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美軍下一代通信衛(wèi)星體系發(fā)展分析

2018-12-17 06:12:04張東晨蘭州空間技術(shù)物理研究所
國際太空 2018年11期
關(guān)鍵詞:通信衛(wèi)星軍用衛(wèi)星通信

張東晨(蘭州空間技術(shù)物理研究所)

美軍作為全球通信衛(wèi)星領(lǐng)域在軌規(guī)模最大、技術(shù)性能最優(yōu)、實戰(zhàn)應(yīng)用最強的軍事力量,數(shù)十年來其能力建設(shè)思路一直深刻影響著各主要航天國家相應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展。2010年以來,在整個軍事航天領(lǐng)域彈性轉(zhuǎn)型的背景下,美軍基于面臨的作戰(zhàn)對抗環(huán)境和未來能力需求,開展了通信衛(wèi)星領(lǐng)域的體系轉(zhuǎn)型論證工作。2017年至今,在前期論證、研究成果的基礎(chǔ)上,美國太空與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心(SMC)密集發(fā)布了多項招標(biāo)合同,從相關(guān)文件分析來看,下一代體系的建設(shè)構(gòu)想已基本明確,面向防護(hù)目標(biāo)的轉(zhuǎn)型思路也逐步清晰。

1 發(fā)展背景

美國于20世紀(jì)70年代開始注重體系化發(fā)展其軍用衛(wèi)星通信能力,主要是從應(yīng)用類別和需求出發(fā),由陸、海、空三軍分別發(fā)展了寬帶、窄帶、防護(hù)3種相互獨立的專用型軍用衛(wèi)星系統(tǒng)。受當(dāng)時技術(shù)條件限制,衛(wèi)星的容量、傳輸速率等性能普遍較低,重點解決能力有無問題,核心是用于戰(zhàn)略目的,以保障其全球范圍內(nèi)最關(guān)鍵的軍事、政治行動,應(yīng)對當(dāng)時的冷戰(zhàn)格局。

90年代開始,在海灣戰(zhàn)爭等歷次戰(zhàn)事的實踐中,衛(wèi)星通信系統(tǒng)逐步成為連接美軍各類作戰(zhàn)平臺與部隊、打通大范圍高效指控鏈條的重要手段,使用程度不斷加深,使用容量持續(xù)增大,推動其從戰(zhàn)略向戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用快速轉(zhuǎn)移。這一階段,美軍圍繞實際作戰(zhàn)應(yīng)用,先后開展了三大系統(tǒng)的升級換代,重點放在提升衛(wèi)星容量性能。與此同時,大量租用商業(yè)衛(wèi)星,以滿足戰(zhàn)場通信需求的爆發(fā)式增長。

美軍現(xiàn)役軍用通信衛(wèi)星體系(截至2018年10月)

測試中的AEHF衛(wèi)星

近年來,在反衛(wèi)試驗等事件影響下,美軍意識到,面對能直接威脅天基系統(tǒng)安全運行的高端對手時,其軍事航天能力存在嚴(yán)重的脆弱性問題,如何“確保太空力量能夠在對抗、惡化和行動受限(COD)環(huán)境下作戰(zhàn)、制勝”,是下一步發(fā)展的核心。在通信衛(wèi)星方面,2010年,美軍聯(lián)合需求監(jiān)管委員會正式提出對2025年及更遠(yuǎn)未來的軍用衛(wèi)星通信需求,其預(yù)計對抗環(huán)境(包括物理、電磁等攻擊)下的通信容量將在數(shù)年內(nèi)大幅增加,并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越規(guī)劃能力。

在此背景下,美軍現(xiàn)階段衛(wèi)星通信能力的發(fā)展重點,已逐步轉(zhuǎn)向如何提升整個體系的防護(hù)性能,來應(yīng)對愈發(fā)嚴(yán)峻的空間安全與對抗形勢。但就其現(xiàn)役系統(tǒng)情況而言,幾個突出的問題不容忽視。

一是現(xiàn)役軍用通信衛(wèi)星不具備抵御反衛(wèi)攻擊的能力。美軍于20世紀(jì)末開始現(xiàn)役通信衛(wèi)星的研發(fā)工作,當(dāng)時對空間安全問題的認(rèn)識仍深受冷戰(zhàn)時期的影響,重點放在極少數(shù)衛(wèi)星面對核環(huán)境的防護(hù)加固手段方面,未將抵御反衛(wèi)武器作為規(guī)劃能力之一來發(fā)展。但實際來看,現(xiàn)役軍用通信衛(wèi)星絕大多數(shù)為地球靜止軌道(GEO)5噸級以上中大型衛(wèi)星,機動性很差,在無法探知、躲避甚至抵御物理威脅的情況下,很容易被對手鎖定和實施攻擊,造成嚴(yán)重的后果。

二是其大容量通信多依賴軍用寬帶與商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng),但兩類系統(tǒng)并未發(fā)展電磁干擾對抗的能力。在美軍過往的判斷中,針對衛(wèi)星的敵對干擾只存在于極少數(shù)作戰(zhàn)場景,因此除了防護(hù)衛(wèi)星系統(tǒng)之外,其他系統(tǒng)均未發(fā)展相應(yīng)能力。例如,寬帶系統(tǒng)的主力WGS衛(wèi)星在研制中采用大量的商業(yè)技術(shù),未配備應(yīng)對干擾攻擊的防護(hù)手段;而號稱“占據(jù)美國國防部總通信使用容量80%”的商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng),主要面向非軍事用戶,決定了商業(yè)運營商在最初設(shè)計時也不會考慮對抗問題。

三是防護(hù)衛(wèi)星系統(tǒng)雖能應(yīng)對電磁干擾,但載荷復(fù)雜、成本高、容量有限。美軍發(fā)展的AEHF等防護(hù)系列通信衛(wèi)星,集戰(zhàn)術(shù)抗干擾與戰(zhàn)略抗核爆通信能力于一體,是“迄今為止最先進(jìn)的軍用通信衛(wèi)星”,能有效應(yīng)對各類電磁攻擊。但戰(zhàn)術(shù)通信與戰(zhàn)略通信任務(wù)特點不同,對衛(wèi)星要求各異,強行將2種載荷捆綁在一型衛(wèi)星上,導(dǎo)致了載荷復(fù)雜化、成本居高不下,AEHF單星造價達(dá)22億美元,但容量卻不及WGS衛(wèi)星的1/10。這也決定了美軍無法通過大規(guī)模發(fā)展這種高成本、任務(wù)聚合的衛(wèi)星來解決能力缺口。

2 論證研究情況

從2011年開始,在軍方的牽引下,針對未來軍用衛(wèi)星通信能力的發(fā)展問題,美國軍政商各界開展了大范圍、深層次的論證、研究。值得說明的是,美軍的窄帶通信衛(wèi)星系統(tǒng)雖然2017年也有消息稱將開展下一代轉(zhuǎn)型論證,但就目前掌握的情況來看,并未有實際的官方論證研究項目公布,也未納入此次面向防護(hù)能力的體系轉(zhuǎn)型研究工作中,因此在本文中不做論述。

1)美國太空與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心作為軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)采辦的主管單位,組織數(shù)十家商業(yè)衛(wèi)星公司對空間、地面、用戶以及通信技術(shù)等多個不同層面的發(fā)展構(gòu)想開展了論證。

2)美國國防科學(xué)委員會(DSB)作為國防部直屬機構(gòu),成立特別工作組,對戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信面臨的問題開展了綜合研究,提出加速抗干擾衛(wèi)星通信技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用等諸多舉措。

3)美國戰(zhàn)略與預(yù)算評估中心(CSBA)作為政府智庫,發(fā)布研究報告,指出“適應(yīng)對抗環(huán)境是下一代體系結(jié)構(gòu)優(yōu)先要考慮的問題”,闡明了“分解、分散、分布”的體系設(shè)想。

4)國際通信衛(wèi)星公司(INTELSAT)、衛(wèi)訊公司(VIASAT)、歐洲衛(wèi)星公司(SES)、歐洲通信衛(wèi)星公司(EUTELSAT)等商業(yè)通信衛(wèi)星運營商也積極迎合美軍的新訴求,啟動多個新系統(tǒng)研究工作,為軍方提供更多選擇。

目前,綜合上述公布的情況判斷,美軍已基本明確了下一代通信衛(wèi)星體系轉(zhuǎn)型發(fā)展的思路,可以總結(jié)為“防護(hù)戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)載荷分離”、“通過改造升級,使現(xiàn)役非防護(hù)衛(wèi)星系統(tǒng)增加防護(hù)功能”,主要包括3個方面的措施。

一是承襲上一代系統(tǒng)的核心技術(shù),發(fā)展專用防護(hù)戰(zhàn)略通信衛(wèi)星。美軍經(jīng)過評估認(rèn)為,自冷戰(zhàn)以來,用于保障最高領(lǐng)導(dǎo)層在核戰(zhàn)爭狀態(tài)下開展有效核指揮控制的防護(hù)戰(zhàn)略通信需求未發(fā)生大的變化,但其“戰(zhàn)略保底”作用不能動搖。因此,將基于AEHF衛(wèi)星核心技術(shù)方案,增加對反衛(wèi)攻擊的感知、預(yù)警與防御功能,發(fā)展獨立、專用型的防護(hù)戰(zhàn)略衛(wèi)星,來繼續(xù)保障此類任務(wù)的順利執(zhí)行。

二是研發(fā)抗干擾、大容量通信技術(shù),開發(fā)專用防護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星。如前所述,現(xiàn)役AEHF系統(tǒng)在戰(zhàn)術(shù)通信任務(wù)方面抗干擾和保密性能優(yōu)越,但受所采用的通信波形制約,容量十分有限。為此,美軍計劃研發(fā)一種既抗干擾又同時支持高速數(shù)傳的新的通信波形,專門用于大容量的戰(zhàn)術(shù)通信?;诖思夹g(shù),美軍將在遠(yuǎn)期發(fā)展全新的、專用型防護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星,實現(xiàn)比AEHF系統(tǒng)更高的通信容量。

三是改造地面系統(tǒng)和用戶終端,充分利用現(xiàn)役寬帶與商業(yè)衛(wèi)星。在發(fā)展新衛(wèi)星、新技術(shù)的同時,美軍也將加緊開發(fā)配套的地面系統(tǒng)和用戶終端,并升級加密手段,使現(xiàn)役不具備防護(hù)能力的寬帶和商業(yè)衛(wèi)星也能夠傳輸新波形,從而具備一定的抗干擾保密通信能力,在此基礎(chǔ)上加速演示驗證,以滿足現(xiàn)階段作戰(zhàn)急需。

3 具體實施情況

總結(jié)來看,美軍將以“1+1+3”的模式來實施其體系轉(zhuǎn)型思路,即“1”是指下一代的戰(zhàn)略通信衛(wèi)星研發(fā)項目,“1+3”是指下一代戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星系統(tǒng)的1項波形技術(shù)與空間、地面、用戶3個段的研發(fā)、升級與改造項目,5個項目相互獨立但又互為支撐,以提高整個軍用通信衛(wèi)星體系的防護(hù)能力為目標(biāo),分批、按序?qū)嵤D壳斑M(jìn)展較為順利,部分項目已進(jìn)入研制合同招標(biāo)階段。

1)戰(zhàn)略通信衛(wèi)星研發(fā)項目:即美軍于2017年啟動的“未來防護(hù)戰(zhàn)略衛(wèi)星通信系統(tǒng)”(FPSS)項目,旨在探索AEHF之后,專用型的防護(hù)戰(zhàn)略通信衛(wèi)星系統(tǒng)的平滑演進(jìn)發(fā)展方案,目前正處于論證過程中。美軍計劃于2019年售出合同,2029年一季度具備首顆衛(wèi)星的發(fā)射條件。

2)抗干擾戰(zhàn)術(shù)通信波形技術(shù)研發(fā)項目:即美軍于2012年啟動的“軍用衛(wèi)星通信防護(hù)系統(tǒng)經(jīng)濟可承受性設(shè)計風(fēng)險減低”(DFARR)項目,主要目的是開發(fā)一種新的抗干擾、大容量通信波形,稱之為“防護(hù)戰(zhàn)術(shù)波形”(PTW)。美軍組織了16家企業(yè)研發(fā)和測試PTW,已在WGS-6(2013年)和銀河-18(Galaxy-18,2014年)衛(wèi)星上進(jìn)行演示驗證,該項目于2014年底結(jié)束,波形技術(shù)已宣告研發(fā)成功。

3)抗干擾戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信用戶終端改造項目:即美軍于2014年啟動的“防護(hù)戰(zhàn)術(shù)服務(wù)現(xiàn)場演示”(PTSFD)項目,主要目的是改造用戶終端,使之能傳輸PTW波形,具體涉及終端調(diào)制解調(diào)器和加密模塊的研發(fā),以及現(xiàn)役列裝的終端改造升級工作。美軍已于2016年5月向三家企業(yè)售出合同,開發(fā)量產(chǎn)型的PTW調(diào)制解調(diào)器和加密模塊,于2018年開始對美陸??杖姮F(xiàn)役的典型終端進(jìn)行改造升級以及傳輸測試,將于2020年提供完整的現(xiàn)役終端改造遷移方案。

4)抗干擾戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信地面段升級項目:即美軍于2017年啟動的“防護(hù)戰(zhàn)術(shù)企業(yè)級服務(wù)”(PTES)項目,旨在建立一套支持PTW波形、終端和衛(wèi)星的地面運行管理系統(tǒng),具體包括密鑰管理系統(tǒng)(KMS)、任務(wù)管理系統(tǒng)(MMS)和主站設(shè)備(Hub)三大部分。美軍計劃于2019年發(fā)布正式的采購合同,于2023年完成對應(yīng)1個戰(zhàn)區(qū)和1顆WGS衛(wèi)星的地面系統(tǒng)建設(shè),形成初始運行能力;2026年則將建立完整的全球地面系統(tǒng),可服務(wù)最多10顆WGS衛(wèi)星,形成全運行能力。

5)抗干擾戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星研發(fā)項目:即美軍于2017年啟動的“專用防護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星/服務(wù)”(PTS)項目,旨在論證、研制一型支持PTW波形、具備星上處理能力的專用防護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星。美軍計劃2019年售出研制合同,2023-2025年進(jìn)行首顆試驗衛(wèi)星的在軌演示驗證,2030年建成完整的系統(tǒng),具備全面的作戰(zhàn)支持能力。

4 體系構(gòu)想分析

美軍衛(wèi)星通信轉(zhuǎn)型論證項目進(jìn)度安排

根據(jù)論證情況來看,無論戰(zhàn)略還是戰(zhàn)術(shù)通信,美軍基本都以2030年投入全運行為目標(biāo),將打造一個具備完善防護(hù)能力的大體系。

防護(hù)戰(zhàn)略通信

戰(zhàn)略通信方面,美軍計劃發(fā)展的專用型防護(hù)戰(zhàn)略通信衛(wèi)星系統(tǒng),將由4顆GEO軌道衛(wèi)星和2顆大橢圓軌道(HEO)衛(wèi)星組成,設(shè)計壽命14年。在部署初期,將通過星間鏈路與AEHF系統(tǒng)互聯(lián)組成混合星座。

(1)在防護(hù)性能方面

1)美軍計劃先發(fā)展一種專用于戰(zhàn)略通信衛(wèi)星和導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的高生存能力衛(wèi)星平臺,具備最高級別的防護(hù)能力,該平臺將采用抗核加固手段,在遠(yuǎn)距離發(fā)生核爆炸情況下能堅持工作,在近距離發(fā)生核爆炸情況下能夠瞬時關(guān)機、屏蔽關(guān)鍵器件,之后可加電重啟,快速恢復(fù)之前的運行狀態(tài);提升軌道機動能力,壽命期內(nèi)至少能夠改變6次軌位,30天內(nèi)可完成90°的軌位調(diào)整,而且能實現(xiàn)機動中仍保持通信;在地面無法控制時,具備一定周期內(nèi)的自主運行能力。

美軍通信衛(wèi)星體系轉(zhuǎn)型框架

2)在載荷方面,新衛(wèi)星將配備防護(hù)態(tài)勢感知載荷,可實現(xiàn)對空間目標(biāo)的抵近感知和預(yù)警,增強了追溯和抵御反衛(wèi)攻擊的能力,據(jù)悉,這一載荷也將配置在美軍未來GEO軌道部署的所有高價值衛(wèi)星上;沿用AEHF衛(wèi)星的高數(shù)據(jù)速率(XDR)通信波形,具備低探測率、低攔截率、抗干擾通信能力;采用符合國家安全局Suite A標(biāo)準(zhǔn)的加密機,具備保密通信能力。此外,預(yù)計也將繼續(xù)采用AEHF衛(wèi)星的自適應(yīng)調(diào)零天線、窄點波束等其他核心技術(shù)。

(2)在通信性能方面

GEO衛(wèi)星可為65°(S)~65°(N)的用戶提供服務(wù),預(yù)計單星總?cè)萘繛檎-h(huán)境26Mbit/s和核環(huán)境0.4Mbit/s,單鏈路數(shù)據(jù)傳輸速率則分別為8.192Mbit/s和 19.2kbit/s;

HEO衛(wèi)星主要服務(wù)65°(N)以上區(qū)域的用戶,總?cè)萘繛檎-h(huán)境1Mbit/s和核環(huán)境0.1Mbit/s,單鏈路速率則為75bit/s。

防護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信

戰(zhàn)術(shù)通信方面,核心在于抗干擾。美軍將依賴所開發(fā)的PTW波形,配合地面段和用戶終端的升級改造,分階段(具體時間未公布,但順序已確定)完成防護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信能力的建設(shè)。

第一階段:通過改造現(xiàn)役WGS衛(wèi)星系統(tǒng)的通信終端,建設(shè)初步的地面運管系統(tǒng),在X和Ka頻段運行PTW波形,實現(xiàn)未來10余顆WGS衛(wèi)星的抗干擾通信能力。

第二階段:將通過改造其他現(xiàn)役商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)通信終端,拓展地面運管系統(tǒng),在C、Ku、Ka等多個商業(yè)頻段運行PTW波形,實現(xiàn)租用的商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)抗干擾通信能力。

第三階段:將利用研制的專用型戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星,配合PTW波形、地面終端與建成完善狀態(tài)的運管系統(tǒng),提供更高級別的抗干擾戰(zhàn)術(shù)通信。

至2030年,美軍最終將把3個階段的資產(chǎn)整合為一體,建成名為“防護(hù)抗干擾戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信系統(tǒng)”(PATS)的大體系,打造具備彈性、靈活性的多層次戰(zhàn)術(shù)抗干擾衛(wèi)星通信能力。具體而言:

(1)核心波形技術(shù)

WGS在軌飛行示意圖

美軍歷時3年研發(fā)的PTW波形,是提升戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信抗干擾能力的核心所在。PTW主要是通過耦合AEHF系統(tǒng)上采用的軍用XDR波形標(biāo)準(zhǔn)與廣泛采用的數(shù)字視頻廣播-衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)2(DVB-S2)商業(yè)通信標(biāo)準(zhǔn),得到的一種新型通信波形。

它吸納了XDR波形中的跳頻擴頻(FHSS)抗干擾技術(shù)特點,同時采用DVB-S2商業(yè)波形的高頻譜利用率設(shè)計,取兩者的優(yōu)化折中,可在大幅減輕戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信的干擾效應(yīng)的同時,提供較高的通信速率,滿足大容量的通信需求。

PTW一大特點是其不依賴于通信衛(wèi)星體系架構(gòu),這就意味著,使用該波形,即使是不具備防護(hù)能力的WGS衛(wèi)星以及普通商業(yè)衛(wèi)星,只要在終端更換調(diào)制解調(diào)設(shè)備(變?yōu)镻TW調(diào)制解調(diào)器),并加裝加密模塊,就能夠?qū)崿F(xiàn)良好的抗干擾水平。

(2)寬帶與商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)

寬帶系統(tǒng)方面,美軍計劃2018-2019年利用WGS衛(wèi)星和海軍NMT、空軍GMT和陸軍WIN-T終端進(jìn)行PTW波形傳輸驗證;2023年在單一戰(zhàn)區(qū)部署基于PTW的WGS服務(wù);2026年將在全球范圍內(nèi)完成WGS系統(tǒng)的抗干擾通信服務(wù)部署。

商業(yè)系統(tǒng)方面,雖然完全部署和運行PTW的時間尚未公布,但可明確將在WGS系統(tǒng)改造完成、防護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星發(fā)射之前,完成相應(yīng)的地面段和終端升級。而且隨著高通量衛(wèi)星(HTS)的發(fā)展,未來,具備靈活載荷能力的商業(yè)衛(wèi)星將提供更優(yōu)的抗干擾通信服務(wù)。

(3)防護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星系統(tǒng)

美軍目前論證的有2種實現(xiàn)形式。

一種是獨立的衛(wèi)星星座:預(yù)計由4顆GEO衛(wèi)星[覆蓋65°(S)~65°(N)]和3顆HEO軌道衛(wèi)星(主要覆蓋北極地區(qū))組成,平均設(shè)計壽命10年,但無星間鏈路,通過地面關(guān)口站實現(xiàn)互聯(lián)互通。

另一種則通過有效載荷搭載方式或小衛(wèi)星來實現(xiàn):其中,有效載荷可搭載在商業(yè)衛(wèi)星、美國的軍用/其他政府衛(wèi)星以及盟國的衛(wèi)星上,運行軌道包括GEO和HEO軌道。搭載的載荷具體包括5種備選方案,分別實現(xiàn)區(qū)域性EHF頻段覆蓋、區(qū)域性Ka頻段覆蓋、點波束EHF頻段覆蓋、點波束Ka頻段覆蓋,以及自跟蹤型Ka頻段覆蓋等。

在防護(hù)性能方面,上述衛(wèi)星均將具備星上信號處理能力,同時采用最新的PTW波形和符合國家安全局Suite B標(biāo)準(zhǔn)的加密機,配合未來升級改造后的地面段與終端,可實現(xiàn)比增加了防護(hù)功能的WGS和商業(yè)衛(wèi)星更強的抗干擾保密通信能力。

在通信性能方面,獨立星座單星容量均達(dá)到1.6Gbit/s,而搭載載荷與小衛(wèi)星的容量則不低于400Mbit/s。

需要指出的是,目前掌握的上述體系構(gòu)想,均為綜合美軍官方招標(biāo)、論證合同所發(fā)布信息所分析得出,但后續(xù)仍然有可能發(fā)生調(diào)整。

5 幾點判斷

1)美軍對未來衛(wèi)星通信領(lǐng)域?qū)箲B(tài)勢持續(xù)升級的判斷,將深刻影響和推動全球軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)、技術(shù)的新發(fā)展。美軍認(rèn)為,未來戰(zhàn)爭中,中、俄等高端對手將持續(xù)打造“反介入/區(qū)域拒止”能力,電磁干擾和反衛(wèi)攻擊將成為必然。其中,前者更趨常態(tài)化,將直接威脅其全球作戰(zhàn)指控鏈條的通暢;后者則極具威懾性,嚴(yán)重威脅其戰(zhàn)略保底軍事能力。在此影響下,美軍將通信衛(wèi)星與預(yù)警衛(wèi)星列為軍事航天領(lǐng)域的第一批推動體系轉(zhuǎn)型。從其已開展的工作來看,范圍廣、力度大,是21世紀(jì)以來軍用通信衛(wèi)星領(lǐng)域最重大的發(fā)展思路轉(zhuǎn)變,將影響其未來10年甚至數(shù)十年的通信衛(wèi)星裝備體系建設(shè)。此外,包括英、法等在內(nèi)的諸多盟國均已明確提出在各自下一代衛(wèi)星中也增加更強的防護(hù)需求??深A(yù)見的是,全球軍用通信衛(wèi)星能力發(fā)展將進(jìn)入一個新的階段,必須引起重視和關(guān)注。

2)美軍將建立按照防護(hù)能力劃分層級的新型軍用通信衛(wèi)星體系,高度強調(diào)戰(zhàn)略保底通信能力,全面提升安全可靠戰(zhàn)術(shù)通信保障能力。綜合公布的論證情況分析,美軍將開展至少涉及防護(hù)、寬帶、商業(yè)三大系統(tǒng)的綜合改造工程,其通信衛(wèi)星體系也將從當(dāng)下解決“有/無防護(hù)能力”問題的兩層式架構(gòu),“防護(hù)手段由簡單到復(fù)雜”、“防護(hù)能力由弱至強”的多級別防護(hù)架構(gòu),從而轉(zhuǎn)變幾十年來按照應(yīng)用類型發(fā)展相互獨立的軍用通信衛(wèi)星的思路。在美軍計劃建成的體系中,最頂層是專用的戰(zhàn)略通信衛(wèi)星,屬于美戰(zhàn)略保底能力組成部分,具備反衛(wèi)防御、抗核加固等功能;中間層是專用的戰(zhàn)術(shù)通信衛(wèi)星/載荷,通過星上處理并配合新建的地面段和用戶終端,具備應(yīng)對敵方強干擾攻擊環(huán)境下的通信能力;最低層是改造后的寬帶和商業(yè)系統(tǒng),具備常規(guī)作戰(zhàn)環(huán)境下規(guī)避和抑制普通干擾攻擊的能力。

3)美軍打造的彈性分散通信衛(wèi)星體系和多樣化的能力部署模式,勢必加大未來與之作戰(zhàn)對抗的難度。從目前論證方案可知,美軍計劃發(fā)展的是一個多屬性共存、多軌道分布、多平臺混用的通信衛(wèi)星體系,建成后將具備很強的彈性能力,可有效攝止、抵抗敵對攻擊。一方面,PTW波形的成功研發(fā)將有力促進(jìn)商業(yè)通信衛(wèi)星融入軍事作戰(zhàn)體系,基于WGS-6和9等衛(wèi)星經(jīng)驗,積極探索國際合作的模式也成為重要方向??梢灶A(yù)見,其未來在軌衛(wèi)星屬性構(gòu)成更加復(fù)雜,與商業(yè)伙伴、軍事盟國之間的利益粘度不斷加大,敵對干擾攻擊的成本將進(jìn)一步增加;另一方面,GEO軌道不再成為美國軍用衛(wèi)星能力發(fā)展的唯一選擇,未來將向HEO、低地球軌道(LEO)等多個軌道延伸,衛(wèi)星部署策略更加分散、服務(wù)能力則更立體。此外,除了建設(shè)專用的大衛(wèi)星,有效載荷搭載、小衛(wèi)星星座等均納入下一步發(fā)展方案,將加大敵方確定攻擊目標(biāo)的難度,也將降低局部目標(biāo)攻擊后對整個體系的損傷效果。

4)美軍目前采取的是一種平滑演進(jìn)式的轉(zhuǎn)型策略,向新體系轉(zhuǎn)型的過渡期也將持續(xù)較長時間。綜合來看,美軍通信衛(wèi)星體系的轉(zhuǎn)型是一場顛覆性的軍事能力改革,現(xiàn)有狀態(tài)與目標(biāo)能力之間差距巨大。另一方面,美軍開始通信衛(wèi)星體系轉(zhuǎn)型論證之時,正值奧巴馬政府實施“預(yù)算緊縮”政策、美國國防預(yù)算整體下滑期,2013和2014年,僅空軍航天司令部就削減了10億美元,接近于3顆WGS衛(wèi)星所需的資金,加之傳統(tǒng)的防護(hù)通信衛(wèi)星成本遠(yuǎn)超其他幾大系統(tǒng)。因此,當(dāng)時空軍組織的論證都嚴(yán)格秉承“經(jīng)濟可承受性”原則,一方面探索以最小代價改造現(xiàn)役非防護(hù)通信衛(wèi)星系統(tǒng),最大化提升其抗干擾能力;另一方面積極考慮有效載荷搭載等低成本部署方案。受此影響,美軍采取的是分步走的策略,將WGS、商業(yè)衛(wèi)星的升級改造落實到2025、2030年等節(jié)點。因而,截至目前,除了PTW波形技術(shù)研發(fā)已成功之外,大部分工作仍處于方案研究、風(fēng)險降低階段,預(yù)計其通信衛(wèi)星體系的轉(zhuǎn)型是一個中長期的過程。

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