海上沿海边境安全和美国海岸警卫队研发的作用
由于海岸线绵长，海上边界复杂，美国的海上海岸安全面临巨大挑战。根据美国国家海洋和大气管理局国家大地测量局的数据，美国海岸线长约 95,000 英里。根据美国国土安全部 2007 年运输系统出版物，美国有“361 个港口和 330 万平方英里的专属经济区 (EEZ) 需要保护”。该国的海上边界对安全机构来说是一项艰巨的任务。
现在来比较一下——根据联合国际边界委员会的数据，美国和加拿大之间的陆地边界总长为 2,380 英里。此外，美墨联合国际边界和水域委员会表示，墨西哥与美国的边界长达 1,954 英里。美墨和美加边境总长 4,334 英里，仅占美国陆地和海上边界及海岸线总长（可能被利用）的 4.5%。
海上沿海安全的历史背景与演变
1816 年，国会拨款 80 万美元（相当于今天的 1900 万美元）建造防御系统，即第三系统，以保护该国的海岸线。詹姆斯·门罗总统在 1821 年的第二次就职演说中强调了海上沿海安全的重要性，他指出：“通过这些防御工事，加上我们海军的支持，我们应该向其他大国展示一条从圣克罗伊河到萨宾河的武装前线，一旦发生战争，这将保护我们的整个海岸和内陆免受入侵。” 东海岸和西海岸 42 座主要堡垒的建造证明了政府对海上沿海安全的承诺。其中许多堡垒现在已成为国家公园。美国海岸警卫队研究与开发中心 (RDC) 位于康涅狄格州新伦敦的其中一座堡垒特伦布尔堡。 RDC 搬进了原来位于同一地点的海军水下声音实验室早已关闭后剩下的建筑。
位于康涅狄格州新伦敦的特伦布尔堡是美国海岸防御工事的第三系统（建造的 42 座防御工事之一）。来源：版权所有 demerzel21/AdobeStock
虽然堡垒不再积极执行沿海安全任务，但这并不意味着海上沿海安全在今天不那么重要。事实上，在过去五年中，海上走私情况变得如此普遍，以至于美国国务院发布了一份“关于与贩运芬太尼和其他合成阿片类药物有关的非法运输方法的航运业咨询报告”，其中指出：
阿片类药物危机是一种严重的流行病，需要采取多学科方法，包括积极调查和起诉，以及与私营部门合作伙伴在技术、医疗保健、预防、治疗和教育领域的合作。联邦政府、州、地方、部落和领土合作伙伴以及私营部门必须共同努力，利用我们的资源对抗这一致命威胁。私营部门可以发挥关键作用，与执法部门合作，找出犯罪分子利用合法平台进行非法活动的方式，并将犯罪活动提交执法部门。
但是，为了应对这种威胁以及现代时期的许多其他威胁，有一个正式的组织作为事实上的沿海“防御工事”——这就是 37 个海岸警卫队部门，其中包括小船站、小艇、各种空中部件、网络化指挥和控制，以及专门的国土安全部专业人员。
海上沿海安全的使命
海上沿海安全的任务对于国家的安全、经济利益和保护环境资源至关重要。海上沿海安全涉及保护我国海岸免受各种威胁。这些威胁包括毒品、人口和武器走私、对港口设施的袭击、非法捕鱼和犯罪活动。海岸警卫队在确保海上边界安全方面发挥着至关重要的作用，其工作重点是发现和预防各种威胁，包括人口走私、非法捕鱼和非法毒品运输。尽管面临重大挑战，海岸警卫队在从海洋环境中清除可卡因方面取得了显著进展，2023 财年清除了超过 96 公吨的可卡因。
海岸警卫队同样致力于阻止来自中国的芬太尼及其前体化学品日益增长的威胁。参议员 Tammy Baldwin（威斯康星州民主党）是商务部海洋、渔业、气候变化和制造业小组委员会主席，她就海岸警卫队阻止危险药物流通的努力举行了小组委员会听证会。参议员在开场白中指出：“近年来，海岸警卫队已证明有能力在从中国运输的芬太尼及其前体化学品的追踪和清除过程中发挥作用，包括在 2023 财年协助检查穿越太平洋的 460 公吨前体化学品。”
鲍德温参议员继续说道：“近年来，芬太尼已导致数千名威斯康星州人死亡，给该州每个角落的家庭和社区带来毁灭性打击。我听到了失去孩子的母亲、前线警察和医护人员以及倡导者的声音——他们都要求我们采取更多行动来结束这场危机。”她补充道：“这场危机需要整个政府的努力，我正在努力确保所有执法部门和武装部队齐心协力保护我们的社区。海岸警卫队在破坏全球芬太尼供应链方面发挥着关键作用，我今天召开这次听证会是为了看看我们如何能够加强他们的努力，包括阻止前体化学品从中国流入。”
海上沿海安全不仅仅是阻止毒品流通。保护海上运输系统 (MTS) 包括海岸警卫队港口、水道和海岸安全 (PWCS) 任务中的安全巡逻，以及保护国家关键基础设施的网络安全。想要伤害美国的非国家和国家行为者认识到美国海岸线的广阔和潜在的利用潜力。使用大型和小型难以探测的自航半潜式潜艇进行走私是一种真正的威胁，从国家资助的离岸母舰上发射空中、地面或水下无人机群在今天看来似乎不太可能，但这是可能的。
地图显示了 37 个海岸警卫队部门的位置，这些部门对海上沿海安全做出了贡献。来源：https://homeport.uscg.mil/Pages/Sector-Map.aspx
研究与开发在海上沿海安全中的作用
研究与开发 (R&D) 是实现有效海上沿海安全的一种手段。海上沿海安全受益于研发，因为它应用科学方法来获取知识，以创造/调整新技术，并通过应用研究获得解决安全挑战所需的学科。海上沿海安全的研发对于开发先进的监视和监测系统至关重要。这些系统使当局能够检测和跟踪可疑船只、监测海上交通并快速应对安全威胁。传感器、雷达和卫星技术的研发提高了监视系统的准确性和范围，从而可以更有效地监测沿海地区。海岸警卫队 2024 年作战态势中指导作战重点和投资的关键原则之一是“发展一种利用情报、信息和改进的海域意识的作战方法，从巡逻和拦截转变为目标和拦截。”人工智能和大型语言模型的结合使用来支持情报，以及降低实现太空传感能力的门槛将有助于促进这一作战重点。
研发在制定有效措施以应对海盗、恐怖主义和走私等海上安全威胁方面也发挥着关键作用。例如，材料科学与工程研究促成了先进涂层和材料的开发，这些涂层和材料可以抵御爆炸冲击并降低船舶受损的风险。
此外，沿海安全研发对于开发可持续且环保的解决方案至关重要。海洋领域容易受到环境污染的影响，而风能和太阳能等绿色技术的研发有助于减少海上作业的碳足迹，并为海上基础设施遭受攻击提供抵御能力。
此外，海上沿海安全的研发对于制定有效的应对策略和方案至关重要。对应急响应规划、搜救行动和危机管理的研究提高了当局快速有效应对海上安全事件的能力。
总体而言，研发对于加强沿海安全至关重要。通过开发创新技术、战略和政策，研发可以帮助解决海洋领域面临的复杂挑战，保护国家利益，确保人员和货物的安全。
海岸警卫队区域发展司令部
根据美国法典第 14 章第 504(a) 条，海岸警卫队司令官获得了专门的拨款，用于开展研发工作。RDC 在推动技术发展方面发挥着重要作用，利用国会提供的 670 万美元拨款支持海岸警卫队的 11 项任务，其中包括研究海上边界安全。RDC 最近根据长期研究计划领域重组了其研究组合，包括自主性、连通性、国防与安全系统、环境演变与水道弹性、数据、建模与决策支持以及集成、实验和过渡。这些研究领域旨在促进与广泛合作伙伴的合作，包括其他武装部队、能源部国家实验室、联邦实验室联盟和私营企业。
每个长期研究计划都会有多个工作方向 (LOE)。例如，自主研究领域侧重于自动化和自主技术的战略应用，以提高物理、虚拟和其他系统的功能。它包括其他海事利益相关者和/或对手如何使用自主技术，这种使用将如何影响服务，以及服务需要如何适应以保持竞争优势。LOE 包括可选的载人水面舰艇、无人驾驶飞机系统的超视距系统以及与搜索和救援 (SAR) 行动的集成。每个研究计划领域也可以与战略联系起来。例如，海岸警卫队于 2023 年颁布了无人系统战略计划。
国防和安全系统研究领域侧重于海岸警卫队成员、MTS 和公众的安全。防御系统包括非致命船只拦截技术、反无人系统 (C-UxS)、网络安全和运营技术和导航系统中的冗余，以保护资产免受不断演变的威胁。
连接研究领域专注于指挥、控制、通信、计算机、网络和情报，并扩展到包括信息技术和网络、移动设备解决方案、来自所有传感器和平台（有人或无人）的数据连接，无论经纬度如何。项目包括下一代自动识别系统和备用导航定位源。
环境演变和水道恢复力领域重点关注不断变化的环境以及海岸警卫队和公众如何与不断变化的水道互动。这包括因海平面上升、极端天气事件、海上能源生产和运输而不断变化的任务，以及因海域变化而产生的威胁。
数据、建模和决策支持领域专注于利用数据提高海岸警卫队的效率，研究支持先进方法的整合和开发、新兴数据技术的使用和复杂分析。当前的研究包括基于空间的射频检测和基于风险的集装箱检查定位。
集成、实验和过渡领域支持上述五个研究领域内所有工作的执行。RDC 长期以来一直为快艇船员提供原型设备和应急工具包。这些现成的应急工具包包括太空问责和违禁品标记技术等。投资重新利用商业和政府现成技术一直是 RDC 投资组合的一部分，并将在新的集成、实验和过渡领域继续进行。目前正在研究的低成本技术包括：评估夜光海事设备，以协助将拖缆传递给其他船只、进行人员落水演习和夜间抛锚；使用类似 Amber Alert 的系统通过向地理围栏区域发送包含当地海上紧急情况信息的文本警报来增强 PAN-PAN；测试随身摄像机技术以评估其在执法行动中的物理集成；以及评估由风能、太阳能和波浪能驱动的低成本 ISR 浮标的各种现成传感器。
挑战与未来方向
新政府的重点将是边境安全。这将涉及修建实体墙来确保美国南部边境的安全，该墙将由人员监控和支持，以防止非法移民、毒品和人口贩运以及恐怖主义行为。实现全面的边境控制将非常困难。走私者和对手受利益和/或伤害美国的欲望驱使。他们聪明、创新、资金充足，会系统地探测边境弱点，以找到风险较小的过境路线。加强对陆地边境的控制将增加水路走私路线的吸引力。
过去的海岸防御工事是我们历史的一部分。今天，我们已经在海岸线和 360 个美国港口建立了第四套海岸防御系统。它们是海岸警卫队、海关和边境保护局 (CBP) 和其他机构，以及许多合作机构，包括国家目标中心、国家船舶流动中心、海岸警卫队部门和 CBP 空中和海上行动。它们是虚拟的海堤，保护我们的海岸，同时促进商业活动和公民安全享用我们的沿海水域。无论是物理的还是虚拟的屏障，其作用都取决于当局是否倾向于威慑、情报以及检测、跟踪和逮捕的技术和非技术能力。与物理围栏不同，虚拟海上海堤可以轻松更新、修改或扩展，以应对不断变化的安全威胁和要求。此外，它可以覆盖更大的区域，包括整个专属经济区 (EEZ)，并提供实时态势感知和响应能力。
结论
作者引入了第四系统的概念和虚拟海上防波堤的概念来类比陆地边境安全，以激发更多的思考，同时也认识到我们现有的沿海安全系统及其对保卫国土的持续重要性。
作为国土安全部最大的海事部门的研发部门，RDC 已完成无数旨在改善海岸警卫队海上行动的项目。要将过去防御性海岸防御工事的一些原有功能延续到今天更为复杂的挑战中，就需要政府采取整体措施来监控和执行美国海上边界、海岸线和入境口岸。
关于作者：
伯特·马塞斯克 (Bert Macesker)是美国海岸警卫队研究与发展中心的执行董事。
乔·迪伦佐博士是该中心的合作主任。他是一名退休的美国海岸警卫队军官，在美国军事大学和国立大学兼职任教。
