美新一代軍用通信衛(wèi)星在軌能力及發(fā)展趨勢分析（下）

+ 方志英

美新一代軍用通信衛(wèi)星在軌能力及發(fā)展趨勢分析（下）

+ 方志英

二、美國新一代軍用通信衛(wèi)星

5.快速響應(yīng)——“戰(zhàn)術(shù)星”

（1）“戰(zhàn)術(shù)星”空間在軌及部署情況

“戰(zhàn)術(shù)星”（TacSat）系列衛(wèi)星是美國國防部“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”（ORS）計(jì)劃下發(fā)展的技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，旨在利用小衛(wèi)星開展一系列技術(shù)演示驗(yàn)證，更好地認(rèn)識和理解響應(yīng)空間技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可行性。該TacSat可為推動(dòng)作戰(zhàn)響應(yīng)空間從體系設(shè)計(jì)向工程研制和能力部署轉(zhuǎn)化提供重要支持。TacSat系列衛(wèi)星現(xiàn)在軌共計(jì)2顆，分別為TacSat-4、TacSat-6，表6列出了每顆TacSat的具體發(fā)射時(shí)間。

表6　TacSat發(fā)射一覽表

（2）TacSat通信能力分析

TacSat-4由美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)，衛(wèi)星質(zhì)量約450kg，設(shè)計(jì)工作壽命1年，采用軌道高度700km/12050km、軌道傾角63.4度的橢圓軌道。該衛(wèi)星采用快速響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化平臺，平臺質(zhì)量270kg，采用三軸穩(wěn)定控制方式，功率1kw。TacSat-4衛(wèi)星有效載荷主要為UHF頻段通信載荷，提供動(dòng)中通、數(shù)據(jù)滲漏和跟蹤系統(tǒng)等業(yè)務(wù)。其動(dòng)中通功能通過UHF頻段提供移動(dòng)衛(wèi)星通信，支持美國“特高頻后續(xù)星”（UFO）衛(wèi)星和移動(dòng)用戶目標(biāo)系統(tǒng)衛(wèi)星的通信終端；其跟蹤系統(tǒng)可支持目前的美軍跟蹤系統(tǒng)服務(wù)水平較差的區(qū)域，收集UHF頻段設(shè)備的跟蹤數(shù)據(jù)；其數(shù)據(jù)滲漏主要用于采集海軍浮標(biāo)收集的數(shù)據(jù)，并傳送回處理站。

由美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室研制的TacSat-6，除了用于驗(yàn)證納衛(wèi)星通信能力外，其他任務(wù)細(xì)節(jié)目前還不明。

（3）TacSat未來發(fā)展計(jì)劃

從Tacsat計(jì)劃的發(fā)展和作戰(zhàn)需求之間的關(guān)系來看，Tacsat在達(dá)到提供戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)所需要的空間信息支援能力方面還面臨著諸多矛盾。Tacsat運(yùn)行軌道為低地球軌道（LEO），不能實(shí)現(xiàn)地球上某特定區(qū)域的全天時(shí)覆蓋。Tacsat要達(dá)到戰(zhàn)術(shù)行動(dòng)要求，只能以形成星座的方式來實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)區(qū)域的持久性覆蓋，而這勢必會提高發(fā)射運(yùn)行成本。要達(dá)到對全球性的覆蓋，每年所需的費(fèi)用高達(dá)24億，大大超過2007年《國防授權(quán)法案》對Tacsat衛(wèi)星6000萬的成本限制。雖然美軍“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”的發(fā)展存在較大的不確定性，但與之相關(guān)的項(xiàng)目仍處于不斷發(fā)展之中。而Tacsat作為“作戰(zhàn)響應(yīng)空間”中用來演示驗(yàn)證偵察和通信等戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的試驗(yàn)衛(wèi)星，其任務(wù)已基本完成。由于其不能適應(yīng)相關(guān)的戰(zhàn)術(shù)支援任務(wù)和日益增長的軍費(fèi)需求，因此，Tacsat系列衛(wèi)星未來的發(fā)展前景并不明朗。

三、美國軍用通信衛(wèi)星的未來發(fā)展趨勢

隨著擁有軍事衛(wèi)星通信能力國家的增多，空間將變得更加擁擠且更富有對抗性。軍事作戰(zhàn)對衛(wèi)星通信能力依賴性的增加也將進(jìn)一步凸顯出軍事通信衛(wèi)星系統(tǒng)的脆弱性。未來，軍事通信衛(wèi)星系統(tǒng)將會面臨物理攻擊、電磁干擾和網(wǎng)絡(luò)攻擊等多種威脅。因此，系統(tǒng)魯棒性和安全性問題將會日益突出?？臻g環(huán)境的擁擠和電磁環(huán)境的對抗性挑戰(zhàn)迫使美國開始考慮未來軍事通信衛(wèi)星的轉(zhuǎn)型，未來軍事通信衛(wèi)星系統(tǒng)將同時(shí)兼顧能力、經(jīng)濟(jì)性和服務(wù)連續(xù)性。目前，美軍已經(jīng)提出體系彈性的概念，并開展了初步的研究。

1.減少衛(wèi)星載荷集成度，發(fā)展分布式體系結(jié)構(gòu)

美國是衛(wèi)星大國，其衛(wèi)星的技術(shù)程度、使用效能和在軌數(shù)量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越其他國家，隨之而來的是美國對衛(wèi)星的依賴程度也日益加深。衛(wèi)星的防護(hù)能力成為了美國下一步衛(wèi)星發(fā)展的重點(diǎn)課題。通常情況下，核輻射加固、數(shù)據(jù)加密、交叉、跳頻擴(kuò)頻，以及衛(wèi)星交叉鏈路均為衛(wèi)星上的防御手段，但這種加固自身的防御手段將會大幅度增加軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)的成本，因?yàn)檫@種手段需要更大的衛(wèi)星平臺或更小的有效載荷，以彌補(bǔ)附加的尺寸、重量和功率。

在分布式體系結(jié)構(gòu)中，將現(xiàn)役衛(wèi)星功能分布在多顆小衛(wèi)星上，減少現(xiàn)役衛(wèi)星載荷集成化程度，這使每顆小衛(wèi)星有效載荷更小，功能也相應(yīng)減少，但理論上單顆小衛(wèi)星的成本將降低。盡管火箭發(fā)射和衛(wèi)星平臺成本使星座的總成本增加，但分布式星座由于需要采購更多相同衛(wèi)星，成本反而會得到有效控制。分布式體系結(jié)構(gòu)將使系統(tǒng)具備抵消因單顆衛(wèi)星損失造成的影響，因?yàn)槊款w衛(wèi)星只承擔(dān)總能力中的一小部分。這將使對手的計(jì)劃變得復(fù)雜，因?yàn)閷κ忠_(dá)到相同效果需要瞄準(zhǔn)更多的衛(wèi)星。同時(shí)，雖然攻擊方具有反衛(wèi)星成本優(yōu)勢，但其也不敢貿(mào)然升級一場大規(guī)模的空間攻擊，否則被擊毀的衛(wèi)星將產(chǎn)生大量的空間碎片，從而造成長期的全球影響。

2.軍民進(jìn)一步融合，產(chǎn)業(yè)公司將發(fā)揮更大作用

隨著無人機(jī)以及21世紀(jì)其他新型情報(bào)、監(jiān)視和偵察能力技術(shù)的廣泛使用，作戰(zhàn)人員對組網(wǎng)通信，無論是視頻還是音頻的依賴也在與日俱增。組網(wǎng)能力正在越來越多地依賴衛(wèi)星通信。這一現(xiàn)象對于美國來說更加明顯，因?yàn)槊绹婈?duì)部署在世界各地，有些駐扎地區(qū)幾乎沒有本地通信基礎(chǔ)設(shè)施，只能依靠衛(wèi)星通信。因此，就投資而言，在全球軍事衛(wèi)星通信設(shè)備的總投資中，美國占了近50%。在軍事航天預(yù)算普遍削減的背景下，美軍需要并利用商業(yè)通信設(shè)施來滿足軍事需求。實(shí)際上，美軍的低軌通信就是依靠商業(yè)銥星、全球星進(jìn)行保障的。

此外，隨著通信衛(wèi)星技術(shù)的進(jìn)步，商業(yè)衛(wèi)星與軍事衛(wèi)星的界線進(jìn)一步模糊。首先，在頻段分布上，從UHF頻段一直到Ka頻段，幾乎都同時(shí)部署有軍事和商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)；其次，軍用載荷搭載商業(yè)衛(wèi)星、商業(yè)通信衛(wèi)星運(yùn)營商的衛(wèi)星搭載X和Ka等軍事頻段載荷，使得軍事衛(wèi)星與商業(yè)衛(wèi)星越來越難以區(qū)分，同時(shí)也催生了諸多向軍事用戶的定制化衛(wèi)星服務(wù)。繼美國和西班牙的XTAR公司之后，Inmarsat公司在研制第5代衛(wèi)星之初就進(jìn)行了特殊的規(guī)劃，其選用的頻段使得系統(tǒng)可以與美國的WGS和法國/意大利的Athena-FIDUS衛(wèi)星系統(tǒng)互補(bǔ)。Eutelsat公司更是計(jì)劃在未來商業(yè)通信衛(wèi)星上采用抗干擾技術(shù)。未來，產(chǎn)業(yè)公司將在政府的扶持和引導(dǎo)下，在軍事衛(wèi)星通信領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。

3.推行盟國共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)戰(zhàn)略

美國新一代通信衛(wèi)星有向國際合作發(fā)展的趨勢，即為特定載荷尋找盟國衛(wèi)星平臺搭載，或者美國與其盟國共同出資，共同擁有衛(wèi)星的所有權(quán)和使用權(quán)。這就使得敵對國在攻擊寄宿載荷（無論是物理、電子或網(wǎng)絡(luò)攻擊）時(shí)實(shí)際上就是在攻擊軍事通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的所有合作國家，因而帶來了危機(jī)升級的風(fēng)險(xiǎn)。以這種衛(wèi)星資源共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)的策略將會是美國新的下一代衛(wèi)星的發(fā)展趨勢。

美國WGS系統(tǒng)目前所處的發(fā)展第三階段就包含了國際合作這一項(xiàng)，WGS-6與正在研制的WGS-9衛(wèi)星均是與盟國合作研制并使用的衛(wèi)星。同時(shí)，在美國重返亞太戰(zhàn)略中，與日本、韓國和澳大利亞盟國也展開了多方面的交流合作，其中一項(xiàng)就是將在盟國一顆或多顆衛(wèi)星上搭載AEHF載荷，使日、韓、澳三國擁有全球AEHF星座的有限使用權(quán)。這不僅將提高盟軍與美軍的聯(lián)合作戰(zhàn)互操作能力，使其可以比自己部署相同能力低得多的成本接入WGS與AEHF星座，同時(shí)也大大增加了對手反衛(wèi)星的復(fù)雜性。