波音公司2015年航天防務(wù)領(lǐng)域的開發(fā)與拓展

張京男 （中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心）

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波音公司2015年航天防務(wù)領(lǐng)域的開發(fā)與拓展

Research Report on 2015 Boeing Aerospace & Defense Development and Expansion

張京男 （中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院研究發(fā)展中心）

2015年，波音公司航天防務(wù)業(yè)務(wù)亮點(diǎn)主要集中在戰(zhàn)略投送力量的鞏固與發(fā)展、全電推進(jìn)商業(yè)衛(wèi)星的不斷崛起、載人航天任務(wù)的承擔(dān)，以及多項(xiàng)戰(zhàn)略合作帶來了技術(shù)與市場(chǎng)方面的深遠(yuǎn)意義，相關(guān)裝備的發(fā)展對(duì)美國航天防務(wù)能力發(fā)揮著重大作用，是美國國防建設(shè)的戰(zhàn)略基石。

1 火箭發(fā)射情況

波音公司當(dāng)前研制的正在服役的運(yùn)載火箭是德爾他－4和2（Delta－4和2），2015年發(fā)射次數(shù)較少，共3次，1次是科學(xué)觀測(cè)衛(wèi)星，2次是軍事衛(wèi)星。

2015年波音公司“德爾他”運(yùn)載火箭發(fā)射情況

2 航天器情況

2015年，波音公司研制的航天器主要突破是X－37B進(jìn)行第4次試飛和在軌交付了世界首顆全電推進(jìn)衛(wèi)星并開始工作。

軍用領(lǐng)域

（1）X－37B空天往返飛行器第4次試飛

2015年5月，波音公司為美國空軍實(shí)驗(yàn)室與快速響應(yīng)辦公室研制的X－37B進(jìn)行了第4次試飛，由洛馬公司的宇宙神－5發(fā)射入軌，軌道高401～422km。此次搭載的X－37B/“軌道試驗(yàn)飛行器”（OTV－4）是第2次X－37B試飛中返回的軌道試驗(yàn)飛行器－2，主要進(jìn)行霍爾助推器電推進(jìn)技術(shù)試驗(yàn)，收集遙測(cè)信息并測(cè)算推力值，從而改進(jìn)“先進(jìn)極高頻”（AEHF）通信衛(wèi)星的性能。目前，“先進(jìn)極高頻”衛(wèi)星的霍爾助推器由阿羅杰特·洛克達(dá)因公司（Aerojet Rocketdyne）生產(chǎn)，功率4.5kW。此次試驗(yàn)還將進(jìn)行NASA的100種不同材料在太空暴露200天的試驗(yàn)，包括聚合物、復(fù)合材料與涂層等。

即將發(fā)射的美國X－37B與宇宙神－5火箭對(duì)接

（2）GPS－2F衛(wèi)星星座加速部署

2015年，波音公司第9～11顆GPS－2F衛(wèi)星發(fā)射入軌，并發(fā)回信號(hào)。入軌后，波音公司還需要用1個(gè)月的時(shí)間幫助空軍在軌檢驗(yàn)衛(wèi)星。波音公司已準(zhǔn)備向空軍交付第12顆GPS－2F衛(wèi)星。

波音公司正在開發(fā)數(shù)字波形發(fā)生器，支持美國空軍提出的與GPS－3交替的要求。7月，波音公司成功演示了數(shù)字格式的GPS－3導(dǎo)航信號(hào)，克服了在多信號(hào)融合等新要求下對(duì)當(dāng)前GPS模擬載荷的數(shù)量限制，使組件更少、質(zhì)量更輕、成本更低、集成與測(cè)試更簡化，并可以加入未來新的信道。同時(shí)，還驗(yàn)證了普通GPS信號(hào)可以在變功率下從不同的代碼群中以數(shù)字化形式產(chǎn)生。

（3）寬帶全球衛(wèi)星通信－7軍用帶寬提升17%

2015年7月，波音公司第7顆“寬帶全球衛(wèi)星通信”衛(wèi)星發(fā)射入軌。由于有效載荷進(jìn)行了升級(jí)，為美國與盟國提供的安全通信帶寬將比之前的“寬帶全球衛(wèi)星通信”提升17%。

寬帶全球衛(wèi)星通信－7采用了商業(yè)化流程，大大降低了成本，從寬帶全球衛(wèi)星通信－7～10共4顆衛(wèi)星總共可降低成本1.5億美元。寬帶全球衛(wèi)星通信－8～10這3顆衛(wèi)星帶寬將會(huì)在寬帶全球衛(wèi)星通信－7的基礎(chǔ)上再加倍，寬帶全球衛(wèi)星通信－8將于2016年底發(fā)射。波音公司向空軍交付的“寬帶全球衛(wèi)星通信”共計(jì)10顆。

測(cè)試中的美國寬帶全球衛(wèi)星通信－7

商業(yè)衛(wèi)星

（1）全球首顆全電推進(jìn)衛(wèi)星入軌運(yùn)行

2015年1月，波音公司生產(chǎn)的全球首發(fā)的2顆全電推進(jìn)衛(wèi)星—亞洲廣播衛(wèi)星－3A（ABS－3A）與歐洲通信衛(wèi)星－115西B（Eutelsat－115 West B）均采用全電氙離子推進(jìn)系統(tǒng)，壽命超過15年，由獵鷹－9v1.1（Falcon－9v1.1）火箭進(jìn)行“一箭雙星”發(fā)射入軌，并開始正式工作。這2顆衛(wèi)星均采用了BSS－702SP小衛(wèi)星平臺(tái)，平臺(tái)從開發(fā)到傳回在軌信號(hào)，一共不到3年時(shí)間，是波音公司快速將創(chuàng)新技術(shù)向市場(chǎng)轉(zhuǎn)化的成功案例之一。BSS－702SP平臺(tái)還是該公司4年內(nèi)引入的關(guān)于衛(wèi)星的3個(gè)新設(shè)計(jì)之一，其他2個(gè)是BSS－702MP與“502鳳凰”（502 Phoenix）小衛(wèi)星平臺(tái)。

BSS－702SP小衛(wèi)星全電推進(jìn)平臺(tái)上的雙星垂直放置結(jié)構(gòu)，具備雙星發(fā)射能力，可大大降低發(fā)射成本，波音公司已取得該項(xiàng)技術(shù)的專利。

（2）再簽2顆全電推進(jìn)衛(wèi)星研制合同

2015年2月和6月，波音公司分別與歐洲衛(wèi)星公司（SES）、亞洲廣播衛(wèi)星公司簽署合同，為他們各研制一顆基于BSS－702SP平臺(tái)的全電推進(jìn)衛(wèi)星歐洲衛(wèi)星－15（SES-15）、亞洲廣播衛(wèi)星－8。

2015年全球首發(fā)全電推進(jìn)歐洲通信衛(wèi)星－115西B

歐洲衛(wèi)星－15是歐洲衛(wèi)星公司近25年來從波音公司采購的第12顆衛(wèi)星，也是首顆全電推進(jìn)衛(wèi)星，計(jì)劃于2017年交付。該衛(wèi)星帶有寬光束與高通量有效載荷，功率達(dá)到8kW，采用Ku、Ka頻段，可為歐洲衛(wèi)星公司航線客戶提供空中娛樂節(jié)目與WiFi，覆蓋整個(gè)北美、中美與加勒比地區(qū)，將加強(qiáng)歐洲衛(wèi)星公司在北美政府與航空運(yùn)輸市場(chǎng)占有率。

亞洲廣播衛(wèi)星－8是波音公司為亞洲廣播衛(wèi)星公司研制的第3顆全電推進(jìn)衛(wèi)星，將擴(kuò)展廣播與娛樂服務(wù)，覆蓋澳大利亞、新西蘭、中東、俄羅斯、南亞與東南亞。該衛(wèi)星上載荷包括C、Ku、Ka頻段，可為政府、運(yùn)輸、電信、直接到戶（DTH）與鄉(xiāng)村寬帶等領(lǐng)域提供服務(wù)，將于2017年交付，替代亞洲廣播衛(wèi)星－7。

（3）莫雷洛斯－3衛(wèi)星服務(wù)于墨西哥國家通信

2015年10月，波音公司為墨西哥政府研制的基于BSS－702HP（高功率）平臺(tái)的莫雷洛斯－3[Morelos－3，即墨西哥衛(wèi)星－2（MexSat－2）]通信衛(wèi)星發(fā)射入軌，并納入“墨西哥衛(wèi)星”體系中。該衛(wèi)星在軌控制權(quán)已轉(zhuǎn)交給墨西哥政府，由墨西哥電信公司代表國家通信與運(yùn)輸部，通過墨西哥兩處衛(wèi)星控制中心進(jìn)行管理。波音公司將配合墨西哥政府進(jìn)行幾個(gè)月的測(cè)試，預(yù)計(jì)2016年中期全面運(yùn)行。

“墨西哥衛(wèi)星”通信體系將為墨西哥國防、民用、人道主義援助的移動(dòng)終端提供3G話音與數(shù)據(jù)服務(wù)，范圍涉及墨西哥本土與周圍水域。波音公司主要負(fù)責(zé)交付2顆衛(wèi)星、2套位于墨西哥的地面網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星控制站，以及相關(guān)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)和用戶終端。波音公司制造的第一顆衛(wèi)星墨西哥衛(wèi)星－1，曾在2015年5月由“質(zhì)子”（Proton）火箭發(fā)射，但由于火箭三子級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)故障導(dǎo)致任務(wù)失敗。

（4）絲波－1衛(wèi)星拓展亞洲市場(chǎng)

2015年，波音公司正在研制基于新型BSS－702衛(wèi)星平臺(tái)的絲波－1（Silkwave－1）衛(wèi)星，它將拓展亞洲包括中國、印度在內(nèi)多國市場(chǎng)的移動(dòng)中用戶多媒體通信服務(wù)，2018年發(fā)射并開始服務(wù)。目前，美國紐約廣播有限公司（NYBB）正在采購該衛(wèi)星。該公司在美國運(yùn)營12個(gè)特高頻（UHF）電視站。衛(wèi)星將功能租用給香港的中國移動(dòng)多媒體廣播控股有限公司（CMMB Vision），進(jìn)行全套的媒體與信息服務(wù)。

組裝中的墨西哥衛(wèi)星－2

中國移動(dòng)多媒體廣播控股有限公司引領(lǐng)中國移動(dòng)手持電視技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，將為亞州絲綢之路沿線地區(qū)提供前所未有的視頻、話音、數(shù)據(jù)等數(shù)字媒體的服務(wù)能力。絲波－1最終將替代目前美國紐約廣播有限公司在軌運(yùn)行的“亞洲之星”（AsiaStar）衛(wèi)星及其L頻段頻譜，傳輸能力為原來的100倍，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)中用戶使用多媒體。

（5）2顆國際移動(dòng)衛(wèi)星－5入軌并驗(yàn)證了軍用通信能力

波音公司研制的國際移動(dòng)衛(wèi)星－5F2和5F3 （Inmarsat－5F2和5F3）分別于2015年2月和8月由質(zhì)子－M/微風(fēng)－M火箭發(fā)射入軌并運(yùn)行。國際移動(dòng)衛(wèi)星公司（INMARSAT）通過國際移動(dòng)衛(wèi)星－5星座建立的“全球快訊”（Global Xpress）網(wǎng)絡(luò)，將提供首個(gè)全球高速Ka頻段寬帶網(wǎng)絡(luò)及其商業(yè)服務(wù)，包括船舶通信與客機(jī)乘客飛行中上網(wǎng)、高分辨率視頻、話音與數(shù)據(jù)流等。第4顆國際移動(dòng)衛(wèi)星－5目前正在生產(chǎn)，預(yù)計(jì)2016年交付。

波音公司還首次測(cè)試了“全球快訊”網(wǎng)絡(luò)的軍用Ka頻段能力。試驗(yàn)中，在美國國防部多個(gè)機(jī)構(gòu)配合下，“全球快訊”網(wǎng)絡(luò)通過其國際移動(dòng)衛(wèi)星－5F2向快速移動(dòng)的平臺(tái)以高速率傳輸數(shù)據(jù)。使直升機(jī)上處理數(shù)據(jù)速度達(dá)到30Mbit/s，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的能力，且沒有信號(hào)失真或丟失。試驗(yàn)還驗(yàn)證了“全球快訊”與美國國防部衛(wèi)星通信主干網(wǎng)“寬帶全球衛(wèi)星通信”的兼容性，實(shí)現(xiàn)了無縫對(duì)接。

空間站任務(wù)

（1）將用“星際客車”執(zhí)行波音公司首次載人空間站任務(wù)

2014年9月，波音公司獲得42億美元商業(yè)載人航天運(yùn)輸合同后，2015年5月，波音公司得到NASA認(rèn)證，將在2017年使用洛馬公司的宇宙神－5火箭發(fā)射“星際客車”（Starliner），即乘員空間運(yùn)輸－100 （CST－100）飛船，執(zhí)行“國際空間站”航天員替換任務(wù)。這是NASA首次通過與商業(yè)公司簽署合同并執(zhí)行此類任務(wù)，也是波音公司50年太空飛行歷史中的首例此類任務(wù)。根據(jù)合同，波音公司保證至少2次、最多可能6次的飛行?！靶请H客車”可以運(yùn)輸超過7名乘客或者乘員與貨物共用，至LEO軌道的“國際空間站”，也可能是比格羅航天公司（BigelowAerospace）自建的空間站。12月，波音公司第2次取得NASA載人太空飛行任務(wù)認(rèn)證。

正在與“國際空間站”對(duì)接的美國“星際客車”示意圖

為取得NASA的認(rèn)證工程授權(quán)，波音公司在2015年進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)成熟度驗(yàn)證、飛行器就緒資質(zhì)試驗(yàn)、飛行軟件與控制系統(tǒng)成熟度評(píng)審。負(fù)責(zé)發(fā)射的聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司（ULA）完成了航天員出入塔的主體建設(shè)，這也是卡拉維拉爾角空軍基地41號(hào)發(fā)射臺(tái)首次有航天員出入塔。

（2）將繼續(xù)維護(hù)“國際空間站”運(yùn)行

2015年9月，波音公司取得NASA價(jià)值11.8億美元合同，繼續(xù)為空間站提供工程保障、資源與人力，直到2020年9月30日。NASA開始與其他16個(gè)國家分析空間站能夠延續(xù)至2024年，并按照合同評(píng)估空間站主結(jié)構(gòu)件延長至2028年的可行性?？臻g站于2002年11 月2日正式運(yùn)行。

3 技術(shù)開發(fā)與拓展

新成立的開發(fā)部關(guān)注國防與航天項(xiàng)目方案改進(jìn)

2015年2月，波音公司開始將重要航天防務(wù)開發(fā)項(xiàng)目的管理職能集中到一個(gè)新的部門——波音公司防務(wù)航天事業(yè)部（BDS）下屬的開發(fā)部，并任命了部門總裁，目的是增強(qiáng)生產(chǎn)前的開發(fā)效率，打破項(xiàng)目原有的成本曲線，設(shè)計(jì)出可降低風(fēng)險(xiǎn)、提高經(jīng)濟(jì)可承受能力的最佳方案。波音公司首批進(jìn)入波音公司防務(wù)航天事業(yè)部的項(xiàng)目有6個(gè)：“星際客車、“航天發(fā)射系統(tǒng)”（SLS）、波音公司“502鳳凰”平臺(tái)小衛(wèi)星等。

成立仿真與技術(shù)研究中心

2015年6月19日，波音公司在阿拉巴馬州新建的研究與技術(shù)中心（BR&T）開始運(yùn)營，作為在美國東南部與科研機(jī)構(gòu)協(xié)同開發(fā)的集中地，主導(dǎo)未來公司遠(yuǎn)期的仿真與技術(shù)創(chuàng)新。

研究與技術(shù)中心有220名工程師、技術(shù)人員與管理人員，將進(jìn)行波音公司宇航產(chǎn)品的仿真分析、系統(tǒng)分析、應(yīng)用數(shù)學(xué)、化學(xué)、復(fù)合材料、金屬與陶瓷、推進(jìn)技術(shù)、航電系統(tǒng)與傳感器、通信與探測(cè)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物資與流程、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等研究，設(shè)計(jì)宇航系統(tǒng)解決方案，從而縮短周期，降低成本，提高質(zhì)量。

研究與技術(shù)中心建立了全球網(wǎng)絡(luò)，能整合全球研究人員仿真與技術(shù)開發(fā)，進(jìn)行快速協(xié)同開發(fā)，保持在宇航領(lǐng)域的世界領(lǐng)先。目前，波音公司有11家研究機(jī)構(gòu)與技術(shù)中心，分別位于為澳大利亞、巴西、中國、歐洲、印度、俄羅斯，以及美國的阿拉巴馬州、加州、密蘇里州、南卡羅林那州與華盛頓。

成立防務(wù)數(shù)據(jù)分析部門，重視信息價(jià)值

2015年5月，波音公司防務(wù)航天事業(yè)部增加了一個(gè)數(shù)據(jù)分析部，為客戶提供產(chǎn)品與服務(wù)中包含的數(shù)據(jù)服務(wù)，是波音公司重新定位核心能力的一項(xiàng)重要舉措。波音公司為該機(jī)構(gòu)任命的首席數(shù)據(jù)分析師是曾經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)與航天事業(yè)電子信息方案部的副總裁。此舉與美國奧巴馬總統(tǒng)于2015年2月在白宮任命國家首席數(shù)據(jù)科學(xué)家遙相呼應(yīng)，表明從國家到企業(yè)都開始重視數(shù)據(jù)科學(xué)。

4 戰(zhàn)略合作

2015年3月，波音公司開始在2014年3月新成立的日本軟銀衛(wèi)星規(guī)劃公司占有一定的股份（具體份額未明），聯(lián)合為日本設(shè)計(jì)基于衛(wèi)星的災(zāi)難響應(yīng)通信系統(tǒng)概念。軟銀衛(wèi)星規(guī)劃公司將評(píng)估這些概念，并提交至日本總務(wù)省。日本軟銀衛(wèi)星規(guī)劃公司將規(guī)劃衛(wèi)星通信技術(shù)的研發(fā)與運(yùn)營，而波音公司的加入將利用自身優(yōu)勢(shì)幫助該公司具備核心技術(shù)。波音公司當(dāng)前為墨西哥政府研制部署的“墨西哥衛(wèi)星”通信體系，可提供災(zāi)難響應(yīng)等多種服務(wù)，2016年全面運(yùn)行。

日本軟銀衛(wèi)星規(guī)劃公司是由孫正義于1981年在日本創(chuàng)立并于1994年在日本上市，在全球范圍提供移動(dòng)通信、固定線路通信與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。2013年，日本軟銀衛(wèi)星規(guī)劃公司收購了美國斯普林特公司（Sprint）78%的股份，用戶數(shù)量達(dá)到1億，致力于通過IT技術(shù)實(shí)現(xiàn)全新的生活方式，并使用清潔、安全能源。

5 總結(jié)分析

繼續(xù)強(qiáng)化美國戰(zhàn)略投送裝備頭號(hào)承包商這一角色

在美國傳統(tǒng)“三位一體”的核威懾能力中，波音公司承擔(dān)了陸基、空基2個(gè)平臺(tái)的核打擊力量建設(shè)，同時(shí)波音公司正在發(fā)展的X－37B飛行器已開始第4次入軌試飛，具有戰(zhàn)略投送及相關(guān)應(yīng)用潛力。

可以看出，一方面美國仍然依賴于原有的陸基、空基核力量，長期保持與改進(jìn)能力的決心十分堅(jiān)強(qiáng)；另一方面，波音公司不但穩(wěn)固了原有國家核力量建設(shè)的角色，還有望演化出新的天基力量平臺(tái)。

取得了新型航天器技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新的重要成果

2015年，波音公司在航天器領(lǐng)域取得2項(xiàng)重大突破，一是在軌交付了2顆全電推進(jìn)的商業(yè)衛(wèi)星，以“一箭雙星”的方式成功發(fā)射，并且持續(xù)研制全電推進(jìn)衛(wèi)星并簽署訂單合同；二是波音公司的“星際客車”將成為美國航天史上首個(gè)執(zhí)行商業(yè)載人航天任務(wù)的航天器，同時(shí)也創(chuàng)造了波音公司的歷史。其他商業(yè)衛(wèi)星優(yōu)勢(shì)在于有針對(duì)性地?fù)屨剂讼鄳?yīng)的市場(chǎng)。莫雷洛斯－3主要服務(wù)于墨西哥國家及周邊海域，絲波－1衛(wèi)星主要服務(wù)于亞洲絲綢之路沿線國家，可能與我國衛(wèi)星應(yīng)用在“一帶一路”上的布局有所沖突，而國際移動(dòng)衛(wèi)星－5原本提供商業(yè)服務(wù)，但美國國防部使其具有了高速的軍用移動(dòng)通信能力，是衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)軍民兩用的重要實(shí)踐。

可以看出，波音公司在航天器領(lǐng)域取得的創(chuàng)新及其成果在美國乃至世界航天界都具有重要影響力。航天器的創(chuàng)新涵蓋了新動(dòng)力、新任務(wù)、新地域、新功能等多個(gè)層次，未來必將創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化為更多的實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)開發(fā)拓業(yè)務(wù)，戰(zhàn)略合作謀市場(chǎng)

波音公司對(duì)新技術(shù)、新方案、新業(yè)務(wù)的謀劃2015年仍在持續(xù)進(jìn)行著。波音公司防務(wù)航天與安全事業(yè)部下設(shè)了開發(fā)部、數(shù)據(jù)分析部2個(gè)新的職能部門，同時(shí)還成立了仿真與技術(shù)中心，從而加強(qiáng)了對(duì)原有項(xiàng)目方案的重新思考，重視潛藏在產(chǎn)品與服務(wù)中的數(shù)據(jù)價(jià)值，并關(guān)注應(yīng)用數(shù)學(xué)、金屬、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)基礎(chǔ)的打造，有利于對(duì)波音公司重大工程給予源動(dòng)力支撐。

另外，還有一種對(duì)波音公司支撐的力量來自于戰(zhàn)略合作，從市場(chǎng)占有與技術(shù)輸出層面大力拓展。2015年波音公司戰(zhàn)略合作重點(diǎn)對(duì)象是日本軟銀衛(wèi)星規(guī)劃公司等，每一項(xiàng)合作都具有技術(shù)與市場(chǎng)的雙重意義，且各代表了一類合作模式，分別為入股、收購、合資、合作。波音公司在其中發(fā)揮的主要作用是與合作伙伴分享優(yōu)勢(shì)技術(shù)，提供成熟大型平臺(tái)，并融合各自擁有的全球市場(chǎng)。

2015年，波音公司航天與防務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展取得了多項(xiàng)重大進(jìn)展，技術(shù)創(chuàng)新成果顯著。通過不斷突破傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，改變舊模式，在全球開展深度合作，波音公司未來將進(jìn)一步提高全球競(jìng)爭力。