美軍軍事衛(wèi)星通信體系結(jié)構(gòu)的未來構(gòu)想（下）

+ 方志英

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衛(wèi)星軍事

美軍軍事衛(wèi)星通信體系結(jié)構(gòu)的未來構(gòu)想（下）

+ 方志英

1.彈性與分散式空間系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

在《彈性與分散式空間系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)》白皮書中，針對衛(wèi)星星座和空間系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，空軍航天司令部做出如下定義：彈性是指某個系統(tǒng)體系在面臨系統(tǒng)故障、環(huán)境挑戰(zhàn)或?qū)κ止魰r(shí)，能夠繼續(xù)提供所需的能力；分散式空間系統(tǒng)是指將天基任務(wù)、功能或傳感器分散部署到多個系統(tǒng)上，橫跨一個或多個軌道、平臺、宿主衛(wèi)星或作戰(zhàn)域。分散式空間系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)就是提高空間系統(tǒng)彈性的一種途徑，通過分散設(shè)計(jì)，可以幫助空間系統(tǒng)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，提高空間對抗下的系統(tǒng)的生存能力，為威脅環(huán)境下的能力重構(gòu)、恢復(fù)或運(yùn)行提供保障。更為重要的是，該策略將空間能力“分散”到多個平臺或系統(tǒng)上，通過增加目標(biāo)的數(shù)量和多樣性，提高系統(tǒng)的生存能力，為對手的攻擊決策制造困難，降低其成功打擊的概率。

彈性與分散式空間系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)實(shí)際上即為分散式空間系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，既是美軍在新的歷史時(shí)期、新安全環(huán)境下提出的轉(zhuǎn)型舉措，也是美軍對近年來一系列創(chuàng)新理念的綜合集成。為了實(shí)現(xiàn)分散式空間系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，美軍提出了五種實(shí)現(xiàn)方法：結(jié)構(gòu)分離、功能分解、有效載荷搭載、多軌道分散、多作戰(zhàn)域分解。應(yīng)該說這些方法沒有一種是普適的，都具有各自的優(yōu)勢和不足。因此，美軍的設(shè)想是并行發(fā)展、相互補(bǔ)充，通過技術(shù)驗(yàn)證，漸進(jìn)推進(jìn)。

（1）結(jié)構(gòu)分離

結(jié)構(gòu)分離是將系統(tǒng)分解為多個模塊，通過無線互聯(lián)的方式，提供類似于大型衛(wèi)星的能力。這種方法具有幾個潛在優(yōu)勢：一是無需更換整個衛(wèi)星便可實(shí)現(xiàn)升級或組件更換；二是增加發(fā)射方案的靈活性和選擇性；三是降低集成和調(diào)試的成本；四是具有抵御更大風(fēng)險(xiǎn)的能力。結(jié)構(gòu)分離最典型的例子是美軍在2007年提出的F6計(jì)劃，即一組在軌編隊(duì)飛行的功能模塊，通過無線數(shù)據(jù)連接，構(gòu)成了一個功能完整的虛擬航天器。

（2）功能分解

功能分解是指將傳感器分散部署，將原有集中在一個系統(tǒng)上的多個載荷分散部署到多個獨(dú)立的平臺上。這種方法可以降低平臺的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)方案和需求間的快速匹配，縮短采辦時(shí)間，降低成本。目前，美軍正在研究高級極高頻衛(wèi)星的功能分解，將戰(zhàn)略通信有效載荷和戰(zhàn)術(shù)通信有效載荷分開部署，預(yù)計(jì)在2025年以后實(shí)現(xiàn)。

（3）有效載荷搭載

有效載荷搭載是指將軍用載荷作為次級載荷部署到其他衛(wèi)星平臺，利用宿主衛(wèi)星的星上電源、處理設(shè)備、溫度和姿態(tài)控制能力，不必再部署一套自身的總線平臺。宿主衛(wèi)星可以是隸屬于不同機(jī)構(gòu)的國家空間資產(chǎn)，也可以是完全不同用途的衛(wèi)星平臺。軍用載荷作為次級載荷的部署，可以降低項(xiàng)目成本，增加對手攻擊該載荷的難度，但也面臨很多問題，如次級載荷與實(shí)現(xiàn)不同任務(wù)目標(biāo)的衛(wèi)星主體集成在一起時(shí)，必須解決信號和結(jié)構(gòu)干擾、溫度限制等問題。美軍已經(jīng)在“天基紅外系統(tǒng)”、“商業(yè)搭載紅外有效載荷”等計(jì)劃中試驗(yàn)軍用有效載荷的搭載問題。

（4）多軌道分散

多軌道分散是指將衛(wèi)星分散部署到多個軌道，以增加彈性，增加對手選取攻擊目標(biāo)的難度。目前，美軍的氣象衛(wèi)星就采用了多軌道分散部署的模式，主要目的是提供所必需的地理覆蓋。部署在地球同步軌道，提供連續(xù)覆蓋；部署在太陽同步軌道，則是為了增加周期性的重訪次數(shù)。多軌道分散一方面可以滿足特定任務(wù)需要，另一方面還可以增加體系的彈性。但這種方法通常需要以傳感器性能衰減或通信鏈路延遲為代價(jià)。

（5）多作戰(zhàn)域分解

多作戰(zhàn)域分解是指利用空間域以外的系統(tǒng)，如陸基和空基能力，通過系統(tǒng)的協(xié)同工作，利用天基傳感器的廣域覆蓋特性和空中或地面?zhèn)鞲衅鞯膽?zhàn)術(shù)能力，實(shí)現(xiàn)最具彈性的工作方式。橫跨多個作戰(zhàn)域的空間能力分解可提供特有的應(yīng)急規(guī)劃和響應(yīng)能力。例如，為補(bǔ)充衛(wèi)星通信能力不足或作為其特殊情況下的備份，美軍正在大力發(fā)展空中層通信。2008年，參聯(lián)會提出了聯(lián)合空中層網(wǎng)絡(luò)概念，2009年10月，聯(lián)合需求審查委員會批準(zhǔn)、簽署了聯(lián)合空中層網(wǎng)絡(luò)初始能力文檔，在2010年的JP6-0《聯(lián)合通信系統(tǒng)》中增加了“空中層通信”，并進(jìn)行了正式定義。2010年6月，美空軍發(fā)布了《2024空中層組網(wǎng)構(gòu)想》，標(biāo)志著空中層網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與實(shí)踐轉(zhuǎn)型的開始，為空中層網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合發(fā)展指明了方向。在未來的局部沖突，尤其是“重返亞洲”戰(zhàn)略下引發(fā)的沖突中，美軍希望空中層通信系統(tǒng)，除了承擔(dān)常規(guī)的中繼通信任務(wù)以外，還能夠作為太空通信的備選通信手段，在太空通信資源容量不足、訪問受限、受到干擾或破壞時(shí)，敏捷、及時(shí)、靈活、可靠地為地面和海面部隊(duì)提供超視距通信鏈路。

結(jié)語

本文主要論述了美軍軍事衛(wèi)星通信體系結(jié)構(gòu)的兩大未來構(gòu)想，從中可以看到美軍軍事衛(wèi)星通信的發(fā)展方向，兩大構(gòu)想相輔相成，必將對美軍軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。