2021年國(guó)外通信衛(wèi)星發(fā)展綜述

王韻涵（北京空間科技信息研究所）

2021年，國(guó)外通信衛(wèi)星領(lǐng)域發(fā)射活動(dòng)再創(chuàng)新高，共實(shí)施39次通信衛(wèi)星發(fā)射，成功將1388顆通信衛(wèi)星送入太空。通信衛(wèi)星整體行業(yè)格局面臨重塑和調(diào)整。傳統(tǒng)高軌通信衛(wèi)星市場(chǎng)低迷，在軌占比持續(xù)下滑；低軌互聯(lián)網(wǎng)星座領(lǐng)域發(fā)展邁入高峰期，部署數(shù)量和申報(bào)數(shù)量持續(xù)走高。整體來(lái)看，通信衛(wèi)星領(lǐng)域發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)激烈，同時(shí)伴隨大國(guó)競(jìng)爭(zhēng)及產(chǎn)業(yè)模式轉(zhuǎn)變，領(lǐng)域發(fā)展將呈現(xiàn)新格局。

1 總體態(tài)勢(shì)

2021年，國(guó)外共實(shí)施39次通信衛(wèi)星發(fā)射，成功將1388顆通信衛(wèi)星送入太空，其中軍用通信衛(wèi)星1顆，民商用通信衛(wèi)星1387顆。自1958年12月18日第1顆通信衛(wèi)星成功發(fā)射以來(lái)，國(guó)外已經(jīng)成功發(fā)射4760顆通信衛(wèi)星。截至2021年12月，國(guó)外共計(jì)有3065顆通信衛(wèi)星在軌運(yùn)行，通信衛(wèi)星仍是全球在軌數(shù)量最多的一類(lèi)航天器。

2021年，國(guó)外通信衛(wèi)星成功部署的數(shù)量較2020年增加389顆，“星鏈”（Starlink）、“一網(wǎng)”（OneWeb）等低軌互聯(lián)網(wǎng)星座的大規(guī)模部署是衛(wèi)星數(shù)量增加的重要原因。美國(guó)以數(shù)量級(jí)優(yōu)勢(shì)穩(wěn)居第一，歐洲位居第二，美國(guó)和歐洲發(fā)射總數(shù)量占比超過(guò)90%，繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。從在軌數(shù)量上看，美國(guó)、歐洲、俄羅斯位居前三位，三者在軌總數(shù)量占比達(dá)94%。

2021年國(guó)外通信衛(wèi)星發(fā)射和在軌數(shù)量統(tǒng)計(jì)

2低軌寬帶商業(yè)星座競(jìng)爭(zhēng)加劇，“星鏈”“一網(wǎng)”領(lǐng)先全球

低軌星座批量部署邁入高峰期

“星鏈”“一網(wǎng)”兩大星座引領(lǐng)全球衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展，凸顯“群雄逐鹿”搶占先發(fā)位置態(tài)勢(shì)。2021年，“星鏈”星座實(shí)施19次大規(guī)模部署，部署989星。自首發(fā)試驗(yàn)星以來(lái)，累計(jì)發(fā)射1944顆衛(wèi)星。上半年發(fā)射頻次密集，在3月創(chuàng)下20天4發(fā)的紀(jì)錄，推測(cè)其衛(wèi)星工廠(chǎng)實(shí)現(xiàn)月均150星的生產(chǎn)速度。5月完成第一期第一階段衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)。下半年自9月起恢復(fù)部署任務(wù)，開(kāi)始發(fā)射搭載星間激光通信終端的新一代v1.5版本衛(wèi)星。美國(guó)太空探索技術(shù)公司（SpaceX）使用獵鷹—9（Falcon—9）部署“星鏈”衛(wèi)星，一次最多可發(fā)射60星，一級(jí)火箭可重復(fù)使用，衛(wèi)星部署成本不斷攤低。

在快速推進(jìn)空間網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的同時(shí)，SpaceX公司也在積極爭(zhēng)取美國(guó)之外的國(guó)家落地權(quán)和地面站建設(shè)工作，覆蓋國(guó)家和地區(qū)包括加拿大、大洋洲（澳大利亞、新西蘭），歐洲（英國(guó)、法國(guó)和德國(guó)），南美洲（主要是智利）等，覆蓋范圍仍在持續(xù)擴(kuò)大。SpaceX公司還積極與地面云服務(wù)領(lǐng)域巨頭微軟、谷歌等達(dá)成合作協(xié)議，通過(guò)其星座為后者拓展云服務(wù)。SpaceX公司將在谷歌全球數(shù)據(jù)中心內(nèi)部署“星鏈”地面站，實(shí)現(xiàn)其衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與谷歌地面云網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的高效耦合，從而推動(dòng)構(gòu)建星地一體網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)，大幅提升其服務(wù)效率與可靠性。

一網(wǎng)公司（OneWeb）成功渡過(guò)破產(chǎn)重組等重大財(cái)務(wù)危機(jī)，部署進(jìn)度加快恢復(fù)。2021年，一網(wǎng)公司共發(fā)射8批次共284顆衛(wèi)星。初代星座累計(jì)部署394顆衛(wèi)星，建設(shè)進(jìn)程過(guò)半，進(jìn)度僅次于“星鏈”。2021年底，一網(wǎng)公司在北緯50°以上地區(qū)測(cè)試服務(wù)性能，2022年有望提供全球服務(wù)。據(jù)在阿拉斯加、加拿大和英國(guó)等地區(qū)的測(cè)試結(jié)果，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)延遲小于50ms，速度可達(dá)100Mbit/s。

總體來(lái)看，“星鏈”星座近年來(lái)在美軍、民、商各界力量的支持下快速發(fā)展，不斷刷新行業(yè)紀(jì)錄?！耙痪W(wǎng)”星座緊隨其后，穩(wěn)扎穩(wěn)打，單星穩(wěn)定可靠。其他低軌星座也在本年度取得進(jìn)展，加拿大電信衛(wèi)星公司（TeleSat）的“光速”（Lightspeed）星座獲加拿大以及多個(gè)地方政府投資支持，總體建設(shè)進(jìn)度略慢于“星鏈”和“一網(wǎng)”系統(tǒng)，該公司于2021年初授予泰雷茲-阿萊尼亞航天公司（TAS）298顆衛(wèi)星研制合同，計(jì)劃在2022年開(kāi)始部署，首先發(fā)射78顆極地衛(wèi)星，在北緯高緯度地區(qū)投入使用。亞馬遜公司（Amazon）的“柯伊伯”（Kuiper）星座加快部署進(jìn)度，首批2顆原型試驗(yàn)衛(wèi)星將于2022年發(fā)射。

衛(wèi)星通信面向更高頻段發(fā)展

隨著Ka、Ku頻段可用衛(wèi)星頻譜資源日趨緊張，在市場(chǎng)容量需求的推動(dòng)下，衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始探索使用更高的頻段以擴(kuò)大系統(tǒng)容量，提高服務(wù)速率。2021年，波音公司（Boeing）147顆V頻段衛(wèi)星獲得美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）批準(zhǔn)，預(yù)計(jì)將發(fā)射132顆衛(wèi)星至1056km高度的低地球軌道（LEO），其余衛(wèi)星將被發(fā)射至高度27355～44221km之間的軌道，向個(gè)人、商業(yè)、事業(yè)機(jī)構(gòu)、政府和企業(yè)客戶(hù)提供寬帶通信服務(wù)。此外，據(jù)FCC公布的多份第二輪V頻段非地球同步軌道（NGSO）星座申請(qǐng)資料，2021年，有9家衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商新報(bào)或者增加V頻段衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)許可，申請(qǐng)總數(shù)接近4萬(wàn)顆，申報(bào)者包括傳統(tǒng)衛(wèi)星企業(yè)波音、國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星（Inmarsat）、休斯（Hughes）、國(guó)際衛(wèi)星通信（Intelsat）、衛(wèi)訊（Viasat）等公司，以及新興企業(yè)亞馬遜、阿斯特拉航天（Astra Space）和旋轉(zhuǎn)發(fā)射（SpinLaunch）等公司。其中，阿斯特拉航天公司申報(bào)規(guī)模最大，為13620顆。

3 軟件定義衛(wèi)星從概念走向現(xiàn)實(shí)，高低軌衛(wèi)星趨向融合

軟件定義衛(wèi)星在軌應(yīng)用拉開(kāi)序幕

2021年7月，“歐洲通信衛(wèi)星—量子”（Eutelsat Quantum）衛(wèi)星發(fā)射成功，該衛(wèi)星是全球首顆“完全軟件定義”的商業(yè)通信衛(wèi)星，具備星上功率、覆蓋、頻率的靈活在軌重構(gòu)能力?！傲孔印毙l(wèi)星項(xiàng)目是歐洲航天局（ESA）和歐洲通信衛(wèi)星公司（EUTELSAT）合作發(fā)展的新一代具備靈活通信能力的衛(wèi)星。衛(wèi)星載荷由主承包商空客防務(wù)與航天公司（ADS）設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，英國(guó)薩里衛(wèi)星技術(shù)公司（SSTL）為其專(zhuān)門(mén)研發(fā)了新型地球靜止軌道小衛(wèi)星平臺(tái)（GMP-T）。衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量3.5t，設(shè)計(jì)壽命15年，有效載荷質(zhì)量450kg，載荷供電功率5kW，容量6～7Gbit/s。

2021年10月，歐洲衛(wèi)星公司（SES）發(fā)射歐洲衛(wèi)星公司—17（SES—17）衛(wèi)星。衛(wèi)星由泰雷茲-阿萊尼亞航天公司研制，發(fā)射質(zhì)量6.4t，星上具有全數(shù)字靈活有效載荷，可在軌編程近200個(gè)波束，覆蓋美洲（北美、加勒比、墨西哥和拉美）及大西洋地區(qū)，補(bǔ)充并加強(qiáng)其Ku和Ka頻段、高軌和中軌的寬波束和點(diǎn)波束容量，擴(kuò)展公司的全球空中互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)能力。此外，SES公司正在規(guī)劃的新一代“O3b增強(qiáng)”（O3b mPower）中軌寬帶衛(wèi)星均采用波音公司推出的BSS-702X軟件定義平臺(tái)，質(zhì)量?jī)H1.2t，但技術(shù)性能突出，每顆衛(wèi)星有多達(dá)數(shù)千個(gè)250km的波束，每個(gè)波束支持50Mbit/s至數(shù)Gbit/s不等的通信速率，單星容量達(dá)到數(shù)百Gbit/s，且具備靈活軟件定義能力。

軟件定義衛(wèi)星通過(guò)在軌軟件更新和升級(jí)，提高星上高效處理能力，提升有效載荷特性，滿(mǎn)足不同用戶(hù)需求，延長(zhǎng)技術(shù)生命周期。近兩年來(lái)，空客防務(wù)與航天公司、泰雷茲-阿萊尼亞航天公司也相繼推出“一星”（OneSat）、“靈感”（Inspire）等軟件定義衛(wèi)星產(chǎn)品線(xiàn)，新型靈活衛(wèi)星研制競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步加劇。軟件定義衛(wèi)星將成為未來(lái)智能通信星座發(fā)展的必經(jīng)途徑和必要基礎(chǔ)。

高低軌衛(wèi)星趨向融合

隨著用戶(hù)容量需求和無(wú)縫覆蓋要求日益增加，衛(wèi)星服務(wù)商開(kāi)始探索利用地球靜止軌道（GEO）、中地球軌道（MEO）、低地球軌道提供多軌道融合的衛(wèi)星通信服務(wù)。

2021年7月，Inmarsat公司提出“交響樂(lè)團(tuán)”（Orchestra）通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)計(jì)劃，整合其現(xiàn)役高軌衛(wèi)星、未來(lái)低軌衛(wèi)星和地面5G設(shè)施，打造全球性、多維、動(dòng)態(tài)的綜合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。具體而言，GEO衛(wèi)星包括L頻段衛(wèi)星和Ka頻段國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星GX系列（Inmarsat GX）；LEO星座由150～175顆衛(wèi)星組成，為高需求地區(qū)提供額外容量；地面5G設(shè)施則在特定高需求地區(qū)增加超高容量，如港口、機(jī)場(chǎng)、海峽和海道。11月，衛(wèi)訊公司宣布將以73億美元收購(gòu)Inmarsat公司。合并后，兩家公司將共同打造全球高通量混合空間架構(gòu)和地面網(wǎng)絡(luò)，為政府、企業(yè)、航空、海運(yùn)等全球移動(dòng)用戶(hù)提供更安全、更高速、更低延遲和更低成本的通信服務(wù)。

2021年8月，休斯公司演示了朱庇特—2（Jupiter—2）GEO衛(wèi)星和“一網(wǎng)”衛(wèi)星協(xié)同組網(wǎng)的能力。9月，安裝休斯HM系列軟件定義衛(wèi)星終端的無(wú)人機(jī)演示在MEO和GEO多網(wǎng)絡(luò)高速通信能力，將高清視頻和傳感器數(shù)據(jù)從機(jī)上傳輸至地面指揮中心。12月，SES公司和休斯公司合作演示霍尼韋爾（Honeywell）JetWave MCX寬帶衛(wèi)星通信解決方案提供的GEO/MEO多軌道、多網(wǎng)絡(luò)機(jī)載寬帶通信的能力。

此外，Telesat公司未來(lái)也有計(jì)劃基于已有的高軌HTS寬帶系統(tǒng)和“光速”低軌寬帶星座，打造分布式、靈活、低延遲、高吞吐量、可負(fù)擔(dān)的全球?qū)拵Ъ軜?gòu)，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)地面回程通信、航空、海事寬帶通信兼容和互操作。

4 多國(guó)推進(jìn)下一代軍用通信系統(tǒng)建設(shè)，軍方重視低軌星座開(kāi)發(fā)應(yīng)用

2021年，國(guó)外共計(jì)進(jìn)行1次軍事通信衛(wèi)星發(fā)射活動(dòng)，成功將1顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道，即法國(guó)的錫拉庫(kù)斯—4A（Syracuse—4A）衛(wèi)星，該衛(wèi)星是法國(guó)第四代軍事通信系統(tǒng)的首顆衛(wèi)星。

高軌軍用通信系統(tǒng)建設(shè)有序推進(jìn)

美國(guó)2021年未發(fā)射高軌軍用通信衛(wèi)星。美軍“先進(jìn)極高頻”星座（AEHF）已于2020年成功組網(wǎng)，現(xiàn)役的窄帶和防護(hù)系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)完成，未來(lái)兩年內(nèi)暫無(wú)高軌軍用通信衛(wèi)星部署任務(wù)，寬帶系統(tǒng)后續(xù)發(fā)展方案尚未明晰，正在發(fā)展的寬帶全球衛(wèi)星通信—11（WGS—11）衛(wèi)星將作為過(guò)渡補(bǔ)強(qiáng)其寬帶衛(wèi)星通信能力。

歐洲主要的軍事航天國(guó)家目前均在積極謀劃、論證或開(kāi)始建設(shè)下一代系統(tǒng)的進(jìn)程中。法國(guó)成功發(fā)射Syracuse—4A衛(wèi)星，為下一代軍事通信衛(wèi)星系統(tǒng)錫拉庫(kù)斯—4（Syracuse—4）的首顆衛(wèi)星。Syracuse—4A采用SpaceBus Neo—100全電推進(jìn)衛(wèi)星平臺(tái)，搭載X頻段和Ka頻段有效載荷，配置星上數(shù)字透明處理器和抗干擾天線(xiàn)，具備抗網(wǎng)絡(luò)攻擊、抗干擾和高空核爆炸的能力。Syracuse—4系統(tǒng)包括3顆衛(wèi)星，第2顆衛(wèi)星——Syracuse—4B衛(wèi)星計(jì)劃于2022年發(fā)射，第3顆衛(wèi)星計(jì)劃于2030年前發(fā)射。英國(guó)積極推進(jìn)下一代天網(wǎng)—6（Skynet—6）衛(wèi)星項(xiàng)目，新系統(tǒng)將在2028年正式投入運(yùn)行，而在此之前為了確保服務(wù)的連續(xù)性，英軍計(jì)劃發(fā)展一顆過(guò)渡性的衛(wèi)星Skynet—6A，可于2025年投入運(yùn)行。意大利持續(xù)推進(jìn)下一代錫克拉—3（Sicral—3）系統(tǒng)的建設(shè)工作，該系統(tǒng)包括2顆衛(wèi)星，容量性能相比上一代明顯提升，支持意軍寬帶和窄帶通信需求。

大規(guī)模星座發(fā)展引起多方重視

2021年，在低軌大規(guī)模星座浪潮下，多國(guó)政府和軍事力量加速介入，搶占空間領(lǐng)域發(fā)展先機(jī)，爭(zhēng)奪頻軌稀缺資源。美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）的“黑杰克”（Blackjack）項(xiàng)目和美國(guó)太空發(fā)展局（SDA）的下一代“國(guó)防太空體系”（NDSA）中均將低軌通信星座作為其重點(diǎn)研究對(duì)象和基礎(chǔ)，將對(duì)未來(lái)通信領(lǐng)域甚至整個(gè)軍事航天領(lǐng)域發(fā)展產(chǎn)生重要影響。2021年，SDA啟動(dòng)NDSA傳輸層1期的144顆衛(wèi)星招標(biāo)，包括126顆“基線(xiàn)”衛(wèi)星和18顆搭載其他有效載荷的“1期演示與試驗(yàn)系統(tǒng)”（T1DES）衛(wèi)星。T1DES試驗(yàn)衛(wèi)星搭載多任務(wù)載荷，開(kāi)展技術(shù)演示驗(yàn)證。傳輸層衛(wèi)星均安裝激光星間鏈路，組成天基網(wǎng)狀網(wǎng)，預(yù)計(jì)于2024年開(kāi)始發(fā)射。

俄羅斯推進(jìn)“球體”（Sfera）多功能星座建設(shè)?！扒蝮w”項(xiàng)目由俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)公司（Roskosmos）負(fù)責(zé)，旨在建設(shè)由幾百顆衛(wèi)星組成的“通遙”高中低軌混合星座。2021年，俄羅斯政府向“球體”項(xiàng)目撥款70億盧布（約9247萬(wàn)美元），加快衛(wèi)星研制和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)進(jìn)度。2021年12月，俄羅斯航天國(guó)家集團(tuán)公司授出中軌寬帶通信衛(wèi)星和低軌物聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星研制合同，預(yù)計(jì)2022～2023年發(fā)射原型衛(wèi)星?！扒蝮w”項(xiàng)目已納入《2021—2030俄羅斯聯(lián)邦國(guó)家統(tǒng)一航天活動(dòng)計(jì)劃》。

歐洲公布“歐洲天基安全聯(lián)通系統(tǒng)”（ESSCS）項(xiàng)目初步方案。ESSCS星座包括GEO、MEO和LEO衛(wèi)星，計(jì)劃在2022年形成1顆GEO、1顆MEO衛(wèi)星在軌；到2024年形成24顆GEO+MEO、200顆LEO衛(wèi)星在軌，初步建成安全、彈性的寬帶衛(wèi)星星座；到2029年再發(fā)射1200顆LEO衛(wèi)星，建成面向大眾市場(chǎng)的完整的寬帶衛(wèi)星星座。該方案由9家傳統(tǒng)大型衛(wèi)星制造商、發(fā)射服務(wù)提供商、衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商組成的團(tuán)隊(duì)提出，論證耗資710萬(wàn)歐元，于2021年6月形成結(jié)論。12月，歐盟再次向由多家創(chuàng)企組成的團(tuán)隊(duì)授出論證合同，旨在尋求更優(yōu)體系架構(gòu)。

總體來(lái)看，主要航天國(guó)家政府對(duì)低軌大規(guī)模通信星座的潛在巨大應(yīng)用效能愈發(fā)重視。美國(guó)軍方多項(xiàng)目并行推進(jìn)低軌星座開(kāi)發(fā)應(yīng)用、加拿大政府斥巨資扶持本國(guó)低軌系統(tǒng)、俄羅斯利用航天國(guó)家集團(tuán)統(tǒng)籌加快“球體”星座建設(shè)、歐盟啟動(dòng)天基全球安全通信系統(tǒng)和空間交通管理項(xiàng)目、英國(guó)政府收購(gòu)一網(wǎng)公司扶持星座建設(shè)。多個(gè)星座頻軌方案與進(jìn)度節(jié)點(diǎn)，在現(xiàn)有國(guó)際規(guī)則下形成先發(fā)、先占、先用優(yōu)勢(shì)?？臻g交通環(huán)境受此影響進(jìn)一步趨向擁擠緊張。

5 技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)

巨型星座批量部署牽引研制模式轉(zhuǎn)變

近年來(lái)，隨著商業(yè)巨型星座興起，衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念正在從傳統(tǒng)單星的“高精尖”向巨型星座的“多、快、夠”轉(zhuǎn)變。大規(guī)模、快速的研制部署保證系統(tǒng)可靠性，彌補(bǔ)單點(diǎn)失效風(fēng)險(xiǎn)，降低載荷容錯(cuò)率要求。如“星鏈”等新興星座已不再單純追求以高等級(jí)器件保證系統(tǒng)的高可靠性，而是以任務(wù)需求為牽引，通過(guò)星座系統(tǒng)級(jí)冗余設(shè)計(jì)和故障可恢復(fù)設(shè)計(jì)保障高性能任務(wù)的執(zhí)行。

在研制模式方面，衛(wèi)星研制向低成本、大批量、智能化發(fā)展。國(guó)外相關(guān)系統(tǒng)研制已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)向自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)模式，以實(shí)現(xiàn)批量化、低成本、高效率交付能力。傳統(tǒng)衛(wèi)星的設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、測(cè)試?yán)砟钆c模式，無(wú)法滿(mǎn)足以天為計(jì)算周期的出廠(chǎng)效率，傳統(tǒng)宇航級(jí)產(chǎn)品采購(gòu)理念和方法，難以支撐高性?xún)r(jià)比的系統(tǒng)建設(shè)，牽引衛(wèi)星研制流程創(chuàng)新升級(jí)與產(chǎn)品采購(gòu)模式改革。美、歐主流制造商已圍繞新要求，提前開(kāi)展大規(guī)模、批量化研制能力的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，一網(wǎng)公司等初創(chuàng)企業(yè)將創(chuàng)新商業(yè)思維融入研制流程設(shè)計(jì)與全球化供應(yīng)鏈體系建設(shè)，也已初步取得成效。

一星多用、多星組網(wǎng)拓展更多功能

小衛(wèi)星技術(shù)迭代演進(jìn)，單星能力不斷升級(jí)，各類(lèi)應(yīng)用快速發(fā)展，新型需求持續(xù)挖掘。多元化、高彈性的應(yīng)用需求催生“通導(dǎo)遙一體化、智能云網(wǎng)”發(fā)展新格局。通信衛(wèi)星的信息基礎(chǔ)設(shè)施作用愈發(fā)凸顯，為提升導(dǎo)航、遙感載荷應(yīng)用效能提供天然支撐。多功能、復(fù)合型載荷能力或?qū)⒊蔀橹饕娛潞教靽?guó)家關(guān)注的重點(diǎn)方向。美軍NDSA、Blackjack衛(wèi)星計(jì)劃采用多功能載荷搭載方式，集成多方能力，革新作戰(zhàn)應(yīng)用；“銥星”（Iridium）星座已實(shí)現(xiàn)對(duì)低軌導(dǎo)航、導(dǎo)彈攔截效果評(píng)估等多類(lèi)功能的承載；歐洲已經(jīng)實(shí)現(xiàn)在高軌通信衛(wèi)星搭載導(dǎo)航增強(qiáng)載荷，為用戶(hù)提供增強(qiáng)定位精度服務(wù)；一網(wǎng)第二代星座將有望通過(guò)搭載導(dǎo)航載荷，為英國(guó)政府提供自主的低軌全球衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)。

在高性能網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)上，多功能拓展需求更加迫切。美國(guó)Blackjack、“七層體系”等軍事星座，即采用基于太空云的智能網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)，把衛(wèi)星變?yōu)樘旎W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和分布式計(jì)算節(jié)點(diǎn)，具備極高的自主智能功能，支持自主星座運(yùn)控、智能任務(wù)籌劃、軌道云計(jì)算和融合處理、泛在低延時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，將云網(wǎng)與天網(wǎng)相融合，推動(dòng)航天體系形態(tài)向“云”端遷移，構(gòu)建太空“網(wǎng)云化”的基礎(chǔ)設(shè)施。

激光星間鏈路成為軍商通信互聯(lián)的技術(shù)關(guān)鍵

多個(gè)主流商業(yè)低軌星座系統(tǒng)均提出發(fā)展星間鏈路能力?！靶擎湣薄耙痪W(wǎng)”二代星座確定配置激光星間鏈路，“光速”星座計(jì)劃激光實(shí)現(xiàn)空間組網(wǎng)。美軍力推的NDSA、Blackjack星座將建成由上百顆衛(wèi)星組成的天基網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡(luò)，通用的激光鏈路是未來(lái)軍商多系統(tǒng)星間互聯(lián)的重要基礎(chǔ)。

SDA已向多家行業(yè)主流激光通信終端研制商授出合同，推動(dòng)其分頭研發(fā)采用共同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、可實(shí)現(xiàn)相互通信的低成本激光終端系統(tǒng)。而作為其承包商之一的德國(guó)激光技術(shù)公司（Mynaric），在開(kāi)展此項(xiàng)任務(wù)的同時(shí)，還承擔(dān)了多個(gè)新興商業(yè)低軌寬帶星座的激光終端研制工作，部分運(yùn)營(yíng)商已確定將采用其為SDA研發(fā)的終端，這也將為未來(lái)軍、商衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)星間互聯(lián)奠定技術(shù)上的可行性。

2021年9月，DARPA發(fā)布“天基自適應(yīng)通信節(jié)點(diǎn)”（Space-BACN）項(xiàng)目計(jì)劃，旨在通過(guò)開(kāi)發(fā)低成本、高速、可重配的激光通信終端，將多個(gè)不同的異構(gòu)星座互連成為一個(gè)彈性的“空間層”，解決不同星座之間無(wú)法互操作、不同的政府衛(wèi)星系統(tǒng)之間無(wú)法通信、政府衛(wèi)星與商業(yè)衛(wèi)星難以切換等問(wèn)題，推動(dòng)政府和商業(yè)衛(wèi)星星座之間的互操作性。

同時(shí)，美軍積極推動(dòng)激光鏈路在軌演示驗(yàn)證。2021年6月，SDA和DARPA發(fā)射曼陀羅—2（Mandrake—2）和激光互聯(lián)與組網(wǎng)通信系統(tǒng)（LINCS）試驗(yàn)載荷，分別用于開(kāi)展星間激光通信鏈路和衛(wèi)星-無(wú)人機(jī)激光通信在軌演示驗(yàn)證。具體而言，Mandrake—2包括Mandrake—2A、2B共2顆衛(wèi)星，由DARPA和美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）開(kāi)發(fā)，搭載SA光學(xué)公司（SA Photonics）研制的光學(xué)星間鏈路有效載荷，為Blackjack項(xiàng)目演示驗(yàn)證星間光學(xué)鏈路寬帶數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。LINCS包含2顆試驗(yàn)衛(wèi)星，由通用原子電磁系統(tǒng)分公司（GA-EMS）研制，任務(wù)是評(píng)估高數(shù)據(jù)速率激光通信終端。系統(tǒng)工作波長(zhǎng)為1550nm，采用開(kāi)關(guān)鍵控（OOK）技術(shù)，支持高達(dá)5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。衛(wèi)星與MQ—9無(wú)人機(jī)機(jī)載終端連接，演示驗(yàn)證衛(wèi)星-無(wú)人機(jī)激光鏈路通信性能。

6 結(jié)語(yǔ)

2021年，在全球各行業(yè)信息化的需求牽引下，其系統(tǒng)部署、技術(shù)迭代、產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度不斷加快，推動(dòng)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)在天、地、用、控等多個(gè)維度發(fā)生重大變化，對(duì)傳統(tǒng)航天領(lǐng)域發(fā)展模式產(chǎn)生極大沖擊，并將在未來(lái)現(xiàn)代化軍事作戰(zhàn)、信息化工業(yè)制造、智能化生產(chǎn)生活中承擔(dān)重要角色。