美新一代军用通信卫星在轨能力及发展趋势分析（下）

+ 方志英

美新一代军用通信卫星在轨能力及发展趋势分析（下）

+ 方志英

二、美国新一代军用通信卫星

5.快速响应——“战术星”

（1）“战术星”空间在轨及部署情况

“战术星”（TacSat）系列卫星是美国国防部“作战响应空间”（ORS）计划下发展的技术试验卫星，旨在利用小卫星开展一系列技术演示验证，更好地认识和理解响应空间技术实现的可行性。该TacSat可为推动作战响应空间从体系设计向工程研制和能力部署转化提供重要支持。TacSat系列卫星现在轨共计2颗，分别为TacSat-4、TacSat-6，表6列出了每颗TacSat的具体发射时间。

表6　TacSat发射一览表

（2）TacSat通信能力分析

TacSat-4由美国海军研究实验室负责，卫星质量约450kg，设计工作寿命1年，采用轨道高度700km/12050km、轨道倾角63.4度的椭圆轨道。该卫星采用快速响应标准化平台，平台质量270kg，采用三轴稳定控制方式，功率1kw。TacSat-4卫星有效载荷主要为UHF频段通信载荷，提供动中通、数据渗漏和跟踪系统等业务。其动中通功能通过UHF频段提供移动卫星通信，支持美国“特高频后续星”（UFO）卫星和移动用户目标系统卫星的通信终端；其跟踪系统可支持目前的美军跟踪系统服务水平较差的区域，收集UHF频段设备的跟踪数据；其数据渗漏主要用于采集海军浮标收集的数据，并传送回处理站。

由美国空军研究实验室研制的TacSat-6，除了用于验证纳卫星通信能力外，其他任务细节目前还不明。

（3）TacSat未来发展计划

从Tacsat计划的发展和作战需求之间的关系来看，Tacsat在达到提供战术行动所需要的空间信息支援能力方面还面临着诸多矛盾。Tacsat运行轨道为低地球轨道（LEO），不能实现地球上某特定区域的全天时覆盖。Tacsat要达到战术行动要求，只能以形成星座的方式来实现作战区域的持久性覆盖，而这势必会提高发射运行成本。要达到对全球性的覆盖，每年所需的费用高达24亿，大大超过2007年《国防授权法案》对Tacsat卫星6000万的成本限制。虽然美军“作战响应空间”的发展存在较大的不确定性，但与之相关的项目仍处于不断发展之中。而Tacsat作为“作战响应空间”中用来演示验证侦察和通信等战术应用的试验卫星，其任务已基本完成。由于其不能适应相关的战术支援任务和日益增长的军费需求，因此，Tacsat系列卫星未来的发展前景并不明朗。

三、美国军用通信卫星的未来发展趋势

随着拥有军事卫星通信能力国家的增多，空间将变得更加拥挤且更富有对抗性。军事作战对卫星通信能力依赖性的增加也将进一步凸显出军事通信卫星系统的脆弱性。未来，军事通信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。空间环境的拥挤和电磁环境的对抗性挑战迫使美国开始考虑未来军事通信卫星的转型，未来军事通信卫星系统将同时兼顾能力、经济性和服务连续性。目前，美军已经提出体系弹性的概念，并开展了初步的研究。

1.减少卫星载荷集成度，发展分布式体系结构

美国是卫星大国，其卫星的技术程度、使用效能和在轨数量均远远超越其他国家，随之而来的是美国对卫星的依赖程度也日益加深。卫星的防护能力成为了美国下一步卫星发展的重点课题。通常情况下，核辐射加固、数据加密、交叉、跳频扩频，以及卫星交叉链路均为卫星上的防御手段，但这种加固自身的防御手段将会大幅度增加军事卫星通信系统的成本，因为这种手段需要更大的卫星平台或更小的有效载荷，以弥补附加的尺寸、重量和功率。

在分布式体系结构中，将现役卫星功能分布在多颗小卫星上，减少现役卫星载荷集成化程度，这使每颗小卫星有效载荷更小，功能也相应减少，但理论上单颗小卫星的成本将降低。尽管火箭发射和卫星平台成本使星座的总成本增加，但分布式星座由于需要采购更多相同卫星，成本反而会得到有效控制。分布式体系结构将使系统具备抵消因单颗卫星损失造成的影响，因为每颗卫星只承担总能力中的一小部分。这将使对手的计划变得复杂，因为对手要达到相同效果需要瞄准更多的卫星。同时，虽然攻击方具有反卫星成本优势，但其也不敢贸然升级一场大规模的空间攻击，否则被击毁的卫星将产生大量的空间碎片，从而造成长期的全球影响。

2.军民进一步融合，产业公司将发挥更大作用

随着无人机以及21世纪其他新型情报、监视和侦察能力技术的广泛使用，作战人员对组网通信，无论是视频还是音频的依赖也在与日俱增。组网能力正在越来越多地依赖卫星通信。这一现象对于美国来说更加明显，因为美国军队部署在世界各地，有些驻扎地区几乎没有本地通信基础设施，只能依靠卫星通信。因此，就投资而言，在全球军事卫星通信设备的总投资中，美国占了近50%。在军事航天预算普遍削减的背景下，美军需要并利用商业通信设施来满足军事需求。实际上，美军的低轨通信就是依靠商业铱星、全球星进行保障的。

此外，随着通信卫星技术的进步，商业卫星与军事卫星的界线进一步模糊。首先，在频段分布上，从UHF频段一直到Ka频段，几乎都同时部署有军事和商业卫星系统；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等军事频段载荷，使得军事卫星与商业卫星越来越难以区分，同时也催生了诸多向军事用户的定制化卫星服务。继美国和西班牙的XTAR公司之后，Inmarsat公司在研制第5代卫星之初就进行了特殊的规划，其选用的频段使得系统可以与美国的WGS和法国/意大利的Athena-FIDUS卫星系统互补。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，在军事卫星通信领域发挥更大的作用。

3.推行盟国共享、风险共担战略

美国新一代通信卫星有向国际合作发展的趋势，即为特定载荷寻找盟国卫星平台搭载，或者美国与其盟国共同出资，共同拥有卫星的所有权和使用权。这就使得敌对国在攻击寄宿载荷（无论是物理、电子或网络攻击）时实际上就是在攻击军事通信卫星网络中的所有合作国家，因而带来了危机升级的风险。以这种卫星资源共享、风险共担的策略将会是美国新的下一代卫星的发展趋势。

美国WGS系统目前所处的发展第三阶段就包含了国际合作这一项，WGS-6与正在研制的WGS-9卫星均是与盟国合作研制并使用的卫星。同时，在美国重返亚太战略中，与日本、韩国和澳大利亚盟国也展开了多方面的交流合作，其中一项就是将在盟国一颗或多颗卫星上搭载AEHF载荷，使日、韩、澳三国拥有全球AEHF星座的有限使用权。这不仅将提高盟军与美军的联合作战互操作能力，使其可以比自己部署相同能力低得多的成本接入WGS与AEHF星座，同时也大大增加了对手反卫星的复杂性。