美新一代軍用通信衛(wèi)星在軌能力及發(fā)展趨勢(shì)分析（中）

+ 方志英

美新一代軍用通信衛(wèi)星在軌能力及發(fā)展趨勢(shì)分析（中）

+ 方志英

二、美國(guó)新一代軍用通信衛(wèi)星

3.防護(hù)通信——高級(jí)極高頻衛(wèi)星

（1）高級(jí)極高頻衛(wèi)星空間在軌及部署情況

高級(jí)極高頻（AEHF）衛(wèi)星現(xiàn)共計(jì)在軌2顆，是美國(guó)新一代高防護(hù)性能的地球靜止軌道軍事通信衛(wèi)星，用于替代“軍事星”（Milstar）衛(wèi)星，均位于同步軌道上，部署位置分別為東經(jīng)18.6度、西經(jīng)156.1度。主要用于包括核戰(zhàn)爭(zhēng)在內(nèi)的各種規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)中，為關(guān)鍵戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)部隊(duì)提供防截獲、抗干擾、高保密和高生存能力的全球衛(wèi)星通信。表4列出了每顆AEHF衛(wèi)星的具體發(fā)射時(shí)間。

（2）AEHF衛(wèi)星通信能力分析

兩顆AEHF衛(wèi)星定位于東經(jīng)18.6度、西經(jīng)156.1度，可向中東地區(qū)的美國(guó)及盟國(guó)部隊(duì)提供安全通信，其通信覆蓋范圍如圖3所示。高級(jí)極高頻衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為“軍事星”衛(wèi)星通信系統(tǒng)的補(bǔ)充與改進(jìn)，是美國(guó)未來(lái)軍事衛(wèi)星通信體系的重要組成，可用于開(kāi)展戰(zhàn)術(shù)軍事通信，如傳送實(shí)時(shí)視頻、戰(zhàn)場(chǎng)地圖和瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)等。作為“軍事星”的接替型號(hào)，每顆AEHF衛(wèi)星的總通信容量比由5顆衛(wèi)星構(gòu)成的整個(gè)“軍事星”星座還要大，用戶數(shù)據(jù)率（75b/s到8.2Mb/s）可達(dá)“軍事星”的5倍。AEHF衛(wèi)星具有加密、截獲與探測(cè)概率低、抗干擾和能穿透核武器引起的電磁干擾等基本特征。為陸軍、空軍、海軍、特種部隊(duì)、戰(zhàn)略導(dǎo)彈部隊(duì)、戰(zhàn)略防御、戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御和空間對(duì)抗等在各種級(jí)別的沖突中提供安全、可靠、保護(hù)且具有很強(qiáng)抗干擾能力的全球性衛(wèi)星通信服務(wù)，可為高優(yōu)先權(quán)地面、海上和空中平臺(tái)提供抗干擾通信。AEHF衛(wèi)星能與現(xiàn)役“軍事星”交互通信，并與現(xiàn)有用戶設(shè)備兼容。星上設(shè)有各種相控陣和拋物面天線，可在地面上形成194個(gè)覆蓋區(qū)，創(chuàng)建4000多個(gè)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)，具備網(wǎng)絡(luò)快速重構(gòu)能力。

（3）AEHF衛(wèi)星未來(lái)發(fā)展計(jì)劃

AEHF衛(wèi)星的主承包商是洛克希德·馬丁公司，有效載荷由諾思羅普·格魯曼公司提供。該系列計(jì)劃共發(fā)射6顆（5顆工作星，1顆備份星），美國(guó)已訂購(gòu)了4顆該系列衛(wèi)星，現(xiàn)已發(fā)射三顆，發(fā)射時(shí)間依次為2010年8月、2012年5月和2013年9月，現(xiàn)在軌運(yùn)行兩顆，即AEHF-2和AEHF-3。AEHF-4計(jì)劃于2017年發(fā)射。AEHF衛(wèi)星已成功完成了單星路由和雙星星間鏈路路由試驗(yàn)，在驗(yàn)證衛(wèi)星能力的同時(shí)，還逐步在防護(hù)衛(wèi)星系統(tǒng)領(lǐng)域推行國(guó)際化，AEHF星座將為加拿大、荷蘭和英國(guó)等國(guó)際伙伴提供服務(wù)。

表4　AEHF衛(wèi)星發(fā)射一覽表vv

4.中繼通信——第三代衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)

（1）第三代衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)空間在軌及部署情況

衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)（SDS）是由美國(guó)國(guó)家偵察局（NRO）研制并運(yùn)行的高度保密的通信衛(wèi)星，主要為國(guó)家偵察局的成像偵察衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)中繼服務(wù)。由于該系列衛(wèi)星的高度保密性，人們?cè)欢日J(rèn)為SDS計(jì)劃在1987年2月發(fā)射最后一顆衛(wèi)星后告終，但通過(guò)對(duì)1989年和1992年兩次類似的秘密發(fā)射進(jìn)行比較，可以推斷SDS計(jì)劃仍在繼續(xù)進(jìn)行，并且已經(jīng)進(jìn)入到高級(jí)階段，后期發(fā)射的衛(wèi)星上增加了裝有核爆炸探測(cè)裝置和監(jiān)視北極圈附近導(dǎo)彈發(fā)射的紅外傳感器。1998年后該系列衛(wèi)星升級(jí)到第三代。截至2016年2月，第三代衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)（SDS3）共發(fā)射了8顆衛(wèi)星，目前在軌工作5顆，分別部署于大橢圓軌道和地球同步軌道，3顆地球同步軌道衛(wèi)星部署位置分別為東經(jīng)90.9度、西經(jīng)9.9度、西經(jīng)144.0度，表5列出了每顆SDS3的具體發(fā)射時(shí)間。

表5 SDS3發(fā)射一覽表

圖4　SDS3覆蓋范圍示意圖

（2）SDS3通信能力分析

SDS3在軌5顆，中繼通信能力已基本達(dá)到全球覆蓋，其中，地球同步軌道衛(wèi)星覆蓋范圍包括太平洋以西、印度洋、大西洋、亞歐大陸及美國(guó)本土，基本覆蓋全球中低緯度，如圖4所示。大橢圓軌道衛(wèi)星可為高緯度部隊(duì)特別是核力量提供通信支持。三顆地球同步軌道衛(wèi)星SDS3-6、7、8的通信覆蓋范圍基本覆蓋了除極地以外的所有地區(qū)。運(yùn)行在大橢圓軌道的SDS3-4、5彌補(bǔ)同步軌道衛(wèi)星的不足，將覆蓋區(qū)域擴(kuò)展到極地，且兩顆大橢圓軌道衛(wèi)星在其遠(yuǎn)地點(diǎn)兩側(cè)可有7小時(shí)的時(shí)間（占軌道周期的60%）覆蓋到北緯60度各點(diǎn)，遠(yuǎn)地點(diǎn)位于西伯利亞北緯地區(qū)上空，SDS3-4、5衛(wèi)星主要用于中繼“鎖眼”系列的數(shù)據(jù)，并為不在同步衛(wèi)星覆蓋范圍內(nèi)的美國(guó)極地核部隊(duì)及其它部隊(duì)提供空軍衛(wèi)星發(fā)射用運(yùn)載火箭和軌道參數(shù)。

該系統(tǒng)主要承擔(dān)的任務(wù)包括：將偵察衛(wèi)星的偵察數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)叫畔⒔邮蘸吞幚砜刂浦行?；提供衛(wèi)星飛行控制中心與地面站之間的雙向通信鏈路；為戰(zhàn)略空軍司令部（SAC）在極地地區(qū)的部隊(duì)提供雙向近實(shí)時(shí)指揮、控制、超高頻通信（C3）服務(wù)；該星還帶有“遺產(chǎn)”紅外預(yù)警系統(tǒng)，可以探測(cè)俄羅斯北部的彈道導(dǎo)彈發(fā)射；同時(shí)還可用于截獲俄羅斯的通信信號(hào)。

（3）SDS未來(lái)發(fā)展計(jì)劃

SDS系列衛(wèi)星一直處于不斷發(fā)展變化中，前兩代均采用自旋穩(wěn)定平臺(tái)，部署在大橢圓軌道上，第三代采用三軸平臺(tái)，部署在地球靜止軌道和大橢圓軌道上。也有資料認(rèn)為，2011年后發(fā)射的SDS衛(wèi)星為第四代衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)。隨著美國(guó)偵察衛(wèi)星能力的不斷增強(qiáng)，其對(duì)中繼衛(wèi)星的需求也越來(lái)越高，未來(lái)的軍用衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)必將集抗干擾和高數(shù)據(jù)速率于一身。2014年6月，美國(guó)的“激光通信科學(xué)光學(xué)載荷”（OPALS）試驗(yàn)已成功進(jìn)行了星地激光通信測(cè)試，隨著科技的發(fā)展，“激光衛(wèi)星數(shù)據(jù)系統(tǒng)”或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實(shí)。