2013年 国外军事航天回顾

朱贵伟（北京空间科技信息研究所）

2013年 国外军事航天回顾

朱贵伟（北京空间科技信息研究所）

2013年，全球航天器发射数量再创新高，成功入轨航天器数量达到了208个。在军事航天领域，国外军用卫星发射数量较2012年也有大幅增长。国外军事航天在稳步发展的同时，也呈现出了一些新的变化和趋势，值得我们分析与研究。

1 年度发射概况

2013年，国外共进行了23次军用卫星发射，成功发射53颗军用卫星，另有3颗卫星发射失败。从发射国家分布来看，美国发射的数量最多，为34颗，俄罗斯次之，为12颗，日本、印度各2颗，其他国家3颗。从发射卫星类别上来看，通信、导航和遥感依旧是主要的三类军用卫星，分别为13颗、3颗和8颗。而2013年的突出特点是技术试验卫星的数量剧增，为29颗，在一定程度上也反映出国外在寻求军事航天领域的技术改进和体系变革。

2 各领域发展态势

军用通信卫星

2013年，军用通信卫星领域预算紧缺依旧是主旋律。在此背景下，美国和欧洲等军事航天大国努力保持军用通信卫星系统的连续性，同时开始思考应对措施和未来发展规划。从能力布局上来看，越来越多的国家通过军民合作、国际合作、商业采购等方式获取军用卫星通信能力。而产业界也抓住军用卫星通信全球发展的机遇，积极提供定制服务、开拓市场。

在这一年里，全球军用通信卫星共进行8次发射，成功发射12颗卫星，截至2013年底，国外共有111颗卫星在轨运行。2013年，除印度以外，其他均为美国和俄罗斯发射的卫星。从在轨卫星分布情况来看，美国、俄罗斯和欧洲仍然是最多，数量分别为48颗、34颗和15颗，领先其他国家的优势较为明显。

英国Skynet－5军用通信卫星

2013年，美国成功发射了4颗地球静止轨道（GEO）军用通信卫星，其中包括2颗“宽带全球卫星通信”（WGS）卫星，完成了WGS系统第二阶段的部署，实现了宽带系统的全球覆盖；另有1颗“移动用户目标系统”（MUOS－2）卫星和1颗“先进极高频”（AEHF－3）卫星。这4颗卫星均已完成在轨测试，并已彰显新一代卫星系统的卓越性能。首先，MUOS－2卫星在2013年下半年的在轨测试中实现了与北极区上空7km高度的飞机进行通信，使得GEO通信卫星覆盖范围从65°（S）～65°（N）扩展到北极区；其次，AEHF卫星成功完成了单星路由和双星星间链路路由的试验，利用AHEF卫星的星上路由和星间链路能力，在美国、加拿大与荷兰之间开展了端到端通信试验。

欧洲在2013年没有发射军用通信卫星。受各国军用通信卫星系统规划周期、资金分摊、需求不统一等问题的制约，欧洲防务局（EDA）推行泛欧军用通信卫星体系的计划也遭遇重大挫折。根据EDA的规划，2025年以后的下一代欧洲军用通信卫星体系包括3个层次：欧洲共享的军用通信卫星—SecTelSat计划、各国独立的军用通信卫星[英国天网－5（Skynet－5）和法国“锡拉库斯”（Syracuse）等]、民商用通信卫星（即商业容量采购）。目前，EDA仅在民商用容量采购方面取得了一定的进展。欧洲卫星通信商业采购计划（ESCPC）现在已经有8个成员国加入，包括英国、法国、意大利、波兰、罗马尼亚、比利时、芬兰和卢森堡。商业卫星容量的集中采购活动由阿斯特留姆（Astrium）公司负责，目前已完成两份订单，一份来自英国、一份来自法国。

2013年，俄罗斯共执行了3次军用通信卫星发射任务，将7颗卫星送入预定轨道，成为本年度发射军用通信卫星数量最多的国家。在7颗卫星中，有6颗是低地球轨道（LEO）卫星[均为天箭座-3M（Strela-3M），也叫“泉”（Rodnik）]、1颗是GEO卫星[“虹”（Raduga）]。2013年内，俄罗斯加快了现代化改装进度，对国内的航天工业进行了整合，努力恢复军事航天大国的地位，并计划在2015年前发射11颗军用卫星。虽然其军用通信卫星的计划不详，但是俄罗斯加紧恢复军用通信能力的意图可见一斑。

印度首颗军用通信卫星GSAT－7

巴西军民两用通信卫星SGDC示意图

经过多次推迟，印度首颗专用军用通信卫星—地球静止轨道－7（GSAT－7）成功发射。该卫星携带特高频（UHF）、S、C和Ku等4个频段的有效载荷，于2013年9月完成测试，并开始提供服务。该卫星主要用于覆盖印度洋及周边约3700km的地区，面向军舰、潜艇和战机等武器平台提供服务。虽然该卫星目前属于印度海军专用，但是为其他军种使用军用卫星通信提供了一个契机。

2013年底，巴西正式向欧洲泰雷兹-阿莱尼亚空间公司订购了一颗军民两用卫星。卫星名为“地球静止轨道国防和战略通信卫星”（SGDC），将携带50台Ka频段转发器，总容量将达到80Gbit/s，从而提升巴西民用市场宽带互联网接入服务。此外，SGDC卫星还将携带7台X频段转发器，专供巴西国防部使用。来自美国、加拿大、欧洲、以色列、俄罗斯和日本的多家制造商都参与了SGDC项目的竞标，最终欧洲赢得了该卫星研制和发射服务合同，双方还签订了技术转让协议。

导航卫星

2013年，全球共进行导航卫星发射4次，其中美国1次，成功发射全球定位系统－2F（GPS－2F）卫星1颗；俄罗斯2次，成功发射全球导航卫星系统－M（GLONASS－M）卫星1颗（发射失败1次，损失卫星3颗）；印度1次，成功发射“区域导航卫星系统”（IRNSS）卫星1颗。截至2013年12月31日，全球在轨运行导航卫星78颗。

2013年，美国保持GPS系统的稳定与发展，稳步实施GPS系统现代化计划，成功部署了第4颗GPS－2F卫星，GPS－3样星完成预先发射试验，计划2015年发射。GPS-3具有自主导航、星间链路、星上信号功率可调等能力，新一代导航信号（M码军用信号，L2C、L5民用信号），计划于2017年前投入使用。GPS－3第二批次卫星（第9颗及以后）将采用新的设计，包括增加1个信号波形发生器、1个搜救与救援载荷以及1个激光反射器阵列，并且降低卫星质量，以实现“一箭双星”的发射能力。GPS现代化计划将于2025－2030年全面完成，保持全球领先地位。

俄罗斯继续实施《GLONASS系统2012－2020年发展计划》，在保持GLONASS系统稳定运行的同时，积极发展新一代GLONASS－K卫星，持续开展GLONASS系统地面控制段的改进，系统服务性能得到明显提升。新一代GLONASS－K卫星将增加多个码分多址（CDMA）导航信号，并具有射频与光学星间链路能力支持下的自主导航能力。2013年俄罗斯以“一箭三星”补网发射GLONASS卫星时失利，推迟了GLONASS星座部署进程。按计划，2020年GLONASS系统空间段将扩展为30颗，且主要由GLONASS－K卫星组成的星座。

“伽利略”（Galileo）系统全面运行能力建设已经启动，计划于2015年左右完成Galileo系统初始运行能力建设，2019年左右完成全面运行能力建设，提供与目前GPS系统性能相当的服务。2013年9月－12月，多个欧洲国家，如比利时、法国、意大利和英国，以及欧洲航天局（ESA）通过多种固定或移动平台开展Galileo系统的公共安全信号（PRS）试验。初步的试验结果表明，4颗“‘伽利略’-在轨验证卫星”（Galileo-IOV）提供的公共特许服务（PRS）信号定位精度约为10m，基本符合预期。10－11月，首颗具备全运行能力的Galileo卫星相继成功开展多项环境试验，包括模拟卫星与运载火箭分离的颤振和震动试验，以及模拟真空冷热交替的热真空试验等。第2颗卫星也在开展类似的试验。这2颗卫星预计在2014年中期搭乘“联盟”运载火箭从法属圭亚那航天发射场发射入轨。

美国GPS-2F卫星在轨飞行示意图

2013年，日本进一步推动“准天顶卫星系统”（QZSS）建设，日本政府在3月分别向三菱电机公司和NEC公司授出QZSS的后续合同。其中，三菱电机公司负责研制3颗卫星，包括1颗GEO卫星和2颗“准天顶卫星”（QZS）；NEC公司、三菱电机公司及其他公司联合建造QZSS地面控制系统。

2013年7月，印度成功发射首颗区域导航卫星IRNSS－1A，该卫星已部署在倾角为29°的倾斜地球同步轨道。IRNSS的空间段由7颗卫星组成，包括5颗工作卫星和2颗备份卫星。印度计划于2016年完成7颗卫星组成IRNSS的部署，系统进入运行阶段后，水平定位精度优于20m。随着IRNSS与QZSS的发展部署，亚洲、太平洋地区的卫星导航服务竞争更趋激烈。

军用成像卫星

2013年，国外军用对地观测卫星共进行6次发射，成功发射7颗卫星，截至2013年底，有93颗军用对地观测卫星在轨运行。从发射数量和在轨数量来看，目前美国仍然处于世界领先地位，军用对地观测卫星在轨数量最多，卫星类型最全面，而且发射新卫星实现更新换代。其他国家或地区也在加紧部署，补网加强，升级换代，跻身于世界航天大国行列。

2013年8月28日，美国发射了1颗锁眼－12（KH－12）卫星，这颗卫星是在“未来成像体系”（FIA）光学部分取消后，美国国家侦察局（NRO）被迫选择洛马公司再建造的第2颗KH－12卫星，第1颗卫星于2011年发射。未来，美国后续光学成像侦察系统发展未知。2013年12月6日，美国发射了第3颗FIA雷达卫星，未来将完全取代“长曲棍球”（Lacrosse）卫星。与Lacrosse卫星相比，FIA雷达卫星改用逆行轨道（轨道倾角为123°），轨道高度提高了约450km，达到1100km，体积仅相当于Lacrosse卫星的1/3，不足5000kg，分辨率更高。美国现役在轨工作的3颗Lacrosse卫星（分辨率0.3m）均已超期服役，为了节省预算开支，NRO决定关闭对在轨工作Lacrosse卫星的测控，有重大紧急事件除外。这标志着未来美国将过渡到全面发展FIA雷达卫星系统的阶段。

俄罗斯军用对地观测卫星在2013年取得重要突破。2013年6月7日，俄罗斯发射了1颗角色－2（Persona－2）光学成像侦察卫星，标志着俄罗斯对发展传输型光学成像侦察卫星的又一次尝试，使得俄罗斯的光学成像侦察能力得到一定程度上的补充。Persona卫星是基于资源－DK（Resurs－DK）卫星进行建造，设计寿命7年，全色分辨率达0.33m。2013年6月27日，俄罗斯发射首颗秃鹰－E1（Kondor－E1）军用成像侦察小卫星，在一定程度上增强了俄罗斯的雷达成像侦察能力。Kondor－E1卫星设计寿命5年，星上带有S频段合成孔径雷达，幅宽10km，最高分辨率达1m。

日本在积极发射补充在轨军用对地观测卫星能力的同时，提出发展综合观测体系，实现区域持续监视能力。近年来，钓鱼岛争端持续升温，日本政府于2013年5月提出将发展新的低轨综合观测星座，通过光学与星载合成孔径雷达（SAR）结合，太阳同步轨道（SSO）与倾斜轨道组合，实现热点地区持续监视，特别是日本海上运输线的持续监视。该星座由5颗光学和4颗SAR卫星组网。光学侦察卫星将采用全色、多光谱、高光谱综合观测手段，高分辨率与宽幅宽相结合配置，实现每天数次重访，具体包括2颗0.8m分辨率、50km幅宽光学成像卫星；2颗0.5m分辨率、10km幅宽高分辨率光学成像卫星；1颗30m分辨率、30km幅宽红外高光谱成像卫星。雷达侦察卫星采用中倾角和SSO结合，实现高频度观测全球热点地区的海上战略要道，具体包括2颗1m分辨率高分辨率雷达卫星和2颗46°倾角的海洋监视雷达卫星。

加拿大Sapphire军用卫星

导弹预警监视卫星

2013年全球预警监视卫星共进行3次发射，成功发射4颗卫星，其中美国发射导弹预警卫星和空间目标监视卫星各1颗，加拿大发射2颗空间目标监视卫星。截至2013年底，全球共有22颗预警监视卫星在轨运行。

2013年2月25日，加拿大“蓝宝石”（Sapphire）卫星和“近地空间目标监视卫星”（NEOSSat）一同升空，用于探测跟踪太阳系内的小行星、彗星，以及监视地球高轨卫星。加拿大是北美防空联合司令部（NORAD）的成员，在境内运行着美国空间监视网络的3座观测设施，此次与美国在空间态势感知领域的合作进一步拓展。NEOSSat和Sapphire卫星在轨探测的空间目标数据都将融入美国空军空间监视网（SSN），提升高轨空间目标监视能力，支持空间目标编目数据库更新和维护，提升空间系统运行安全性。

2013年3月19日，美国第2颗“天基红外系统”地球同步轨道（SBIRS GEO－2）卫星发射升空。11月，SBIRS GEO－2卫星提前完成在轨测试，投入运行，使在轨工作的SBIRS GEO卫星数量增加到2颗，加上4颗“国防支援计划”（DSP）卫星，使现役GEO导弹预警卫星的规模达到20年来的顶峰。即使保守地将单颗GEO导弹预警卫星的有效覆盖区域设定为地球75°（S）～75°（N）、纬度跨度150°之内的区域，6颗卫星也足以实现该区域的全天时覆盖，并且对亚洲大陆、大西洋、太平洋等重点区域可实现双重甚至三重覆盖观测，可对该区域发射的导弹进行立体探测，提供及时、精确的早期预警情报信息。此外，美国在大椭圆轨道（HEO）部署的2个“天基红外系统”（SBIRS）探测载荷与GEO卫星形成了有效补充，加强了对北极附近高纬度地区的探测预警能力，实现了全球无缝覆盖探测。

2013年11月20日，美国用于星历精调的天基望远镜－B（STARE－B）卫星发射入轨，积极探索低成本纳卫星星座用于高低轨空间目标监视的可行性和有效性。STARE卫星采用3U立方体架构，采用波音公司建造的集群－2（C2B）卫星平台，该平台使用了反作用轮，以保证成像所需的较高指向精度。卫星有效载荷为劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）研制的改进型光学成像系统，尺寸约为1.5U，由一台修正反光卡塞格林望远镜及CMOS探测器组成，用于捕获小型空间目标的图像。在狭小空间内，STARE光学成像载荷可获得最小畸变的宽视场（2.08°×1.67°），可探测轨道高度200～1000km、尺寸大于10cm的空间目标。探测器采用视频级Cypress IBIS5-B-1300 CMOS探测器，像元数量1024×1024，像元尺寸6.7μm，成像曝光时间1s，空间目标定位精度从当前地面观测系统的优于10000m提高到优于100m，从而实现碰撞虚警率减小99%的目标。

3 整体发展趋势

军事航天能力将进一步向更多国家扩散

目前，军事航天领域依然处于美国一家独大、俄罗斯和欧洲紧随其后的格局，强弱局势分明。随着日本、印度、以色列等新兴航天国家的发展，越来越多的国家将拥有军事航天系统，未来军事航天能力格局也将向多元化方向发展。例如，以阿联酋、以色列和巴西等国为代表的其他国家则通过军民两用的形式发展军用通信卫星系统；以澳大利亚、加拿大和卢森堡等国为代表的具有共同军事利益的国家，通过国际合作的方式获得军用卫星通信能力。可以预见，未来随着航天技术的进步与应用的深化，将会有越来越多的国家获得并依赖军事航天能力。

体系弹性与系统安全性将成为未来发展主题

随着拥有军事航天能力国家的增多，空间将变得更加拥挤且富有对抗性。军事作战对航天系统依赖性的增加也将进一步凸显出军用卫星系统的脆弱性，军用卫星系统将会面临物理攻击、电磁干扰和网络攻击等多种威胁。因此，系统鲁棒性和安全性问题将会日益突出。

目前，美军已经提出体系弹性的概念，开展了初步的研究。在军用通信卫星领域，未来将更加注重能力的多样化和分散化，充分利用有效载荷搭载、商业容量租用等方式获得分布式能力。在导航卫星领域，对抗环境下的卫星导航能力成为发展重点，美国GPS系统已经拥有抗干扰能力更强的军用M码、自主导航和星上信号功率可调等导航战能力，正在发展新一代高速星间星地链路、点波束等导航战能力；俄罗斯正在发展星间链路和自主导航能力。

军商进一步融合，产业公司将发挥更大作用

在军事航天预算普遍削减的背景下，产业界的作用得到凸显，从卫星制造到系统部署，从服务订购到有效载荷搭载，产业界的身影处处可见。例如在军事通信领域，商业运营商瞄准政府和军方用户，拓展在轨容量，提供定制型服务。阿斯特留姆公司在运营英国Skynet－5卫星系统的基础上采购Yahsat卫星、阿尼克－G1（Anik－G1）卫星的军用容量，实现了全球覆盖，可灵活满足全球范围内军用卫星通信需求。

此外，随着通信卫星技术的进步，商业卫星与军用卫星的界线进一步模糊。首先，在频段分布上，从UHF到Ka频段，几乎都同时部署有军用和商业卫星系统；其次，军用载荷搭载商业卫星、商业通信卫星运营商的卫星搭载X和Ka等军用频段载荷，使得军用卫星与商业卫星越来越难以区分，同时也催生了诸多面向军事用户的定制化卫星通信服务。继美国和西班牙的XTAR公司之后，国际移动卫星（INMARSAT）公司在研制第5代卫星之初就行了特殊的规划，其选用的频段使得系统可以与美国的WGS和法意的“雅典娜-法意军民两用卫星系统”（Athena-FIDUS）相互补。欧洲通信卫星（EUTELSAT）公司更是计划在未来商业通信卫星上采用抗干扰技术。未来，产业公司将在政府的扶持和引导下，在军用卫星通信领域发挥更大的作用。