美国作战快速响应太空计划中的卫星发展近况

张睿 李智（装备指挥技术学院）

□□随着空间技术的发展，美军的军事行动越来越依赖于各种卫星。然而，由于其空间系统缺乏必要的灵活性和轨道机动能力，容易受到攻击，而且快速响应能力有限，无法对空间系统进行及时的补充，昂贵的发射成本也在很大程度上制约了向太空发射载荷的质量和数量。为了解决空间系统的快速响应能力，美国提出了作战快速响应太空（ORS）的概念。2000年，在空军提出“大规模生产”小卫星的概念后，犹他州大学空间动力实验室实现了小卫星生产和设计的流水线化，每颗卫星可节省100万美元，并且大大加快了应急发射的响应速度。2003年，美国国防部转型办公室正式提出“战术卫星”（TacSat）的概念，其基本理念是构建低成本且具备快速反应能力的空间平台，卫星的使用范围由军师级扩展到战区各级指挥员。

目前，美国海军研究实验室已完成了战术卫星－4有效载荷的所有环境与性能测试。该卫星原计划2009年秋季发射，但因火箭出现技术问题及美国国防部任务优先级的变更，发射时间推迟到2010年8月。

战术卫星－1

1 战术卫星－1

战术卫星－1是一颗低分辨率光学成像小卫星，质量为109kg，由美国国防部转型办公室和海军研究实验室共同研发，结合了成熟的军事和商业卫星技术。它的设计原理取自传统卫星和无人空间飞行器的功能和硬件设计。该卫星验证的3个重要功能包括：①空中和空间设备的协作；②载荷的战术控制和通过保密I P路由网络（SIPRNET）的数据分发；③特殊发射器性能，它是一种信号情报系统，能够全天候、远程跟踪地基和海基雷达。战术卫星－1携带有可见光成像仪和红外成像仪两个光学载荷。红外成像仪使用的是微测辐射热计FPA，由于不需要低温冷却，因此质量更轻，体积更小，能耗更低。红外成像仪的探测范围为7.5～12μm，探测精度为850m；可见光成像仪的探测精度为70m。

根据美国国防部的最初设想，一旦“战术卫星”发射成功，地面部队将可以直接对星上遥感器发出指令，并通过美国政府的保密IP路由网络获得需要的数据。然而，由于2007年8月战术卫星－2的发射已验证了战术卫星－1需要验证的大部分技术，战术卫星－1的发射被取消。后来有报道称，战术卫星－1将在猎鹰－1（Falcon－1）火箭第6次发射时升空，并更名为战术卫星－1A。

2 战术卫星－2

战术卫星－2[又名联合作战空间－1（JWS－1）]是一颗全色光学成像小卫星，于2006年12月16日由“人牛怪”（Minotaur）火箭发射至362km上空。卫星质量为370kg，由美国空军研究实验室研制。其主要任务是：了解快速部署卫星的工程技术；了解快速研制新卫星和有效载荷的要求和限制；了解小卫星之间如何相互引导才能实现目标成像。

战术卫星－2

2007年4月，美国空军开始利用战术卫星－2搜集图像，共进行了11项试验，其中最重要的是地球表面成像（ESI）试验和目标指示器试验（TIE）。地球表面成像仪是战术卫星－2主要有效载荷，它采用仙童公司（Fairchild）成像CCD583时间延迟积分线性扫描阵列，以大约9600线/秒的速率进行采样，地面采样距离为0.9m。运行在近地轨道的战术卫星－2具有较高的地面扫描速率（卫星地面轨迹速率为715km/s）。目标指示器试验设备主要用于验证与战术有关的作战能力，完成实时信号定位，利用天基或航空采集平台的无线电频率信号进行采集和成像系统试验，另外，该设备还可以在轨道上重新编程，从而捕获新目标。目标指示器试验设备在战术卫星－1上使用过，功率为70W，而战术卫星－2上改进后的目标指示器试验设备的功率仅为7W。战术卫星－2在2007年12月停止运行。

3 战术卫星－3

2009年5月19日，美国空军的“人牛怪”火箭将战术卫星－3发射升空，轨道高度约为425km，同时入轨的还有美国航空航天局（NASA）的1颗PharmaSat微卫星和3颗立方体卫星（CubeSat）。战术卫星－3于2004年开始设计，原计划2007年发射，后因卫星设备出现多种问题而推迟2年。卫星质量为400kg，由空军研究实验室负责管理。该项目的目标是研制快速响应、具有灵活性和经济上可负担的太空作战系统。另外，美国国防部力量转型办公室还将利用这颗卫星试验标准化模块用于后续“战术卫星”任务的适应性。战术卫星－3携带3种有效载荷。

先进响应型战术有效军用成像光谱仪（ARTEMIS） 它是一台高分辨率的超光谱成像仪，能实现制定战术决策的下级指挥官快速询问和接收有关敌方部队与设备方面的信息。该成像光谱仪由雷神公司制造，光谱范围覆盖可见光到短波，由高精度全色成像光谱仪、望远镜、光学器件、焦平面阵列和可控/输出电子装置构成。

战术卫星－3

海洋数据遥测微卫星链路（ODTML） 它由海军研究办公室提供，作为卫星的第2级有效载荷，能够快速向作战者提供通信信息，如把采集到的海上浮标的信息发向地面站，再由后者传给作战人员。

空间电子试验（SAE）有效载荷 它利用重新编程部件把有效载荷和卫星结构集成起来，使之具有更强大的功能。

战术卫星－3运用了用户友好软件，向官员们展示及时响应型卫星对战场上下级指挥官的价值。战术卫星－3项目经理表示，希望能建成一种天基支持军事的全新范例。该卫星在2009年年底参加陆军的实验，展示其接收战区指挥信息，收集图像，并将成果下行到战地士兵手中的能力。

4 后续卫星

战术卫星－4质量约为363kg，用于验证超视距通信。除了为部队与其视线之外的其他部队提供通信联系外，这颗卫星还能为配置跟踪装置的友军提供数据中继，监控友军的位置，避免发生友军间误伤事件。此外，它还可用于中继海上浮标发出的信息。战术卫星－4实际上相当于一台特高频（UHF）通信转发器，与大型军事卫星“移动用户目标系统”（MUOS）类似。战术卫星－1～3成像卫星都运行在450km的近地轨道，而战术卫星－4运行在近地点为400km、远地点为12000km的椭圆轨道上，这样既能对感兴趣的地区进行较长时间的观察，又能提高通信载荷的利用效率。该卫星由美国海军研究实验室主管，海军研究办公室和力量转型办公室也参与其中。

战术卫星－5将是一颗军事侦察卫星，质量不足400kg，成本不超过2000万美元，运行寿命1～3年。该项目于2007年启动，由空军研究实验室和作战快速响应太空办公室合作进行管理。2009年1月，空军研究实验室发表了发展战术卫星－5的广泛机构公告，但目前该任务还不明确。新的卫星平台将符合美国空军实验室即插即用电子标准，预计2012年发射。

作战快速响应太空卫星－1（ORS Sat－1）是作战快速响应太空计划的第一颗实用型卫星，将提供地面部队指挥官指定区域的彩色图像，还将运用已有的地面系统处理和分发图像等其他信息到战场，其设计将满足美国关键指挥情报、侦察和监视的需求。卫星将在2010年由人牛怪－1火箭发射，其上有一台U－2间谍机上使用的摄像机。另外，作战快速响应太空卫星－2将携带一个成像雷达有效载荷，以便为部队提供全气候的夜视能力。

5 结束语

要想在12个月内完成卫星的制造并投入使用，关键在于卫星载荷平台的标准化设计，还需要能快速组装和发射的基础设施。战术卫星－2、3的成功发射和在轨运行验证了卫星快速制造、发射和运行及多种有效载荷技术，试验证明作战快速响应太空概念在技术上是可以实现的。后续的“战术卫星”任务将继续验证不同载荷在作战快速响应太空任务中的能力，同时也将从不同轨道高度进行验证，如战术卫星－4，而战术卫星－5将满足即插即用的航天电子设备标准，加速了平台标准化的进程。“战术卫星”发展的模式和理念，对我国卫星的发展具有一定的参考价值。