开启另一个通信时代

刘进军

超豪华神经系统

卫星通信将发生翻天覆地的变化。新频段的启用；先进的极高频卫星通信系统、宽带多媒体通信系统和激光卫星通信系统；先进的氙粒子发动机技术、星载天线技术、超高速转发器、光学转发器等卫星技术，为天上人间增添不一样的色彩。

卫星的发展充满了火药味。先进的卫星技术首先应用于军事，从军事卫星、军事通信卫星的发展，人们已经遥遥看到未来卫星通信的曙光。历史的经验证明，一项先进的卫星技术，从军用转为民用只需5年的时间，甚至更短。

军事卫星是军事强国的象征。美国的军事通信卫星给人们震撼与迷茫，为未来战争敲响了警钟，也给卫星通信带来变革和发展。睁大眼睛看清美国军事通信卫星的秘密，了解未来的卫星通信，了解未来卫星通信的发展。也许不久的将来，先进的科技来到寻常百姓家。

军事通信卫星是美军的神经。现在，美军大型军事通信卫星和国家侦察局秘密的中继卫星约有20颗，其中有“国防通信”卫星、“军事星”、“特高频后继”星、“宽带填隙”卫星。为了在太空建设超豪华神经系统，美国正在研发的有“先进极高频”卫星、“机动用户目标”卫星和“转型”卫星等。

先进的军事通信卫星常采用抗核加固、抗干扰、极高频、自适应天线调零、扩展调频、跳频、交叉链路、星上信号处理和核能源等新技术，具有保密性强、灵活机动、抗干扰等优点，并能减少对地面站的依赖。通信卫星主要技术指标有通信容量、通信速度、抗干扰技术、覆盖区域、设计寿命等。

在天上说话不腰疼，但要花大钱。美国每年花费100多亿美元发展军事通信卫星，淋漓尽致地将各种最先进技术集成到卫星上。美国国防部说：“为了在天上说话，为了站稳了说话，腰疼又何妨。”

没有最宽，只有再宽

从2003年开始，美军在通信卫星上应用先进的激光技术，替代原来的无线电信号技术。第一颗装有激光通信设备的军用卫星是“宽带填隙”卫星。

“宽带填隙”卫星利用激光方向性好、频带宽、速度快、距离远的特性，进行卫星与卫星、卫星与地面通信，是一项崭新的通信技术。

“宽带填隙”卫星为美军设计了一套完整的野战移动通信系统。美军司令部可以在大洋彼岸通过卫星给地球另一边的各部队发号施令。任何一支部队能与上级通信，也同时能与其他军种和兵种的部队单独通信。野战移动通信系统特别适用于快速移动通信、多兵种作战。战机、直升机、无人机，军车时速140km时，通信不会产生多普勒频移，通信不会中断。激光卫星通信能比现在的效率提高十几倍。

首颗“宽带填隙”卫星于2007年8月14日在圭亚那库鲁航天中心发射，轨道位于94.5°w。“宽带填隙”卫星主要由波音公司研制，应用“波音-702”卫星平台，卫星尺寸5.1×3.4×3.1m，太阳能帆板长40.9m，质量约6000kg，功率12.3kW，设计寿命12.6年。星上装有x频段和Ka频段系统，有效载荷至少能支持1.2GB/s总单工流量。“宽带填隙”卫星星座由6颗静止轨道卫星组成。

“宽带填隙”卫星的转发器工作频段为：空间至地面的下行信号7.25～7，75GHz和20.2-21.2GHz，地面到空间的上行信号7.9-8.4GHz和30-31GHz。卫星转发器有10个Ka波束万向蝶形天线，8个xN段波束相控阵天线阵，1个x频段地球覆盖波束喇叭天线。双向×频段和ka频段用于战术宽带通信，×频段和ka频段用于全球广播。“宽带填隙”卫星的通信能力极强，分配任务命令1.1MB速度时，只要0.4秒；传输8×10英时的图片，每秒速度24MB，只需9秒；同时与8架全球鹰无人机以137MB通信；传输雷达照片，1GB时，只需6.4分钟。美国直播卫星公司提供全套十分成熟的直播电视系统，传输战场画面就如同播放卫星电视。

“宽带填隙”卫星能提供双向Ka频段通信能力，并支持军事机动、双向全体终端。“宽带填隙”卫星支持交叉频段联通：×频段上行链路链接到Ka频段下行链路，Ka频段上行链路链接到X频段下行链路。

看着电视玩作战

2009年2月，美国第二颗“先进极高频”军事通信卫星进行热真空试验，预计于2011年发射升空。美国洛克西德一马丁公司是“先进极高频”卫星的主承包商，系统集成，诺格公司、英国宇航系统公司、泰坦公司、宇航推进系统公司也参与研发。

“先进极高频”卫星用于替代“军事星”通信系统。3颗卫星组成星座，给战区指挥宫提供高安全性的、抗干扰的、不易截获的、不易探测到的通信服务，确保无缝通信。一颗“先进极高频”卫星超过整个“军事星”星座的通信能力，而且更强大。

“先进极高频”的质量为2500～3000kg,有50多个信道，数据率8MB/s，通信能力375MB/s,设计寿命为10年。卫星覆盖范围为南北纬65度间，总通信能力比“军事星”大10倍，数据传输速率高6倍。传输8×10的图像，速度24MB，24秒钟完成；转发“全球鹰”无人侦察机的雷达图像，速度12024MB，2分钟完成。在移动通信中，支持18条链路，速度每秒64KB。高速的传输率可以做到实时画面、战场地图和目标数据。

高速的数据率将实现军事通信的变革。战场视频、战场地图和目标数据等信息都显示在屏幕上，如同看电视玩电子游戏一样。战机、坦克、潜艇、战士如同摄像师，将侦察到的视频发送给司令部。冲锋陷阵的信息、扫描到的数据、战争场面都实时反映，历历在目。指挥员了解战场就好像看战争大片，指挥战争就好像是“导演”，有时自己也成了“演员”。美国国防部说：只靠通话和文字指挥作战的时代已经过去。

“先进极高频”系统可直接对来自终端的请求做出回答，并根据优先级提供点对点通信和网络服务，对高级别用户还能提供专用信道。生命力是战争，也是卫星的能力。卫星通过星间通信实现全球服务，减少卫星对地面系统的依赖。如果地面控制站被破坏，整个系统仍能自主工作6个月。当然，3颗这样的卫星要花去纳税人的60亿美元。

这个太空有的冷。通信卫星大部分运行在地球上空36000km的恶劣环境中，除了抵抗自然电磁噪声干扰外，还必须对抗蓄意制造的强电磁干扰的能力。在当代电子战争环境下，通信卫星受到敌方的侦收、干扰和攻击等威胁极大。抗干扰技术成为通信卫星的关键技术。卫星采用数字波束、跳频、铁氧体技术及复合信号驱动等先进技术，可有效从空间、时间、频段等多个方面抵抗多种干扰，保证卫星在空间恶劣电磁环境下更好地通信。

第一颗“先进极高频”卫星已几次推迟发射，预计将在2009年上半年发射。考验先进技术的时刻即将到来。

永远在线的卫星

“机动用户目标”卫星采用第三代移动通信技

3G技术。3G技术支持图像、音乐、视频流等多媒体，提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。卫星试验证明，这种卫星十分可靠，试验期间从未掉线，可以称为永远

在线的卫星。第一颗“机动用户目标”卫星将2010年的某一天，可能在美国范登堡空军基地首次发射，为美军和盟军牵线搭桥，传递情报。

“机动用户目标”卫星美国海军的第三代窄带、超视距战术卫星。它是一个复杂的、为移动用户提供全球窄带卫星通信。它为美国陆军、海军、空军以及海军陆战队提供同步的语音、视频和数据通信的移动服务。卫星星座由6颗工作星和1颗备份星组成，工作寿命为13～14年，全球波束覆盖南北纬65°之间的区域。

“机动用户目标”卫星采用3G移动通信技术，可同步传输语音、数据和图像，不受天气和环境限制。它以29.4MB/s的数据传输速率，同时为2300多个用户提供服务，能为舰艇、飞机和地面部队提供更可靠的窄带通信能力。“机动用户目标”卫星是美海军新一代窄带卫星通信星座，将取代目前使用的“超高频后继”卫星。“移动用户目标”系统的通道传输量与信息容量，超出“超高频后继”卫星10倍以上。

这种专门为移动通信研发的卫星，有两个怪异的超高频网状天线，组成反射器系统。一个5m和一个12m反射器天线，都是金色的反射面，外形像一把伞。金光闪闪的发射器由位于美国佛罗里达州的哈里斯公司制造。

美国洛克西德-马丁公司要将“机动用户目标”卫星建成太空的巡洋舰。卫星将运行在地球同步轨道，采用洛马公司A2100的卫星平台，使用先进的3G蜂窝技术。爱立信公司提供3G宽带码分多址移动通信系统。它可将文本、声音、视频和多媒体信息，传输给众多平台、手持和便携式终端。诺斯罗普·格鲁曼公司提供惯，性导航系统。美国直播卫星公司提供直播电视系统。

“机动用户目标”卫星的设计非常完美，可以保证满足甚至超过美军作战需求。先进的技术、优良的“基因”有可能遗传给下一代美军窄带战术卫星。“机动用户目标”卫星的费用约为60亿美元。

新的里程碑

2003年5月，美国国防部批准了“未来作战系统”计划。“未来作战系统”由高科技坦克、战术机器人和指挥控制系统等18个子系统组成。

“未来作战系统”将改变战争的概念和全貌。网络化、精确化、轻巧化是“未来作战系统”的三大特点。每一枚导弹、每一支枪、每一个士兵和每一台无线电接收器都拥有自己的lP地址。许多作战已是网络化、机器人化、太空化。当士兵遇到麻烦，不是先召唤直升机增援，而是直接寻求卫星的支持，好像是与外星人作战。从技术含量上看，未来的美军更像一支科幻部队。

网络中心战成为美国作战的组织原则。美军的信息量每年以30％以上增长，通信的带宽需求总是“水涨船高”，大容量的通信卫星受到挑战。特大容量的“转型”通信卫星应运而生，总费用约110亿美元。

为了跟上“转型”军事思想和“未来作战系统”的步伐，“转型”通信卫星将致力建立一个立体覆盖全球的庞大信息网络，遍布陆地、空中、海洋和太空。卫星支持军事战术、战略和空基情报、监视和侦察用户。

“转型”通信卫星有三项核心技术：空间激光通信技术、空间因特网技术和动中通通信技术。卫星采用Ka频段、激光通信技术，把激光通信、现在或将来的射频能力的许多特性进行最佳结合。“转型”卫星系统由美空军空间与导弹系统中心和洛杉矶空军基地负责管理。

“转型”通信卫星系统由5颗卫星组成天基高带宽通信星座，4颗工作星，1颗备份星。它是整个“转型”通信系统的网络中心，是高度安全、抗干扰、防核辐射的系统统，能够实时接收和发送激光、射频数据。卫星系统支持速率达45MB/s的射频通信，激光通信用户的数据率在10－100GB/s之间；支持3～5个独立激光用户的同时访问。卫星还通过一个射频链路连接到“先进极高频”卫星星座，可与美国的主要军事、通信卫星协作。

信号覆盖全球是“转型”卫星一大特点。转型通信卫星系统通信能力有很大提高。最具优势的是全球波束，能在任何时间和任何地点提供实时通信。移动载体不论位于全球任何位置，都能在移动中使用手持、便携式接收机接收信息。

移动通信是“转型”卫星的另一个特点。军队能够“动中通”，在行进中实时访问卫星，获取视频、照片或者雷达图像。部队停下来进行通信已不符合现代战争的速度。终端天线的最小口径只有一英尺，约25cm,携带和安装方便、隐蔽，不受干扰或者天气条件限制。

“转型”卫星的通信能力是史无前例的，速度快到不可想象。传输8×10英时的图像，每秒24MB，少于1秒；转发“全球鹰”无人侦察机的雷达图像，每秒12024MB，也少于1秒完成。在移动通信中，支持1500条链路，每秒速度1.5MB。

“转型”卫星减省时间。美国军事卫星通信办公室统计，1994年“军事星－1”下达一次空中任务命令就需要1.02小时的时间；后来使用“军事星－2”传输一次空中任务命令的时间下降至大约5.7秒。2008年，使用“先进极高频”卫星，时间下降至1.07秒，而“转型”通信卫星系统需要的时间少于1秒。

2014年后，美国“转型”军事通信卫星将粉墨登场。它到底有多先进呢?这是军事机密。美国国防部说：它将开启“另一个通信时代”。