美軍衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀與特點(diǎn)分析

翻譯 李金紅 張燦 志英

一、美軍衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀

美軍的衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施由空間段和地面段兩部分組成?？臻g段是指主體衛(wèi)星及星上所有載荷，地面段是指支持用戶訪問衛(wèi)星并實(shí)現(xiàn)用戶間通信的所有地面設(shè)施。

目前，美軍在空間段擁有在軌運(yùn)行的通信、導(dǎo)航、偵察監(jiān)視、氣象監(jiān)測等各類軍事衛(wèi)星約100余顆。其中，國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)、軍事星、特高頻后續(xù)衛(wèi)星、先進(jìn)極高頻衛(wèi)星和寬帶全球衛(wèi)星等多個(gè)系列通信衛(wèi)星約30余顆，具備覆蓋全球的安全寬帶、窄帶通信能力，能傳輸話音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻會議等各類信息，為戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)各級作戰(zhàn)任務(wù)提供通信支持；世界上性能最先進(jìn)的全球定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星29顆，可提供高精度的全球?qū)Ш蕉ㄎ缓途_授時(shí)；各種偵察監(jiān)視衛(wèi)星包括光學(xué)成像衛(wèi)星、雷達(dá)成像衛(wèi)星、電子偵察衛(wèi)星、海洋監(jiān)視衛(wèi)星、導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星等共30多顆，可對全球?qū)嵤┤鞎r(shí)、全天候、高精度的光學(xué)、雷達(dá)和電子偵察，對導(dǎo)彈提供有效預(yù)警；軍用氣象衛(wèi)星5～6顆，可為美軍的軍事行動(dòng)提供有效的氣象預(yù)報(bào)支持。

在地面段，美軍依托遍及全球的固定和移動(dòng)軍事基地，以獨(dú)立建設(shè)、征用、租賃和聯(lián)合部署等方式，建立了大量衛(wèi)星固定地面站，用于接收、處理、控制和轉(zhuǎn)發(fā)來自空間衛(wèi)星數(shù)據(jù)信息。為了滿足遠(yuǎn)征作戰(zhàn)、多樣化行動(dòng)以及戰(zhàn)時(shí)緊急需求，美軍還部署了許多移動(dòng)衛(wèi)星地面站，例如，目前在伊拉克運(yùn)行良好的“鷹眼-1”移動(dòng)地面站。該移動(dòng)地面站可以從美軍及其盟國的多顆高分辨率成像衛(wèi)星上直接接收偵察圖像。就用戶終端而言，由于美軍眾多衛(wèi)星系統(tǒng)各自獨(dú)立，因而使美軍擁有上千種現(xiàn)役衛(wèi)星用戶終端，各式各樣，種類繁多。

二、美軍衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特點(diǎn)

1.以空間段建設(shè)為主，努力打造作戰(zhàn)快速響應(yīng)空間

空間段一直是美軍衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與維護(hù)的重中之重。僅2011財(cái)年，美空軍就計(jì)劃發(fā)射4顆衛(wèi)星，其中包括一顆“先進(jìn)極高頻通信衛(wèi)星”、一顆“天基太空監(jiān)視衛(wèi)星”、一顆“新一代全球定位衛(wèi)星”和一顆“太空作戰(zhàn)響應(yīng)衛(wèi)星”。

經(jīng)過20世紀(jì)90年代以來的幾場高技術(shù)局部戰(zhàn)爭，尤其是轉(zhuǎn)型衛(wèi)星通信系統(tǒng)（TSAT）計(jì)劃的終止，美軍開始對衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與維護(hù)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)。美軍認(rèn)為，現(xiàn)有大型衛(wèi)星系統(tǒng)不能及時(shí)響應(yīng)戰(zhàn)場變化，不能由戰(zhàn)場指揮員控制，而且時(shí)效性差，研制、發(fā)射和準(zhǔn)備的周期長、費(fèi)用高昂，一旦發(fā)射失敗或在軌發(fā)生故障則損失驚人，因此，需要探索和開發(fā)成本低廉、更加靈活的空間系統(tǒng)，提供更快的作戰(zhàn)響應(yīng)能力。在此前提下，美軍提出了作戰(zhàn)快速響應(yīng)空間(ORS)計(jì)劃。該計(jì)劃的核心就是改變現(xiàn)有衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)模式，采用響應(yīng)性、模塊化的建設(shè)和維護(hù)體系結(jié)構(gòu)，引入即插即用概念，縮短衛(wèi)星集成和測試的時(shí)間，降低系統(tǒng)的工程和設(shè)計(jì)成本，滿足多任務(wù)需求。

2.以分散實(shí)施為主，嘗試打破專業(yè)和軍種界限

一直以來，美軍衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)均堅(jiān)持“誰提出、誰建設(shè)、誰維護(hù)”的原則，建設(shè)和維護(hù)資金由國防部按照預(yù)算申請統(tǒng)一劃撥給下屬各業(yè)務(wù)局、各司令部和各軍種，除具體的發(fā)射任務(wù)由NASA和空軍的衛(wèi)星發(fā)射基地負(fù)責(zé)實(shí)施外，其余的建設(shè)和維護(hù)工作則各自分散實(shí)施。例如，先進(jìn)極高頻衛(wèi)星、國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)和“軍事星”由國防部軍事衛(wèi)星通信聯(lián)合計(jì)劃辦公室和空軍航天司令部聯(lián)合負(fù)責(zé)；特高頻后續(xù)衛(wèi)星、移動(dòng)用戶目標(biāo)系統(tǒng)、全球廣播系統(tǒng)等由美海軍空間和海上作戰(zhàn)司令部負(fù)責(zé)；國防氣象衛(wèi)星由美空軍空間和導(dǎo)彈系統(tǒng)中心和NASA聯(lián)合負(fù)責(zé)；全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星由美空軍空間司令部負(fù)責(zé)；各種偵查和監(jiān)視衛(wèi)星由NASA和美軍航天司令部聯(lián)合負(fù)責(zé)。目前，幾乎只有美陸軍尚未獨(dú)立建設(shè)和維護(hù)的空間段衛(wèi)星。2010年12月9日，美陸軍航天和導(dǎo)彈防御司令部/戰(zhàn)略司令部負(fù)責(zé)發(fā)射了陸軍首顆衛(wèi)星，但該衛(wèi)星在軌時(shí)間僅有30天左右，屬于試驗(yàn)衛(wèi)星。

隨著各軍種聯(lián)合作戰(zhàn)程度的加強(qiáng)，這種建設(shè)和維護(hù)模式的弊端也凸顯出來。首先，分散實(shí)施的模式不利于各建設(shè)和維護(hù)機(jī)構(gòu)之間的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)交流，容易造成各種資源浪費(fèi)。例如，氣象衛(wèi)星、偵察和監(jiān)視衛(wèi)星、定位衛(wèi)星都需要高性能的上、下行鏈路傳輸數(shù)據(jù)，而在這方面，通信衛(wèi)星的建設(shè)已經(jīng)具備了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。因此，美國防部正在嘗試將通信衛(wèi)星上先進(jìn)的通信有效載荷與其他各專業(yè)衛(wèi)星上的傳感器有效載荷，進(jìn)行合理、有效集成，充分發(fā)揮美軍在通信領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢，進(jìn)一步提升其他專業(yè)衛(wèi)星的性能。其次，分散建設(shè)造就了眾多“煙囪”式系統(tǒng)，僅就軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)而言，美國防部、美空軍和美海軍就分別部署了近十套獨(dú)立系統(tǒng)。這些系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)地面戰(zhàn)、用戶終端與空間衛(wèi)星的信息傳輸，既不能在寬帶網(wǎng)絡(luò)中傳輸信息，也不能與采用其他系統(tǒng)的衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)連接；這樣既不利于實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢共享，還為作戰(zhàn)人員增加了許多額外負(fù)擔(dān)。

為此，美國防部正在采取多項(xiàng)措施，打破各專業(yè)和各軍種之間的界限。首先，美國防部正在推動(dòng)在各軍種的衛(wèi)星地面站和用戶終端上部署分布式公共地面系統(tǒng)（DCGS）集成骨干網(wǎng)（DIB），該系統(tǒng)可以在美空軍、陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)以及美國特種作戰(zhàn)司令部中的不同分布式公共地面系統(tǒng)之間創(chuàng)建互操作能力，改變以往情報(bào)采集和分發(fā)的方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的信息共享。該系統(tǒng)還可以向位于世界不同地點(diǎn)的分析家及其他人員提供完整的原始資料，因此將縮小軍事作戰(zhàn)與情報(bào)之間的界限。盡管該系統(tǒng)的研發(fā)和部署由空軍牽頭，其管理辦公室為非官方聯(lián)合項(xiàng)目辦公室，但這是一項(xiàng)聯(lián)合計(jì)劃，辦公室成員來自各軍種及特種作戰(zhàn)司令部。此外，美軍還在開發(fā)新型多用途通用衛(wèi)星終端，例如美海軍的商用寬帶衛(wèi)星終端和多頻段衛(wèi)星終端。另外，據(jù)美空軍空間司令部網(wǎng)站報(bào)道，美軍戰(zhàn)略司令部已于2010年6月正式接管了由空軍航天與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心、空軍航天司令部牽頭發(fā)射的第三顆寬帶全球衛(wèi)星（WGS），從而首次正式打破了美軍“誰建設(shè)，誰維護(hù)、誰使用”的原則。該衛(wèi)星將為遍及世界的美海軍陸戰(zhàn)隊(duì)員、海軍士兵、船員和海航人員提供靈活的高容量通信服務(wù)。

3.以純軍方投資為主，積極探索公私合作方式

衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施屬于國家的重大戰(zhàn)略性設(shè)施，關(guān)系到美國的國防安全和經(jīng)濟(jì)、軍事、政治、外交利益，工程繁雜，耗資巨大。只有國家才有可能成為衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主導(dǎo)力量，責(zé)無旁貸。因此，出于掌握完全的控制權(quán)以及保密等方面的考慮，美軍的衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)項(xiàng)目雖然也采用軍方研發(fā)和承包商研發(fā)相結(jié)合的制度，但都無一例外地由軍方獨(dú)立投資。因此，近幾年，美軍每年用于衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護(hù)的預(yù)算一直居高不下，每年都維持在大約120億美元左右。

純軍方投資方式的有利方面不言而喻，一方面可以確保軍方百分之百地掌握衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施的控制權(quán)、運(yùn)營權(quán)和使用權(quán)，另一方面，有國家財(cái)政作為堅(jiān)強(qiáng)后盾，各階段的建設(shè)和維護(hù)經(jīng)費(fèi)就有了堅(jiān)實(shí)保障。不過，該方式的弊端也顯而易見。首先，如果所有衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目都由軍方大包大攬，依靠政府投入。長此以往，國家財(cái)政可能會不堪重負(fù)，很可能會顧此失彼。一旦某個(gè)項(xiàng)目出現(xiàn)延遲或超支，很可能會影響其他衛(wèi)星項(xiàng)目的建設(shè)，或者縮減對地面基礎(chǔ)設(shè)施的投資。例如，轉(zhuǎn)型衛(wèi)星通信系統(tǒng)計(jì)劃就是純軍方投資失敗的最典型例子。該計(jì)劃終止的直接原因是，計(jì)劃延遲造成成本過高，政府無力承擔(dān)。其次，純軍方投資還不利于調(diào)動(dòng)業(yè)界積極性，很難實(shí)現(xiàn)高效費(fèi)比。而且軍方對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理過嚴(yán)、干涉過多，往往還會妨礙承包商靈活調(diào)整研發(fā)思路。因此，也就經(jīng)常會出現(xiàn)項(xiàng)目延遲和超支的情況。

正是由于純軍方投入方式存在以上弊端，美軍正在積極變革衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)模式，積極尋求與業(yè)界的更廣泛合作。其中一項(xiàng)現(xiàn)在看來最行之有效的方式是，搭載有效載荷。搭載有效載荷可把受保護(hù)的軍事有效載荷，集成到已規(guī)劃的、擔(dān)負(fù)廣播等任務(wù)的商用衛(wèi)星上。這種方式可以降低發(fā)射成本和資本投資，同時(shí)還可保留與專用軍事發(fā)射相關(guān)的大部分軍事能力。搭載有效載荷并不能解決政府所有的與衛(wèi)星相關(guān)的問題，但會給政府帶來潛在的益處，因?yàn)樗鼈兙哂泻芨叩男зM(fèi)比，而且發(fā)射速度更快。其結(jié)果就是可以將大量的有效載荷送入軌道，從而構(gòu)成廣泛分布的系統(tǒng)，并具有高度的冗余性。

美軍對這種做法的興趣已經(jīng)越來越濃厚，搭載有效載荷的開發(fā)工作目前出現(xiàn)了激增。其中一個(gè)關(guān)鍵項(xiàng)目是空間因特網(wǎng)路由（IRIS）計(jì)劃。該計(jì)劃將國防部投資的一個(gè)空間因特網(wǎng)路由器搭載在Intelsat IS-14衛(wèi)星上，與該星的一個(gè)商用C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器和兩個(gè)商用Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器相連，可覆蓋歐洲、非洲和美洲，為美軍提供下一代基于IP的通信能力。此外，美軍還制定了商用搭載紅外有效載荷（CHIRP）計(jì)劃，將美空軍航天與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心建設(shè)開發(fā)的紅外傳感器有效載荷搭載到Americom政府服務(wù)（AGS）公司的SES Americom衛(wèi)星上。目前，對紅外有效載荷的測試已經(jīng)結(jié)束，準(zhǔn)備交付給衛(wèi)星制造商，計(jì)劃于2011年進(jìn)行發(fā)射。