亞太地區(qū)的軍事衛(wèi)星通信需求

+ 方志英

衛(wèi)星軍事

亞太地區(qū)的軍事衛(wèi)星通信需求

+ 方志英

據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)，亞太地區(qū)占整個(gè)全球陸地總面積的22%。因此，廣袤的地域要求該地區(qū)的各國(guó)軍隊(duì)必須具備相應(yīng)的通信覆蓋能力。

超視距（BLOS）通信通常依靠高頻（HF）電臺(tái)，此類(lèi)電臺(tái)使用的電磁頻譜段為3～30MHz。簡(jiǎn)言之，高頻無(wú)線電波能夠利用電離層，即高度在32.3海里（60千米）到539海里（1000千米）之間的那一部分大氣層作為一個(gè)蹦床，彈射洲際通信信號(hào)。

然而，高頻電臺(tái)也有其局限性。這些局限性中包括了帶寬窄，從而限制了其所能處理的數(shù)據(jù)和圖像數(shù)量。當(dāng)一支陸、海、空軍部隊(duì)需要遠(yuǎn)距離傳送靜止圖像或視頻圖像時(shí)，這是一個(gè)需要考慮的非常重要的因素。傳送業(yè)務(wù)包括數(shù)千比特和數(shù)兆比特的數(shù)據(jù)，因而會(huì)占用大量帶寬。其次，高頻通信會(huì)受太陽(yáng)黑子活動(dòng)的影響，這會(huì)產(chǎn)生明顯的磁活動(dòng)，進(jìn)而擾動(dòng)電離層，由此對(duì)高頻通信產(chǎn)生影響。其他因素也會(huì)對(duì)高頻通信產(chǎn)生潛在干擾，包括地球上的四季，氣象活動(dòng)也會(huì)對(duì)電離層產(chǎn)生影響。因此，雖然高頻是遠(yuǎn)距離通信的一種良好手段，但其在帶寬方面的局限性以及易受氣象活動(dòng)影響的特性，會(huì)對(duì)其性能產(chǎn)生明顯影響。因此，對(duì)于亞太地區(qū)的軍方客戶而言，為了解決高頻通信的某些固有缺陷，衛(wèi)星已經(jīng)越來(lái)越受到青睞。

一、亞太地區(qū)軍隊(duì)開(kāi)發(fā)或采購(gòu)衛(wèi)星通信的方式

總的來(lái)說(shuō)，亞太地區(qū)軍隊(duì)能夠建造、發(fā)射和運(yùn)行軍用衛(wèi)星，而且能夠開(kāi)發(fā)或采購(gòu)衛(wèi)星通信（SATCOM）設(shè)備，可為基地、車(chē)輛、飛機(jī)、艦艇和單兵提供裝備。他們也能夠從第三方供應(yīng)商那里采購(gòu)軍用衛(wèi)星通信服務(wù)。例如，印度選擇了國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的軍用衛(wèi)星通信能力，由印度太空研究組織開(kāi)發(fā)的GSAT-7/INSAT-4F已于2013年8月29日發(fā)射。

此外，也可以采用混合方案，即某個(gè)國(guó)家可以使用第三方衛(wèi)星，但采用由本國(guó)自主研制生產(chǎn)的衛(wèi)星通信終端?；蛘撸部梢园l(fā)射和擁有軍用通信衛(wèi)星，但從第三方采購(gòu)衛(wèi)星通信終端。事實(shí)上，無(wú)論是對(duì)亞太地區(qū)內(nèi)還是亞太地區(qū)外的客戶來(lái)說(shuō)，可用方案的范圍之廣都意味著可以通過(guò)多種方式為國(guó)家武裝力量提供衛(wèi)星通信裝備，成本也將適合各國(guó)的國(guó)防預(yù)算。

二、各波段特點(diǎn)

通常，軍用衛(wèi)星通信運(yùn)行在無(wú)線電頻譜的特高頻（UHF）段，涵蓋從300MHz～3GHz的通信，首要使用1～2GHz的L波段通信。此外，還可以使用電磁頻譜的C波段（上行鏈路5.925～6.425GHz/下行鏈路3.7～4.2GHz），外加X(jué)波段（上行鏈路7.9～8.4GHz/下行鏈路7.25～7.75GHz）。X波段衛(wèi)星通信主要由軍方使用，由于全球武裝力量對(duì)衛(wèi)星通信的需求，X波動(dòng)正在成為電磁頻譜中越來(lái)越擁擠的一個(gè)部分。不過(guò)，衛(wèi)星通信還可以使用Ku波段（上行鏈路14GHz/下行鏈路10.9～12.75GHz）和Ka波段（上行鏈路26.5～40GHz/下行鏈路18～20GHz），從而可以提供新的使用途徑。

所有這些帶寬都有各自的成本效益。例如，L波段通信能夠使用相對(duì)小型的衛(wèi)星通信終端，這有益于艦艇、飛機(jī)或車(chē)輛等空間受限的平臺(tái)，它們?nèi)鄙倏梢匀菁{大型衛(wèi)星通信終端的“房產(chǎn)”。此外，L波段的優(yōu)長(zhǎng)是能夠穿透濃密的植被，這對(duì)于那些經(jīng)常需要在叢林作戰(zhàn)（在亞太地區(qū)尤為適合）的軍隊(duì)來(lái)說(shuō)頗具吸引力，因?yàn)樵谶@些地方，遮天蔽日的樹(shù)木會(huì)抑制其他常規(guī)無(wú)線電或衛(wèi)星通信的手段。盡管如此，與Ku和Ka波段通信相比，L波段可提供的數(shù)據(jù)率卻相對(duì)較低。Ku和Ka波段雖然可為高數(shù)據(jù)率通信提供良好的帶寬，特別是與C波段和L波段相比，但它們易受“雨衰”現(xiàn)象影響，大氣中自然產(chǎn)生的濕氣會(huì)吸收部分衛(wèi)星通信傳輸能量，從而潛在妨礙通信性能。C波段受雨衰影響較小，但卻必須要有大型天線（直徑有時(shí)可達(dá)3米/10英尺）。X波段使用的天線則較小，正像上文所指出的，數(shù)據(jù)率也高于L波段和C波段，因而一直是軍事用戶的“首選衛(wèi)星通信”手段，但這部分無(wú)線電頻譜正在變得越來(lái)越擁擠。因此，對(duì)于軍事衛(wèi)星通信而言，沒(méi)有哪一個(gè)波段是完美無(wú)缺的，各國(guó)軍隊(duì)通常必須根據(jù)各自的軍用衛(wèi)星通信需求選擇其中一套帶寬。

三、亞太地區(qū)對(duì)衛(wèi)星通信的需求

衛(wèi)星通信的關(guān)鍵是確保魯棒的全球衛(wèi)星覆蓋，特別是亞太地區(qū)，在發(fā)生自然災(zāi)難后，軍隊(duì)要應(yīng)召提供人道主義救援/救災(zāi)援助。例如，在2013年11月初對(duì)菲律賓造成毀滅性破壞的臺(tái)風(fēng)“海燕”期間，僅在該國(guó)就導(dǎo)致6300人死亡。此外，在亞太地區(qū)可能需要國(guó)際社會(huì)提供支持的潛在戰(zhàn)斗任務(wù)期間，魯棒通信也非常重要。美軍當(dāng)前在阿富汗地區(qū)的平叛援助行動(dòng)，就是一個(gè)很典型的例子。

這種確保該地區(qū)良好衛(wèi)星通信覆蓋的需求，激勵(lì)了空客公司防務(wù)與太空部的發(fā)展。該公司是英國(guó)“天網(wǎng)5”軍用通信衛(wèi)星星座的運(yùn)營(yíng)商，可通過(guò)擴(kuò)展其覆蓋范圍來(lái)囊括印度洋和西太平洋地區(qū)?！疤炀W(wǎng)5D”衛(wèi)星是這個(gè)由4顆衛(wèi)星組成的星座中的一員，2015年3月進(jìn)行了調(diào)整，以擴(kuò)大其對(duì)這一地區(qū)的覆蓋足跡。2015年10月在華盛頓特區(qū)舉辦的美國(guó)陸軍協(xié)會(huì)展覽會(huì)期間，空客公司稱該衛(wèi)星的位置調(diào)整現(xiàn)在已經(jīng)完成，該衛(wèi)星所提供的X波段和UHF通信服務(wù)現(xiàn)已可供上述地區(qū)使用。除了向英軍提供X波段和UHF衛(wèi)星通信之外，“天網(wǎng)5”星座剩余的衛(wèi)星通信“帶寬”還可供英國(guó)的盟友使用，主要是澳大利亞、加拿大、新西蘭和美國(guó)。

除通過(guò)“天網(wǎng)5”星座訪問(wèn)衛(wèi)星通信服務(wù)之外，美國(guó)還在對(duì)其軍用衛(wèi)星通信進(jìn)行大規(guī)模革新，以提升該國(guó)在亞太地區(qū)武裝力量的通信能力，同時(shí)也向該地區(qū)盟國(guó)提供新的衛(wèi)星通信服務(wù)。

此項(xiàng)的“旗艦”計(jì)劃，當(dāng)屬寬帶全球衛(wèi)星通信（WGS）項(xiàng)目。該項(xiàng)目由美國(guó)空軍管理，波音公司是WGS的航天器供應(yīng)商，美國(guó)國(guó)防部與澳大利亞國(guó)防部共同資助這一能力的開(kāi)發(fā)。為此，澳大利亞國(guó)防部正在牽頭該國(guó)的2008聯(lián)合項(xiàng)目工作，該項(xiàng)目將在2016～2017年完成向澳大利亞陸軍、皇家澳大利亞海軍和皇家澳大利亞空軍的200部地面衛(wèi)星通信終端的交付工作。

在前6顆WGS航天器中，資金由美國(guó)和澳大利亞共同提供；在WGS8的制造中，美國(guó)國(guó)防部再一次讓國(guó)際合作伙伴參與進(jìn)來(lái)，主要是加拿大、丹麥、盧森堡、荷蘭和新西蘭。根據(jù)公開(kāi)的媒體報(bào)道，各個(gè)航天器的單位成本各不相同，但每顆WGS衛(wèi)星的單位成本大約為3.6億美元。就一個(gè)由10顆衛(wèi)星組成的星座而言，僅航天器的成本將約達(dá)39億美元。

上述WGS成本表明，單從建立一個(gè)全球軍用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的成本來(lái)看，對(duì)于那些可能亟需此類(lèi)服務(wù)但又缺乏國(guó)防預(yù)算來(lái)研發(fā)并實(shí)現(xiàn)這樣一種能力的國(guó)家來(lái)說(shuō)，由第三方來(lái)提供軍用衛(wèi)星通信服務(wù)頗具吸引力。幾家公司可以提供軍用衛(wèi)星通信服務(wù)，從提供一個(gè)完整的軍用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，包括地面站、衛(wèi)星通信終端以及使軍隊(duì)能夠使用此種能力的所有配套基礎(chǔ)設(shè)施，到提供單個(gè)衛(wèi)星通信組件。

其中一家就是總部設(shè)在得克薩斯州休斯頓的Harris CapRock公司。該公司對(duì)于衛(wèi)星通信在亞太地區(qū)的重要作用有著直接的經(jīng)驗(yàn)，特別是在提供人道主義援助/救災(zāi)方面。還有另一家美國(guó)公司，即總部設(shè)在加利福尼亞的ViaSat公司。該公司在商用衛(wèi)星通信領(lǐng)域有著重要實(shí)力，能夠提供Ku和Ka波段衛(wèi)星通信，而且既能使用自己的衛(wèi)星，也能使用從第三方租借的帶寬。在這方面，ViaSat公司可租用其他衛(wèi)星的UHF帶寬，同時(shí)還可通過(guò)公司自己的航天器提供Ku和Ka波段通信。和其他軍用衛(wèi)星通信商業(yè)公司一樣，該公司也能夠?yàn)檐姺教峁┡涮椎慕K端。

四、未來(lái)發(fā)展

未來(lái)5～10年，亞太地區(qū)對(duì)軍用衛(wèi)星通信的渴望還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。該地區(qū)各國(guó)軍隊(duì)都在對(duì)其指揮與控制能力進(jìn)行投入。這些系統(tǒng)可將敵友部隊(duì)的位置信息、視頻和靜止圖像分發(fā)到整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)，從而增強(qiáng)已部署部隊(duì)的態(tài)勢(shì)感知以及書(shū)面和話音信息能力。

例如，印度陸軍最近就對(duì)其指揮與控制能力進(jìn)行了這樣的投資，2015年2月選擇了由本國(guó)公司為部隊(duì)開(kāi)發(fā)價(jià)值80億美元的戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)（BMS），并有望到2018年開(kāi)發(fā)出可供印度陸軍初步使用的樣機(jī)系統(tǒng)。該戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)將可向位于戰(zhàn)斗地域前沿的最低梯次部隊(duì)提供指揮與控制能力，直至營(yíng)/團(tuán)級(jí)。該系統(tǒng)將依靠無(wú)線電通信和衛(wèi)星通信，在整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)上傳送數(shù)據(jù)、話音、圖像和地圖信息。對(duì)指揮與控制技術(shù)的投入，會(huì)使軍用衛(wèi)星通信在亞太地區(qū)保持高需求的增長(zhǎng)勢(shì)頭。