欧洲军用通信卫星发展研究（上）

朱贵伟 （北京空间科技信息研究所）

欧洲军用通信卫星发展研究（上）

Development of European Military Communication Satellites（Ⅰ）

朱贵伟 （北京空间科技信息研究所）

世界军用通信卫星发展集中在美国、俄罗斯与欧洲3个国家和地区，由于发展历史、军事需求、经济基础等各方面原因，三者的发展各有各的特点，也各有其独特的发展途径。其中，欧洲军用通信卫星的发展历史较早，但需求相对有限，而且参与国家较多，英国、法国、意大利、德国和西班牙是欧洲军用通信卫星发展的主力军。但近年来，北欧和东欧许多国家在军事信息化潮流下开始发展军用卫星通信能力，无论是从需求、应用水平还是技术基础能力等方面来看，参与欧洲军用通信卫星发展路线与发展方向的角力因素较多，且较为复杂，但同时也有较高的研究价值和参考意义。

1 引言

当前，国外军用通信卫星领域的发展呈现出美国独大，俄罗斯与欧洲并列，以色列、澳大利亚、日本等国跟随的发展格局。其中，美、俄、欧三强的发展和走势在一定程度上会影响全球军用通信卫星的格局，并引领全球军用通信卫星的发展方向。从在轨卫星规模、卫星技术水平和应用水平上来看，美国、俄罗斯与欧洲各有特色。

美国军事和经济利益遍布全球，其军用通信卫星作为军事力量全球存在的重要支撑性和基础设施，具有全球常态化覆盖和关键与热点地区多重覆盖的需求。因此，美国采取了地球静止轨道（GEO）军用通信卫星保障全球常态化覆盖，同时借助商业卫星和盟国卫星为补充的方式，实现全球多重覆盖、关键地区和热点地区增量覆盖。

俄罗斯作为传统军事航天大国，军用通信卫星是其优势领域之一。考虑到其地处高纬度地区，卫星系统建设也以低轨星座为主。此外，俄罗斯卫星有效载荷研制水平相对不高，导致其在轨卫星数量虽然多，但是卫星能力与技术水平不高。

欧洲军用通信卫星在轨数量虽然不多，但均运行在GEO轨道，且采用了抗干扰等多项先进的技术手段。此外，由于积极参与联合国和北约的军事行动与维和行动，装备了陆基、舰载等多种卫星通信终端，整体的性能指标与应用水平相对较高。而且，受其多国联合的政治与军事特点影响，欧洲军用通信卫星在建设方式与发展思路方面具有独特的特点，在国际合作、公私合营等方面具有开创性的创新实践。因此，欧洲军用通信卫星的发展具有特殊的研究价值。

欧洲自20世纪60年代开始发展军用通信卫星，简单来讲，其发展经历了3个阶段：第一个阶段是在美国的支持下发展“纳托”（NATO）军用通信卫星；第二个阶段是20世纪80年代至90年代初，希望寻求独立于美国之外的自主能力；第三个阶段是20世纪90年代中期至今，在各自发展的基础上寻求欧洲范围内的统一与合作。

2 发展现状

从整体发展现状上来看，欧洲军用通信卫星处于系统建设独立分散、小规模国际合作，卫星军事应用不断深入和扩散、参与国家众多的局面。首先，在卫星建设方面，目前拥有在轨军用通信卫星的国家分别是英国、法国、德国、意大利和西班牙等老牌大国，共计拥有16颗卫星。其次，从军用卫星通信应用的角度来看，除上述5个国家外，丹麦、卢森堡、荷兰、挪威、波兰、保加利亚、比利时、克罗地亚等10余个国家也通过国际合作、商业租用等方式获得军用卫星通信能力。其中，卢森堡与挪威近期也透露出发展专用卫星的计划。

此外，虽然欧洲在发展军用通信卫星初期曾借助美国和北约的力量，并曾使用过美国和北约的军用通信卫星，但是，欧洲各国的发展计划与北约和美国是独立的，以满足自身的需求为主。尽管如此，由于欧洲、美国、北约是军事同盟，共同参加军事行动，因此相互之间又存在着千丝万缕的联系，从而欧洲军用通信卫星在设计、互兼容性等方面会受到北约和美国的影响，但是这不影响我们将欧洲作为独立的系统来看待。

英国通过公私合营方式构建欧洲最强的军用卫星通信能力

早在1966年，英国就计划部署军用通信卫星系统，最初的目的是建立本土与其遍布全球的部队间的通信连接。即使从亚洲和中东部分地区撤军，但英国仍需要在其本土总部与海上舰船和全球基地间建立稳定的通信连接，提供战略和战术级的保密电话、电报及传真服务。此外，英国参与美国及北约领导的军事行动以及其军队的网络中心战，是其军用通信卫星系统发展的主要需求驱动力。

英国军队的信息化建设以其核心通信网络为基础，要求建立覆盖本土和全球的广域互联网络，通过卫星、高频、固定网络等多种手段，最终实现统一的、无缝的、端到端全球指令信息系统，而卫星通信则是其远程通信的重要手段。截至2016年11月底，英国共计拥有7颗通信卫星在轨运行，基本可覆盖全球，提供特高频（UHF）和超高频（SHF）卫星通信服务。

受预算紧缩限制和国际合作失败的影响，英国选择公私合营的方式发展第五代“天网”（Skynet）军用通信卫星系统，由范例公司（Paradigm）负责整个系统的采购、运行和管理。英国国防部作为长期固定用户，享有最低保障的容量使用权力，而剩余容量可在英国允许的情况下向第三方国家销售。英国自2007年开始发射第五代“天网”卫星，至2012年底共计成功发射4颗。在轨7颗卫星分布在34°（W）～97°（E），基本上实现了全球覆盖。与第四代“天网”卫星相比，第五代“天网”卫星在质量、功率和寿命等方面大幅提升。更重要的是，有效载荷的通信容量、灵活性、支持小型终端方面有了大幅提升。在天网－5卫星研制之初，英国国防部提出了多项具体的要求，例如：数据速率要达到8Mbit/s以上，支持终端口径60cm，卫星满足灵活性、可重构性和容量要求，卫星轨位可以在轨调整等。

作为军事专用通信卫星，天网－5卫星针对军事需求进行了特殊的加强。例如，采用有源接收阵天线，可根据用户需求调整波束形状与指向，并具备一定的抗干扰能力；采用保密指令与遥测系统，卫星控制更加安全可靠；此外，还进行了抗核加固与激光防护。

英国第四代与第五代“天网”卫星性能比较

在卫星通信终端方面，英国已成功部署65部战术终端，并在36艘舰艇上安装了卫星通信装备。其中，已部署6部REACHER大型终端，最高数据传输速率可达8Mbit/s，配备4.5m口径天线，需2人配合进行安装、运行和拆卸；已部署36部REACHER中型终端，最高数据传输速率为2Mbit/s，配备2.4m口径天线，需2人配合进行安装、运行和拆卸；已部署2部REACER RM终端，最高数据传输速率为2Mbit/s，配备2.4m口径天线，需6人配合进行安装、运行和拆卸；已部署21部TALON小型便携式终端，1.9m口径天线，典型速率256kbit/s，在作战初期提供指挥控制通信。在海军方面，已有38艘舰艇升级了SCOT－5终端，36艘舰艇安装海事基带设备。

法国在保障本国通信的基础上开展有限的国际合作

卫星通信已经成为法国“网络中心化”军用信息网络的核心组成部分，法国军队在境外的所有行动都需要卫星通信的支持。依靠军用通信卫星系统，法国将本土与前向的通信网络连接起来，构成一体化端到端的网络，提供指挥控制、情报与后勤服务，支持前线地面战术网络和海军舰载信息网络的互联。

目前，法国军用通信卫星体系由三部分构成，即军用的锡拉库斯－3（Syracuse－3）、锡克拉－2（Sicral－2，全称为意大利保密通信和告警系统－2，意法合作项目）卫星系统、军民两用的“雅典娜-费多思”（Athena-Fidus，全称“雅典娜-法意军民两用卫星系统”）卫星系统和商业卫星系统。其中，军用系统主要采用UHF、X频段和极高频（EHF），目前在轨卫星2颗，外加1颗与意大利合作的卫星。这些卫星支持法国在锡拉库斯－3计划下部署的军用卫星通信终端装备，以路基为主，同时在舰船与潜艇上也部署了一定的装备。商业卫星则包括L、C、Ku和Ka等多频段通信卫星，通过“延长、投送和战场额外容量”（COMCEPT）计划下部署的卫星终端提供服务。而军民两用系统主要为Ka频段，同时支持锡拉库斯－3和“延长、投送和战场额外容量”计划下部署的军用终端装备。

在空间段方面，由于开始启用专用卫星，法国军用卫星通信能力大幅提升。锡拉库斯－3卫星单星搭载9台40MHz带宽的SHF频段转发器和6台40MHz带宽的EHF频段转发器，SHF频段可形成4个点波束、1个全球波束和1个法国区域波束，EHF频段可形成2个点波束和1个全球波束。在容量提升方面，转发器功率提升10倍、转发器数量提升2倍、总吞吐量提升10倍、用户终端数量提升4倍；在提供服务方面，可支持军队内部互联网、保密话音和数据，以及视频会议服务。此外，星上采用先进的透明处理技术，可对接收信号进行划分，每台转发器最多可形成8个子信道灵活进行交换，子信道带宽可在1.2～40MHz之间调整。

在地面段方面，法国已经部署了9个大型锚定站，天线口径为2.4～18m，主要工作在X和Ku频段。地面战术移动通信终端已部署540套，包括P、V、THD、ML、TRIBANDES等系列终端。其中30%采用X和Ku频段，天线口径为0.8～4.5m，支持便携式、运输式和车载等多种型号，单个终端最多可支持16条链路，单链路通量为19kbit/s～5Mbit/s。海军的海面舰艇与潜艇共计部署45套终端，包括N、NL和SM等系列。其中50%采用X和C频段，天线口径为0.4～2.6m，单个终端最多可支持6条链路，单链路通量为19kbit/s～5Mbit/s。

德国起步较晚，通过运管外包构建独立的军用卫星通信能力

德国在欧洲国家中发展军用通信卫星相对较晚，在1993年索马里军事行动中开始使用卫星通信，当时仅部署了少数几套地面终端，并且租用他国卫星容量进行通信。在1996年巴尔干半岛军事行动中，地面终端数量有所增加，并且首次在其境内安装军用专用锚定站，具备了网络管理与控制能力。在随后的行动中，德国更加重视网络中心化能力的建设，军用通信卫星作用日益突出。

德国SATCOMBw计划分两个阶段实施，第一阶段始于2002年，由ND卫星通信防务公司（ND Satcom）提供一整套终端和服务，包括工作在C、X和Ku频段的2个锚定站、26台用于军用指挥控制的运输式终端（128kbit/s）、16台运输式三频段终端（6Mbit/s）、1个用于网络规划系统控制与监控的中央加密网络管理系统，并且负责传统终端的集成以及培训与后勤支持。第二阶段主要是对网络进行拓展，包括在德国建立第三个锚定站，并提供两类不同型号的用户站。该用户站与“纳托”标准相兼容，用于为局部地区移动和固定数据网络提供远程接入能力，可传输互联网、数据和视频等业务。

目前，德国可使用6颗卫星UHF、C、X和Ku频段的容量，其中包括2颗分别位于13°（E）和63°（E）的军用卫星、2颗分别位于27.5°（W）和66°（E）的C频段商业租用卫星，以及2颗分别位于34.5°（W）和66°（E）的Ku频段商业租用卫星。其军用专用通信卫星均为透明转发体制，单星携带5台UHF频段转发器（25kHz带宽）和4台SHF频段转发器。

在地面站方面，德国共计部署了超过500台C、X和Ku频段地面终端，超过200台UHF频段卫星移动通信终端，以及超过2500部支持“国际移动卫星”（Inmarsat）和“铱”（Iridium）卫星的无线电终端。

在系统发展过程中，德国采取了与英国相似的方式，即军用通信卫星系统的建设和运行引入了私营企业。但与英国不同的是，德国拥有卫星的所有权和控制权，只不过将卫星的采办和运管交由商业公司负责。

意大利以网络中心战为动力，推动军用通信卫星能力发展

意大利于1996年启动“锡克拉”计划，预算约为4.6亿欧元，包括2颗卫星的研制与发射、维尼亚·迪瓦莱地面控制中心的建设，以及107部固定和移动式通信终端。“锡克拉”是意大利第一个专用军用卫星系统，同时也是欧洲第一个采用EHF频段的军用通信卫星系统，提供战略和战术卫星通信服务，支持国防作战、维和行动、应急救灾、人道主义援助等任务。

综合来看，意大利军用通信卫星系统配合网络中心战建设，将整个系统分成空间段和地面段两大部分，空间段目前包括4颗卫星，分别为锡克拉－1A、1B、2和“雅典娜-费多思”，地面段包括网络和运管中心、各类通信终端以及综合后勤支持系统三大部分。

意大利最新的锡克拉－2于2015年4月发射。卫星采用空间客车－4000B2（Spacebus－4000B2）平台，仅携带UHF和SHF有效载荷，未搭载EHF有效载荷，载荷的总质量为700kg，总功率5kW。其中，UHF有效载荷可提供15路信道，带宽为25kHz，通过东西两侧的平面天线来提供覆盖；SHF有效载荷为10台转发器，带宽为40MHz，通过对地面6副小口径反射面天线提供覆盖。整体来看，UHF有效载荷中，意大利拥有14台、法国拥有1台；而SHF有效载荷则可以分成两部分，意大利和法国各占5台。此外，锡克拉－2还配备标准S频段测控和EHF/Ka频段抗干扰测控链路。

意大利在发展锡克拉－2之初，主要目的是维持在轨军用卫星通信能力，在SHF有效载荷方面提出了3个要求：一是覆盖灵活性，要求有6个灵活机动的波束；二是频率灵活性，要求上下行链路的带宽和频率计划可以调整；三是功率灵活性，要求6个独立波束的等效全向辐射功率（EIRP）可以调整。在此需求下，锡克拉－2的SHF有效载荷主要通过多波束可切换天线（MBSA）、数字信道化处理器和多端口放大器（MPA）3项技术分别实现。

西班牙军用通信需求有限，维持有限的军用卫星通信能力

西班牙对于军用卫星通信的需求相对有限，自发展之初就采用军民两用的方式建设军用通信卫星系统。20世纪90年代，西班牙在西班牙卫星－1A和1B（Hispasat－1A和1B）上搭载了3台X频段转发器，为本土总部与海外部队间建立卫星通信连接，而这2颗卫星也成为西班牙的第一代军用通信卫星。1993年，劳拉西部开发实验室（LWDL）在马德里安装了一部卫星通信终端，为本土与波斯尼亚间建立了12条话音/数据链路，成为西班牙军方首次使用军用卫星通信。

进入21世纪以后，西班牙通过商业公司与美国的合作，发展了2颗专门面向军用市场的X和Ka频段商业通信卫星—“西班牙星”（Spainsat）和“X星”（XTAR）。而西班牙国防部在卫星上拥有专用的转发器，同样也是采用了军民两用的发展方式。

其中，“西班牙卫星”归西班牙所有，而星上X和Ka频段转发器也是专为西班牙国防部预留。该卫星定位于30°（W），覆盖南北美洲、大西洋、欧洲和非洲。星上X频段天线可形成2个全球波束、2个固定的战场波束和5个宽度为4.5°的可控战场波束。

其他国家以国际合作和商业租用为主

除上述几个国家外，欧洲其他国家目前尚不拥有自己独立专用的军用通信卫星系统。这些国家通过参与北约或联合国的军事行动，对军用卫星通信也存在一定的需求，主要通过国际合作和商业容量租用等方式来实现。

欧洲部分国家军用卫星通信容量使用情况

例如，荷兰军事战略中称，“诸如海洋、陆地、天空等传统竞争领域现已扩展，还包括信息和空间。对天基资产的依赖性要求我们具备进入和使用空间的能力。然而，独立拥有空间资产在目前的预算环境下是不允许的，但是可以通过国际合作的方式来实现。进入和使用空间对我们的军事作战至关重要。”

对于国际合作，典型的案例为其与美国在“宽带全球卫星通信”卫星项目上的合作，包括卢森堡、荷兰、丹麦等国。这3个国家与加拿大和新西兰一起，共同出资研制宽带全球卫星通信－9，以获得整个“宽带全球卫星通信”星座的使用权，可使用的资源按其出资比例计算。此外，北约也通过专门计划，从英、法、意等国获取容量。

对于商业容量租用，欧洲各国广泛通过自主采购和联合采购[欧洲防务局（EDA）的ESCPC计划]来租用商业卫星容量。（未完待续）

陆征/本文编辑