美国调整军事航天器的发展策略

王景泉

(北京空间科技信息研究所, 北京 100086)

美国调整军事航天器的发展策略

王景泉

(北京空间科技信息研究所, 北京 100086)

美国对军事航天器的依赖性不断增强，也面临着航天器越来越长的研制周期和越来越高的研制成本，因此，改变军事航天器的发展策略成为当务之急。美国为提升战场实战能力正在进行发展思路的战略性调整，主要包括：拓展搭载军事有效载荷的途径；推进将大型卫星有效载荷拆分成小卫星的模式；开发分布式军事太空系统结构；对运载资源挖潜；优化商业模式实现业务拓展。对已有卫星的后续系统，进行规模改造与能力提升途径的调整，主要包括：对于军事通信卫星，扩大宽带或“超高频”(SHF)系统，突出窄带或“特高频”(UHF)系统及“先进极高频”(AEHF)系统；分步升级GPS的地面部分，将GPS-3提升为国家关键基础设施；确保导弹预警卫星系统重点。在开发新系统时，美国注重提高效能和降低成本，发展有效的支持能力和低成本小卫星系统，提高低成本机动发射和快速进入太空的能力，并以轨道资源利用为目的开拓新途径。

军事航天器；发展策略；调整动因；有效载荷搭载；分类调整

1 引言

军事太空系统已经成为支持所有军事、维护和平和外交活动的综合系统。近年来，发展军事航天器的国家越来越多，竞争加剧。随着对军事太空系统的依赖性进一步增强，美国为了保持其优势和领先地位，必须发展能力强和效率高的军事太空系统[1]。由于预算限制，降低成本又成为美国发展军事太空系统必须遵循的原则。面对新出现的威胁和紧缩的预算，美国空军航天司令部表示，必须进行全面改变，否则就无法保持现有能力，甚至会出现不可持续的未来[2]。美国国防部正在实施分散化(Disaggregation)策略，并发布了在能力、可持续性和弹性(Resilience)之间确定平衡点的白皮书，保证关键的军事和情报获取等太空设施能不间断地进入太空。美国将改变未来军事太空的体系结构，全面调整军事太空发展策略[3]；并将根据美国政府“减扣”(Sequestration)的预算(预算的压缩)调整具体发展途径。

2013年1月，美国国防政策法案立法，奥巴马有效地停止了与德国、意大利的联合导弹防御计划，转而加大支持国防部计划取消的研制、试验和装备快速响应太空项目的力度。关于国家安全太空计划，2013年在申请额度之外再增加5000万美元，明确保护美国空军计划中止的“作战快速响应太空”(ORS)和“太空试验计划”(STP)。国防授权法案(NDAA)要求保留ORS办公室，2013年拨款4500万美元开展活动，并以大约同样的资金支持STP，用于国防部各机构开发的技术进行太空试验。

本文概括了美国军事航天器调整发展策略的动因，主要分析了发展思路的战略性调整和规模改造与能力提升途径的调整，可为我国航天发展策略的制定提供参考。

2 发展策略调整的动因

2.1美国对军事航天器系统依赖性不断增强导致的问题

近年来，国家安全的太空能力已经成为美国军事行动、情报运行和外交政策依靠的关键，国家经济、工业活力和公共安全等也在很大程度上依赖于商业卫星，以及军事和其他太空系统。太空系统、相关产品和服务对2010年美国国内生产总值(GDP)的直接贡献达到1500亿美元；太空技术对公共服务和私人业务的间接贡献可能产生的经济价值，更是直接经济价值的数倍。这使得美国依赖于太空系统的国家经济能力、国家安全和国际声望，达到了50年前无法比拟的程度。

然而，作为全球太空系统发展最领先和对太空系统依赖最强的国家，美国在近10～15年来的军事太空系统发展中却面临越来越严重的问题。美国国防部的许多军事太空计划，都因大幅度经费超支和长时间计划推迟，不得不进行调整，甚至取消。用户要求不断提高和变化，技术状态难以冻结，卫星越做越复杂，可靠性降低，也容易出现纰漏，使得系统越来越脆弱。军事航天器项目研制周期一拖再拖，发射日期甚至后推3～4年，使得发射的系统在寿命后期所利用的技术比商业系统落后1～2代，严重制约了军事太空系统的技术进步。而且，随着成本越来越高，航天器制造部门越来越困难，随之也出现了信誉降低等问题。目前，单颗卫星的成本甚至已经超过10亿美元。在10项最大的太空计划中，平均单颗卫星成本超支100%，间接成本和运载火箭成本也在迅速攀升。过去10年间就出现了15项以上的计划因突破最高限度(即Nunn-McCurdy，1982年的NDAA规定，如果项目总成本的增加超过原来预算的25%，则列入违反法规项目，直接取消)而被取消。

上述问题严重影响了美国近期太空能力的增强，远期将继续威胁持续发展的活力和未来前景。这种状态甚至在未来10年内也难以改变[4]，会严重降低航天工业的可信度。美国未来预算压力会变得更加严重，成本超支将使航天工业潜在着越来越大的危机，迫使美国探索新的发展途径。

2.2军事航天器系统的持续发展面临新难题

(1)创新与快速能力形成的矛盾。多年来，由于创新思维的膨胀，美国太空领域出现了很多新概念新系统和超前的计划，因此总是多种矛盾交织，决策困难，屡屡发生推倒重来“另起炉灶”的情况。对于一直以来以太空系统为主宰的任务，美国不断提出用具有更高可信度的非太空系统替代太空系统，增加了未来太空技术面临的挑战。因此，增强发展军事太空系统的动力成为迫切的问题。

(2)尚未明确关于增强关键军事太空能力的范围。应对目前的态势，最基础的一步是增强关键的军事太空能力。所谓关键，主要涵盖直接支持作战，有益于国家经济、国家安全、国际关系、科学发现和提高生活质量等。其中，重点技术领域是发展卫星通信，先进的导弹预警系统，全球定位、导航和授时，战场成像侦察，精确的和时间敏感的气象数据提供能力，以及增强的太空态势感知能力等。面对严峻的财政环境，美国空军必须在规定的时间投入适当的成本，获得满足应用的能力。不过，降低成本和改进采购策略并不简单，必须首先确定提升太空系统军事能力的范围。

(3)目前发展策略的有效性遭遇瓶颈。面对新情况，如果按过去的思路，很有可能是提高支持基础，采用渐进性而不是革命性的设计，采取从更好的未来性能到加强项目管理的策略，采用克服脆弱性措施等。上述措施虽然有一定的合理性，但不够有效，因此要在目前的策略之外寻找出路。例如：将创新的目标集中在提高可承担性、风险管理和解决脆弱性，开发新技术应能更快拓展实用能力；要设计新途径以支持用户任务，真正根据需求提供太空业务；解决诸如发射成本过高(有时甚至是所发射系统本身成本的2～3倍)等问题。必须明确，在国家安全任务的某些领域，太空是唯一的选择。但是，也只有将天空、太空和地面系统进行更好的集成，才能更快地形成实战能力，也才能根据终端用户提出的“较快、较便宜”的需求，牵引出综合方案，使各个部分具有低投入和低风险的优点，通过能力的分层缓解固有风险。

3 发展思路的战略性策略调整

3.1拓展搭载军事有效载荷的途径[5]

在美国发展思路的战略性调整中，搭载军事有效载荷成为重要策略。

3.1.1 快速形成能力和降低成本的搭载途径

由于出现巨大的预算赤字且还在继续增长，美国联邦政府不得不削减军事太空预算，采取节省资金的发展途径。其重要对策是拓宽思路，在美国军事太空基础系统上实现更多有效载荷的搭载，特别是加强在商业卫星上的搭载。

目前，全球每年都会发射20多颗商业通信卫星，这些卫星在质量、体积和功率等方面都有不同程度的余量，而大部分商业通信卫星的这些优势并没有得到充分利用。空军航天与导弹系统中心(SMC)正在探索利用商业卫星系统搭载。美国空军实施了“商业搭载红外有效载荷”(CHIRP)计划，验证未来导弹预警卫星使用的新型宽视场、持久性过顶的红外敏感器，获得了很好的效果。

3.1.2 搭载有效载荷需要突破的挑战

(1)需要调整设计和运行模式。目前的一个主要问题是，商业研制者和运营者如何既能满足独特的军事要求，又能缩短研制周期。军事作战往往分布于全球，而商业系统则趋于集中在中心用户基地；另外，搭载的军事有效载荷往往使用商业市场不使用的频段，某些军事卫星通信系统还有严格的安全性和可利用性要求，要保证对飞行器的控制。

(2)应就搭载有效载荷达成共识。在CHIRP计划成功以后，美国空军又安排了CHIRP+计划，目的是再次采用搭载有效载荷的方式进一步试验红外敏感器。这一计划在国会受阻，众议院拨款委员会删除了为搭载有效载荷的投资，而为地面部分的技术发展增加资金；不过在参议院和众议院的军队业务委员会获得了支持。拨款上的分歧说明，搭载有效载荷还未达成共识，因此须要建立坚实的完善机构。SMC深入研究了可搭载的商业资源和待选择的业务类型，其结论是，对于在商业卫星上搭载军事有效载荷，近期还难以提供最佳的环境，至少还要7～10年的时间才能成熟。

(3)签订可操作的飞行器搭载合同。美国国防部曾提出在下一代低地球轨道(LEO)通信卫星星座上搭载有效载荷，但在2011年与铱公司的谈判失败。目前，美国军队体制还不具备建立合同关系的职责和权利。为此，SMC调整计划，提出了不确定的交付和不确定数量(IDIQ)的合同模式。这是真正迈出了规范化、易实现和可重复搭载有效载荷的第一步。合同问题还涉及到搭载有效载荷的通信、出口控制、非美国运载火箭的使用、电脑控制安全和信息保证等一系列问题。例如，搭载CHIRP的SES-2卫星利用阿里安-5火箭发射时，其发射许可证的程序太复杂，过程非常艰难，而且费用增加。

3.2推进发展大型卫星有效载荷拆分成小卫星模式[6]

预计美国空军将在2015年做出对某些关键太空任务进行整体拆分等重新设计的最后决策。重新设计的总体思路是将目前大型卫星平台上的任务有效载荷拆分后装载到多颗小卫星上。这一分解有效载荷的概念，初期主要是考虑两个具体的关键太空任务领域，即核战指挥控制的保密通信和气象预报。如果最后决策采用分解式途径发展分布式太空系统，将对空军最大的保密太空计划产生重大影响。

3.2.1 通信卫星

防护型的“先进极高频”(AEHF)卫星由不同的有效载荷分别处理战略和战术通信链路，美国空军考虑将这两种有效载荷拆分后分别装载在两种小卫星上，这很可能引起AEHF计划的重大调整。这种分解思路可使空军的防护型卫星通信在应对敌人的攻击时具有更强的弹性(灵活性)，当然也可能增加空军保密通信能力的成本。

从采购和预算角度，拆分较容易实现，比对战场需要的其他方面进行设计的改变，具有可行性和更大的优势。现在推动面向拆分转型的计划，采用小型、低成本的卫星，在用户通知后较短的时间内即可研制和发射，从而支持快速响应任务。由于不是卫星的所有战略和战术有效载荷都要求抗核辐射加固，如战术有效载荷并不一定需要这种加固，因此按战略和战术拆分AEHF系统将具有重要意义。

3.2.2 气象卫星

由于在一个平台上集成多个敏感器存在脆弱性等严峻的挑战，因此分解军事气象卫星任务也具有很大的意义。军用、民用分开后，美国空军的军事气象卫星计划因为卫星的敏感器组合太复杂而被取消。如果将敏感器拆分后装载到多个飞行器上，可能成为防止太复杂又降低成本的一种途径。对性质上不适合融合的有效载荷进行技术上的分离，可防止由于其他要求而导致有效载荷负担过重，能以最低成本实现更佳的任务设计。这种分解式概念，有利于开发高、低成本系统的混合星座。如果将研制顶层、成本高、数量少的系统，与研制这种低成本的系统相结合，就可承受较高的风险，以更高的效费比构建具有更高级系统性能的星座，实现较快的技术升级，提升系统能力。

美国已经决定恢复研制下一代军事气象卫星系统，以网络为中心和以小卫星为主构建下一代气象卫星系统方案，重点考虑以网络为中心的体系结构，现有的小型、敏捷和高成本效率的平台可有效支持未来的各种有效载荷。

3.3开发分布式军事太空系统结构

采用小型、不太复杂和更多数量平台的分散能力，将引导更平稳、更连续的生产计划，这种分解式和分布式结构将具有更强的生存能力和灵活性，也更有益于国际合作伙伴的参与。因此，美国军方将分布式太空系统结构作为重要的发展思路。

3.4挖潜运载资源

从2014年开始，在美国政府发射大型卫星所使用的“改进型一次性运载火箭”(EELV)上，利用所设计的适配器发射二级有效载荷，初步计划每年发射6次。轨道科学公司已接受美国空军研究实验室3200万美元的合同，在5年内研制用于增强“二级有效载荷适配器”(ESPA)环的试验平台“鹰”(Eagle)。该试验平台可在地球静止轨道、地球同步转移轨道和低地球轨道装载6个二级有效载荷，在地球静止轨道至少可有1年的寿命，装载的最大有效载荷质量为1086 kg。

3.5优化商业模式实现业务拓展

国防信息系统局(DISA)决定采用“未来商业卫星通信业务采购”(FCSA)的新模式，对卫星能力采购程序实施现代化。DISA认为，FCSA可允许研制者快速更新技术，使供应商实现更优化的竞争。在原来的商业卫星带宽采购体制下，DISA只授权3家公司采购卫星固定通信业务；而在FCSA模式下，这种公司拓展到21家。对于卫星交付的预约业务，FCSA模式下的公司有23家，而原体制下只有5家。解决原有问题后，对多种商业模式优化，有效促进业务拓展。

4 规模改造与能力提升途径的调整

4.1军事通信卫星系统分类调整发展途径[7]

美国军事通信卫星体系主要包括宽带或“超高频”(SHF)系统、防护或AEHF系统、窄带或“特高频”(UHF)系统3类。调整后，3类军事通信卫星不再按同一模式发展。将“宽带全球卫星通信”(WGS)系统调整为扩大规模类，以扩大总的系统容量为重点；防护系统突出关键时刻的危机防护，特别是提升轨道系统耐受攻击的能力，确保国家高层的指挥；窄带系统以保证战术应用为重点。

4.1.1 战略通信卫星进一步增强

对宽带或SHF系统扩大规模。受预算压缩影响最大的太空系统是老化的“国防卫星通信系统”(DSCS)，美国空军的投入减少到75%，并已经开始由具有更大能力的WGS替换，注重规模性扩大。WGS系统每颗卫星的容量为2～3.5 Gbit/s，而扩大规模的基本技术要求是3.6 Gbit/s。根据扩大规模的新思路，在增加在轨卫星数量的基础上，每颗卫星的容量从3.6 Gbit/s增加到4～5 Gbit/s，以提高带宽作为扩大规模的重要途径。为扩大规模，美国空军又从波音公司订购了6颗以上的卫星，在2013—2018年陆续发射。商业提供者预计，即使10颗WGS卫星在轨，如果国际伙伴加入，美国空军仍要开发、研制更多卫星，否则支持作战的容量仍会不足。国际移动卫星公司正在研制3颗“全球快讯”(Xpress)Ka频段卫星，该卫星移动业务提供商将其定位为补充WGS系统，可使军事作战平台不必改变WGS系统硬件就能获得由Xpress提供的无缝链接业务。美国国防部证实，从Xpress卫星开始，国际移动卫星的轨道位置能实现和WGS系统最大程度的协同。Xpress同时采用民用和军用Ka频段，几乎是可互用的无线电频谱。国际通信卫星公司也正在研制大容量Ku和C频段通信卫星,将提供3倍于WGS卫星的带宽，其中相当一部分带宽用于美国宽带军事通信业务。

4.1.2 拆分AEHF系统

由洛马公司研制的价值数十亿美元的防护型通信卫星AEHF，用于核战争期间使用核武器时的作战指挥控制通信，也能用于战术部队风险探测通信，美国总统可以通过AEHF系统与其他国家领导人、战略部队通信。根据突出防护能力的新思路，将采取措施增强其在危机情况下的可生存性，即：将战略性链路部分与战术性链路部分进行拆分，拆分后战术性链路部分采用商业性发展途径，去掉防护措施；将战略性链路有效载荷搭载在极轨军事卫星上，采用防护技术，2015年会对此做出最后决策。2014年，美国投资6.525亿美元采购2颗AEHF卫星，并对用新型部件替换原有卫星部件和插入创新技术进行研究。

4.1.3 改进战术通信卫星的战场适应性

美国国防部的窄带或UHF系统主要解决战场应用有效性问题。“移动用户目标系统”(MUOS)计划可实现单兵手持机等战术应用，重点解决卫星和地面网络相协调等问题。近年来，无线电通信环境越来越复杂，战术通信卫星系统在应用中的干扰问题越来越严重。有意的或者敌对干扰虽然上升得较快，但在整个干扰环境中仍然低于1%，绝大部分仍然是不易检查的无意干扰，使得业务质量很难提高。调查研究表明，主要干扰是由人员操作错误引起的，加之美国在国外的驻军需要不断调防，士兵业务训练不到位，应用设施安装能力低，人为故障较多，应对不易检查的无意干扰十分困难。为此，美国将采取多项措施，如正在推广采用载波数字识别标志系统，帮助识别用户的传输，能有效识别无意干扰。2014年，投资5900万美元用于海军MUOS的进一步研究、研制和购买卫星部件，保证该星座和地面站能在更复杂的地面环境中提供安全的蜂窝电话式通信。MUOS包括4颗卫星，已发射2颗，利用创新的无线电频率波形使设计目标得以全部实现。

4.2GPS发展策略的调整

多年来，GPS在全球占有主导地位，其发展策略调整主要体现在天地协调同步发展。目前，该系统不但成为被干扰的重点目标，而且中国、欧洲、俄罗斯的3个全球系统也对其构成了竞争态势，美国只有不断调整发展策略，才能应对新挑战。

4.2.1 分步升级GPS的地面部分

逐步升级GPS的地面部分，是提升全系统能力的重要环节。原来的运行控制系统是在30年前研制的，由于缺乏目前所有任务关键网络均要求的安全性设计，故障随时可能发生。为保证系统能力，美国曾实施对已有系统精度改进创新的L-ALL计划，在2009年用户测距误差(URE)达到0.9 m，整合了全星座的跟踪监控能力，但地面部分仍不能有效支持GPS-2F之后卫星上的许多新功能。

截至目前，美国已经发射GPS卫星65颗，其中在轨工作并提供导航业务的卫星31颗；但由于地面运行控制部分(OCS)只能支持24颗卫星的星座，因此形成了“一条腿长”(星座)、“一条腿短”(地面)的局面。另外，1999年提出的GPS现代化计划因为地面部分不配套，只能试验，至今不能实现全面业务运行。第1颗GPS-2F卫星虽然在2010年就已经发射，但所广播的M码信号至今不能正式使用。一是因为相应的新型地面系统尚未建成；二是因为这种信号的功率电平裕度不足，而保证相应功能的连续性和完好性必须解决有关裕度问题，因此要继续完善运行这种信号的包括地面系统在内的最佳技术途径。增加的军用M码信号，其主要特点是通过与民用码信号完全分离提高抗干扰能力，实际上，8颗GPS-2RM卫星早就装载了M码信号，但要等到第10颗GPS-2F-2卫星入轨后，具有这种性能的卫星达到18颗才能广播M码信号，目前的GPS地面控制站无法处理这种信号，需要改进地面部分的相应支持。此外，能捕获和利用M码信号的GPS接收机也处于研制阶段，因此改进能力的M码信号只能长期空置，造成极大浪费，这种天地不协调和不配套问题要到2016年才能根本解决。

为了协调天地一体化，GPS现代化计划也调整成分批部署，星座和地面系统协调配套实施。原来的OCS向新一代运行控制部分(OCX)过渡，采用了“结构性发展计划”(AEP)。其目的是推进GPS全系统网络化，通过将大型主控计算机管理体系整体改造成分布式IT网络管理体系，将信息处理技术、计算机技术、网络技术和分布式大系统体系结构融入卫星导航系统，实现科学和自主化管理，使其能应对网络模式的干扰。建设备份主控站，使GPS地面部分具有稳定性、可靠性、可用性和安全性；备份主控站增加的抗干扰、抗欺骗措施，结合M码信号和点波束等星座有效载荷技术，使抗干扰迈上新台阶。

OCX实现新业务分四个阶段“小步快跑”。第一阶段(OCX-1)引入L2C导航信号的全部能力，信号功率达到5～10 dB的区域增强，2015年投入使用；第二阶段(OCX-2)引入L1C、L5C的全部能力，能进行M码信号的检测与控制，支持GPS-3A运行，增加星上可重新编程系统，初步具备导航战能力(GNOC)，2017年投入运行；第三阶段(OCX-3)支持GPS-3B运行，具有星间链路和高速率上下行链路能力；第四阶段(OCX-4)支持GPS-3C能力，包括多点波束、敏捷的有效载荷功率控制等能力。

4.2.2 GPS-3提升成为国家关键基础设施

从GPS-3卫星开始，GPS被提升为美国关键基础设施的组成部分，但要求必须解决好为防止干扰而改进信号精度和提高信号功率，运行后可适应从蜂窝通信、灵巧炸弹制导再到空中交通管制等诸多应用。

为实现作为美国关键基础设施的研制能力，洛马公司还在开发虚拟现实工厂模式，验证新的卫星制造技术，利用安装在头顶上的显示器演练在虚拟环境中的组装和试验过程。为了改进信号精度和增强抗干扰能力，支持GPS的电脑控制安全，美国也在进行大量的关键技术升级，确保在未来战场的作战部队能够安全操作。这些改进也将成为有深远意义的新型商业和经济应用的催化剂，打开更广阔的市场，为使用GPS开辟新的技术领域。

GPS新系统将提升搜索与救援能力，使得遇险者和发生紧急事件时能获得更快的响应，能为新型军事装备系统提供更准确的定位，有效支持精确制导现代化武器，保证更准确地击中目标。新系统的广播利用，还将提升授时能力，包括计算机及网络系统，含4G、5G的蜂窝系统和数据传输等，都可获得更精确的时间传输实现定时和同步，原子钟将达到纳秒和皮秒级精度。美国开始设计的第4代GPS，将具有更高的信号功率、更高的精度、更好的可利用性，并增加全球性覆盖，有能力与其他国家的系统联网，支持新的信号格式。

综上所述，“小步快跑”，不断改造，既不影响当前应用，又能逐步升级，已成为未来GPS发展的重要思路。

4.3导弹预警卫星系统确保重点

为应对预算缩减，NDAA提出中止与德国、意大利合作了10多年的全向导弹防御系统，即中段扩展防控系统(MEADS)，但要求国防部长尽快评估至少在3个地方放置拦截器的方案，以防御导弹威胁。

美国虽然缩减预算，但是不能降低导弹预警卫星系统的预警能力。从2011年开始，已经发射了2颗专用“天基红外系统”(SBIRS)卫星，该系统由4颗GEO卫星和搭载在大椭圆轨道保密卫星的红外敏感器组成。目前，为应对“减扣”计划，必须降低采购导弹预警卫星的成本。2012年，美国曾决定投资39亿美元购买GEO-5和GEO-6卫星，后经过修改，合同额降为8190万美元，只完成工程设计和卫星部件订购，然后在2014年投资9.36亿美元采购这2颗卫星。此外，为提高能力，美国空军还要再增加2颗导弹预警卫星。

NDAA要求进一步评估导弹跟踪卫星星座的成本和待选方案，并要求导弹防御机构对2014年白宫预算申请取消的导弹跟踪卫星星座“精确跟踪太空系统”(PTSS)进行分析，将其调整成合适的接替系统。国防部预计，取消导弹跟踪卫星星座可以节省近20亿美元，取消天基太空监视系统可以节省5亿美元。不过，最终这些计划可能只进行方案调整，而不会全部取消，在对搭载试验结果深入研究后，确定新的方案。

5 新系统开发注重降低成本和提高效能

5.1发展低成本小卫星系统

国防先进研究计划局(DARPA)正在开发能提高军事作战效能的太空系统SeeMe，目的是向美国海外作战高机动性部队提供在遥远处和视线之外按需访问的天基战术信息。SeeMe系统将向作战部队提供作战周围情况的及时图像，作战人员只使用手持装置即可获得。它所实现的近实时卫星图像能力，可用于战场制定作战计划。SeeMe系统星座包括24颗质量为45 kg的小卫星，每颗只需要50万美元，设计寿命2～3个月，可置于200～350 km的低轨道。其设计目标是：星座在90天内完成支持全球军事作战的准备，即收到任务申请后的90天内交付整个星座；在收到作战人员数据需求申请后，90 min内向前线作战人员分发一次数据。为了实现快速部署，还可从空中发射，“机载发射辅助进入太空”(ALASA)可将小卫星以低成本快速发射到任意要求的轨道。SeeMe系统将结合新的卫星技术，显著降低成本，同时改进战场能力。星座对南北纬10°之间区域持续覆盖，重访周期小于90 min。根据作战需要，可对卫星的分布进行灵活部署，每颗卫星可支持10个地面用户，在300 km轨道高度时，星下点分辨率为0.75～1.2 m。通过采用新型研制模式、非传统技术和空中发射辅助等措施，改变目前美国军事太空体系的现状，建立起面向战术应用的快速响应太空系统的支援系统。若验证成功，不仅可以提升战术部队战场态势感知能力，还会为未来新型军事太空装备发展开辟出新的模式。

美国陆军太空导弹防御司令部正在开发光电纳米级成像卫星，地面战术部队可在战场直接下达数据成像任务指令。该司令部计划发射“鹰眼”(Kestrel Eye)卫星，构建包括30颗卫星的微卫星星座，单颗卫星质量18 kg,分辨率1.5 m。卫星数据将通过数据中继网直接传输给在战场提出需求的作战者，也可以不经过美国本土的接收和处理中心直接传输至战场作战部队，战区的本国其他作战者也能接收。

5.2提高低成本机动发射和快速进入太空的能力

经费紧缩使得美国军事太空必须在飞行器发射方面也采取措施，用飞机辅助拖带至高空再实施发射，这样不但可以降低成本，而且可以提高机动性，使卫星快速进入太空。同“飞马座”运载火箭一样，美国又实施了ALASA计划。目前，小卫星的发射成本为6.6万美元/千克，而且要和其他卫星共用运载器。ALASA计划的目的是将发射成本降低至1/3，研制发射45 kg左右、发射成本低于100万美元的小型发射系统。

5.3以轨道资源利用为目的开拓新途径[8]

为解决轨道资源有效利用问题，美国提出了“凤凰”(Phoenix)计划，即在轨道上从失去功能的卫星上拆解高价值部件，构建新的太空系统。从太空垃圾中挑选诸如卫星天线等有价值的部件进行再利用，构建新卫星，可大大降低成本。如果这一计划验证成功，太空垃圾就能变成太空资源，同时也能验证空间对抗能力。因此，进行轨道拆解部件和重复再用技术的验证，不但满足国防部未来的需求，也将开拓航天发展的新途径。

Phoenix系统主要包括细胞卫星(Satlets)、服务飞行器/独立轨道守护器(Servicer/Tender)两部分。细胞卫星引入了细胞和形态重构的概念，携带除拆解获取部件以外的其他系统，以便和拆解部件重构成功能卫星。多颗细胞卫星装在“有效载荷轨道交付系统”(PODS)中，搭载在商业卫星上进入地球静止轨道。服务飞行器/独立轨道守护器是轨道操作系统，也发射到地球静止轨道，它带有“柔体机器臂”(FREND)，可配用灵巧手、切割工具等多种末端动作器。PODS和服务飞行器将变成卫星服务站工具带的主要部分，服务飞行器利用其抓取机械臂和专门研制的太空操作工具执行轨道操作。

6 结束语

从上文的总结分析可以看出，美国采取应对策略的根本思路是将提高效能作为保持领先地位的新途径，主要包括：重视挖掘系统潜力，利用已有多种资源；注重实用性，逐步快速提高能力，保持骨干系统的稳定运行等。在调整发展策略时，提高主要军事太空计划的能力，全面梳理创新计划，创新思路从“新概念创新”向“创新实用型新系统”转移。例如：取消“未来、快速、灵活、分离模块和利用信息交换支持的自由飞行卫星系统”(F6系统)；“作战快速响应太空”(ORS)和“卫星试验计划”(STP)从DAPAR转交到空军，规模缩小；创新计划重点集中在能显著降低成本的SeeMe成像微卫星星座计划、ALASA计划，以及静止轨道卫星部件拆解和再构造卫星的Phoenix技术验证计划等。

References)

[1]Wes Bush. Space: new way forward[N]. Space News, 2011-05-16(19)

[2]James Gill. The truth about efficiencies [N]. Space News, 2011-06-13(19)

[3]王景泉.美国提升军用航天弹性的白皮书解读[J].国际太空，2014(3)：54-62

Wang Jingquan. Analysis on White Paper for improving U.S. military space resiliency[J].Space International，2014(3)：54-62 (in Chinese)

[4]Erin Conaton. Smarter air force space acquisition[N/OL].[2013-07-18].http://www.spacenews.com/article/smarter-air-force-space-acquisition

[5]Peterb Selding. U.S. government-leased satellite capa-city going unused[N]. Space News，2012-12-03(5)

[6]David Thompson. Architecture and acquisition alternatives [C]//Proceedings of the 9th Reinventing Space Conference. Washington D. C.：AIAA，2012

[7]Paul Dykewicz. Air Force needs to expand use of hosted payloads [N/OL].[2013-07-18].http://www.spacenews.com/article/opinion/32312air-force-needs-to-expand-use-of-hosted-payloads

[8]Dan Leone. DARPA selects contractors for Phoenix satellite servicing program[N/OL].[2013-07-18].http://www.spacenews.com/article/darpa-selects-contractors-for-phoenix-satellite-servicing-program

(编辑：夏光)

Adjustment of Development Strategy of American Military Spacecraft

WANG Jingquan

(Beijing Institute of Space Scientific and Technological Information, Beijing 100086, China)

The United States of America depends heavily upon the military spacecraft，and is confronted with a longer development period and higher cost. It is a more pressing problem for the USA to change the development strategy of the military spacecraft. The USA adjusts its development strategy ideas, including expanding the ways to carry the military payloads,developing the mode of decomposing large satellite payload into small satellites, developing distributed architecture of military space systems, exploiting the potential launching resources, and realizing the business development by optimizing the commercial modes. The USA adjusts the approaches in changing the scale and improving the capabilities of the follow-up systems of existing satellites, including enlarging the wideband and SHF systems，emphasizing the narrowband，UHF and AEHF systems, stepping up GPS ground segments，advancing GPS-3 as national key infrastructure,and insuring the emphases of missile early-warning satellites systems. When developing the new spacecraft systems，America focuses on increasing efficiency and reducing cost，developing the effective support ability and low-cost small satellite systems，improving the capability of low-cost and mobile launch and rapid access，and developing new approaches for orbit resources utilization.

military spacecraft; development strategy; adjusting cause; carrying payload; classification adjustment

2013-08-08；

：2014-03-26

王景泉，男，研究员，从事空间科技信息研究工作。Email：qb-wjq@sohu.com。

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：ADOI：10.3969/j.issn.1673-8748.2014.03.018