然“自主交会技术验证”卫星只用于在轨试验自主交会对接技术，但它为美国2种用于延长在轨卫星寿命的无人航天器积累了经验，其中一种叫“轨道快车”的救援卫星更复杂、更先进，由军方研制。它可像空中加油机一样为“有病”的卫星治疗、加注推进剂。为了与受援卫星对接，它使用在“自主交会技术验证”卫星上验证过的先进视频制导敏感器。如果“轨道快车”投入使用，它可能触发军事航天技术及应用发展的新一轮变革。因为以往美国在太空抢修中主要依靠航天员出舱来实施，然而在战争环境下派遣航天员执行航天器维修任务很困难。无人太空维修技术的军事价值在于对那些在太空交战中受损的高价值航天器进行抢修，从而提升美军太空战体系的生存力和作战实力；当然，利用这一技术也可以直接捕获敌方卫星。
　　“轨道快车”计划于2002年启动，由一种能够为卫星提供服务的“自主太空运输机器人轨道器”(即模拟救援卫星)和一种可升级或可维修的“未来星”(即模拟受援卫星)组成。其中“自主太空运输机器人轨道器”重952千克，高和宽各1.8米；“未来星”重226千克，高和宽各1米，它是以执行“深度撞击”任务的冲撞器为基础而设计的，装载的有效载荷包括：一个用于进行在轨补给燃料验证的流动传输系统；一个允许与维修航天器进行对接的捕获器(对接装置)；一个用于卫星间通信的交联转发器；一些模块化组件。执行任务时，“未来星”发挥着双重作用：一是模拟“客户”或维修航天器；二是在轨仓库，储备燃料和航天器零件。
　　“轨道快车”用于开发研究未来空间在轨补给和修复与重构技术，旨在验证完全自主的在轨航天器服务能力。有人认为它至少可以实现两个目的：一是延长卫星的寿命，提高在轨卫星的生存能力。目前所有的卫星都是“一次性产品”，只能依靠发射升空时携带的“运行给养”维持一定的寿命，一旦燃料耗尽或发生严重故障。地面控制人员往往无计可施，只能眼看它毁灭。而“轨道快车”卫星具有“自我维护与保养”和“相互维护与保养”的能力，从而可以大大提升与延长在轨卫星的生存能力与寿命。二是极大提高卫星的侦察能力。“轨道快车”可为未来侦察卫星提供足够的燃料，使侦察卫星自行变轨，灵活运动，而不必围绕固定轨道运行。因此，当它对某个目标区域感兴趣日寸，就能对该区域进行锁定侦察，而且能灵活避免对方的反卫星侦察。
　　
　　攻克难关
　　
　　“轨道快车”大约进行20项有关自主交会对接在轨飞行演示和验证，为此，要解决一系列技术问题：卫星捕获及对接的方法；在轨敏感器技术、处理技术、自动控制技术、通信遥测技术；模拟救援卫星和模拟受援卫星的设计；在轨大量贮存及处理燃料等消耗品的方法；在模拟救援卫星与救援卫星之间转送这些消耗品的方法；在轨贮存及处理卫星分系统及部件的方法；在模拟救援卫星与模拟受援卫星之间转送这些分系统及部件的方法；用模拟救援卫星完成轨道相位、平面和高度机动的方法；模 拟救援卫星与模拟受援卫星的星间接口；星间接口、机械组合、操作技术和在轨机器人替换卫星分系统及部件所需的工具和扣件；在执行补给操作前后模拟受援卫星操作状态或模式的变化；消耗品和硬件的污染处理及预防，等等。
　　这些关键技术可分为5类：在轨服务接口技术；自主交会对接的制导、导航与控制系统及模拟救援卫星和模拟受援卫星技术；在轨飞行验证自主交会、靠近操作技术及捕获与对接方式；在轨飞行验证燃料输送(从模拟救援卫星到模拟受援卫星)；在轨飞行验证轨道更换单元输送。
　　具体做法是：在“轨道快车”工作时，先由模拟救援卫星“自主太空运输机器人轨道器”携带燃料、电子部件等补给物品运送到模拟受援卫星“未来星”附近；然后，由“自主太空运输机器人轨道器”上的机器臂捕获“未来星”，并将其拉近，当“自主太空运输机器人轨道器”与“未来星”间的距离不足10厘米时，由“自主太空运输机器人轨道器”上的对接机构固定住“未来星”上的目标部位完成“软对接”；接着，在“自主太空运输机器人轨道器”与“未来星”之间建立传输数据的链路，两者的燃料口也实现对接，形成密封的管路；最后，“自主太空运输机器人轨道器”将补给品更新在“未来星”的适当部位。通过这种工作模式，可实现在轨卫星的燃料补充、电池更换、部件升级等维修工作，延长卫星的工作寿命，增强卫星的机动能力，从而大幅降低卫星的全寿命成本。
　　
　　情景展示
　　
　　经过5年的研制，美国于2007年3月8日发射“轨道快车”，因其具有的独特功能，引起了全球军事观察家们的关注，其中最令人关注的还是美军独一无二的“太空掳星”技术。
　　“轨道快车”升空时，装有机械手臂的“自主太空运输机器人轨道器”和“未来星”是相连的，进入太空后不久它们在测试燃料传送技术后分离。随后，“自主太空运输机器人轨道器”想方设法捕捉“未来星”。一旦锁定“未来星”且赶上它后，“自主太空运输机器人轨道器”就伸出机器人手臂把“未来星”拉回身边，对接时使用了激光传感器系统和视频导航传感器，然后替“未来星”更换质量达24千克的电池和其他零部件，切换卫星上的主启动与备份电脑系统等。此后，“轨道快车”又按照设计进行了一系列情景展示。
　　4月17日，“轨道快车”成功地完成了首次卫星自动补给燃料演示。“自主太空运输机器人轨道器”上的流体运送系统使用馈压或输送泵系统成功将14千克肼燃料运送给“未来星”。之后，又将肼燃料从“未来星”输送回“自主太空运输机器人轨道器”。“自主太空运输机器人轨道器”还使用1个机械臂向“未来星”运送1块电池，电池随后被集成到“未来星”的电力系统中。这是航天器首次使用机械臂向另一个航天器自主运送硬件。
　　5月5日，“轨道快车”完成首次自由飞行分离与对接演示。“自主太空运输机器人轨道器”和“未来星”分离至相距大约10米的距离，分别绕地球运行一圈之后再次自动对接，任何地面控制人员都未介入这次演示。
　　5月13日，计算机问题使“轨道快车”的卫星维修演示任务中断。“自主太空运输机器人轨道器”在试验过程中，其飞行计算机出现了异常，由于缺失关键的导航与制导数据，引发自动机械异常中断，导致与“未来星”机动靠近的速度过快。使工程师们不得不提早完成远距自动交会，以免发生碰撞。地面工作组把“自主太空运输机器人轨道器”的控制软件切换至自由漂移模式，使2颗卫星分离至安全距离。
　　6月16日，“轨道快车”完成首次全自主环绕飞行与捕获操作。在为期5小时的试验中，“自主太空运输机器人轨道器”使用星载相机和先进视频制导系统与“未来星”分离，并与之环绕再配对。试验过程主要依靠被动传感器，未进行相关导航信息的主动交换。此次试验还验证了“轨道快车”能够在不干扰卫星向客户提供服务的前提下执行在轨操作的能力。
　　7月22日，“轨道快车”停止运行，其电气系统进入安全模式，并开始卸空星上剩余的肼推进剂。停运之前，“轨道快车”曾进行了一次寿命终止机动，以便试验相对导航传感器在远距离范围的灵敏度。
　　历经4个月的“轨道快车”系统在轨演示获得空前成功，成为世界上首个具有自主在轨服务功能的航天器，展示了其能通过燃料补给和零件替换为卫星提供延长航天器寿命，以及利用机器人进行太空操作的能力。演示包括在8个不同光线条件和方法下进行的环节。成对运行包括电池和燃料输送以及计算机替换。未成对运行包括航天器分离成多种距离、远场和近场的交会、邻近运行、靠近、捕获和配对。
　　除了航天器燃料和部件的补充之外，开放式标准接口——对接、燃料补给系统等可使下一代航天器获益。先进的机器人臂能支持精确的机械工作：在轨装配或临时操作，还能用于使卫星机动进入正确轨道或卫星定位，把太空碎片安全地驶离轨道。“轨道快车”还能支持作战及时响应型太空需求。
　　在此次试验中，“轨道快车”的2颗卫星多次试验了时分时合的技术，从而证明美国的卫星在太空中能够轻松自如地掳夺任何敌对国的卫星，将其拉到自己的身边进行破坏乃至摧毁。
　　
　　未来前景
　　
　　美国拟用“轨道快车”在2010年后进行更多的在轨对接服务验证，并将这种方法发展成一种为现有航天器提供维护的方法，这需要研发原型机器人臂技术，它能够利用维护航天器经由标准的发射接口(如螺栓孔)抓取别的航天器。
　　此外，美国又开始实施“作战快速响应”计划，使小卫星能够精确地确定敌方卫星的任务和状态，提高小卫星通过自主导航接近其他卫星的能力，成为潜在的反卫星武器，以推动反卫星武器向战术化、实战化的发展。
　　随着空间技术的发展，反卫星卫星也有望从单一的反卫星，向集监视跟踪敌方卫星、能进行空间防御等多种功能于一体攻防兼备的方向发展。这样能大大节省费用，以及反卫星卫星与监视卫星之间的信息传输，从而缩短作战响应时间，减少敌方对反卫星卫星的攻击和通信链路的干扰，提高反卫星卫星的作战效能和使用寿命，满足反卫星武器的实战化需求；它还能部署在主卫星周围进行伴飞，为主卫星保驾护航；也可自行变轨，机动侦察地面目标。
　　其实，“轨道快车”和美国近年发射的“实验卫星系统”系列卫星、“近场红外实验”卫星等都体现了美国打造未来攻防兼备反卫星武器的思路。
　　2007年月24日，“近场红外实验”卫星从美国维吉尼亚瓦罗普斯岛由人牛怪-1火箭成功射入预定轨道，进行了一年多的实验。卫星重406.5千克，载有跟踪传感器，用于获取助推段(主动段)火箭尾焰的高分辨率和低分辨率图像，以增强对助推火箭的识别能力。其另一个目的是搜集高瞬态短波红外数据和可见光数据，来评估早期发射探测和跟踪能力。它还可对飞机、航天发射和导弹试验等随机目标进行观测等，观测距离为100～1000千米；也能对专用目标飞行器在10千米以内近距离进行高分辨率观测，方法是从卫星上释放一个携带专用探测器的飞行器飞近目标进行观测，甚至碰撞目标，所以具有天基动能拦截飞行器试验的性质，被普遍认为美国在借此试验空间武器。不过，在这次试验中，导弹防御局没有为“近场红外实验”卫星配备具有杀伤作用的飞行器。这种小型致命飞行器是通过低地球轨道运行物体的动能摧毁或破坏来袭导弹或轨道中的卫星。也就是说，如果“近场红外实验”卫星加载杀伤装置后，它就既可以充当预警卫星，也可用于反卫反导武器。
　　最近，美国还在研究一种新技术理念——“重对接立方体星”。该理念设想一颗母卫星携载多颗“立方体星”，这些子星能够编队飞行，具有成像功能，但最重要的是对敌方卫星进行监视和干扰。一颗“立方体星”在敌方卫星的光学元件和太阳能阵列的前方散布一个黑色粘性物质条，待目的达到时把粘性物质收回。这是一种“软杀伤”，通过仿制自然现象或实施其他可逆手段达到攻击目的。完成攻击后，“立方体星”回到母卫星附近进行对接，开始补充能量并传输搜集到的图像或其它数据，此时执行一颗类似侦察卫星的作用。