欧洲“政府卫星通信”计划发展模式
2020-07-20付郁北京空间科技信息研究所
付郁(北京空间科技信息研究所)
“政府卫星通信”(GOVSATCOM)计划是欧洲防务局(EDA)发起的卫星通信能力共享共建计划,旨在整合并满足欧洲各国军方在执行军事任务、政府民用部门在边界监视和应急救灾等行动中共同的卫星通信需求。
1 欧洲现有通信能力差距
欧盟(EU)把GOVSATCOM计划涉及的各类用户在执行任务时所遇到的风险与问题展开分析,形成了问题树。全部问题可以分解为三个方面,包括供需分散、不能满足紧急安全需求,以及快速变化的环境。
一是供需分散问题突出,导致采办成本高、应用效率低。意大利、法国、德国、英国等欧盟国家目前拥有或正在建设完全由政府控制的军事或军民两用通信卫星系统。但是,政府卫星往往无法被另一个国家的安全部门使用,这就导致在现有模式下,一些成员国安全部门无法通过国家之间的能力共享获得所需的安全卫星通信能力,而拥有政府通信卫星系统的成员国则面临着高昂的投资成本,却缺乏足够手段提高投资回报比。在需求端,欧盟安全部门的需求非常分散,这导致对那些需求和资源有限的安全部门而言,获得商业卫星通信容量和服务的合同成本十分高昂。
二是紧急安全需求难以预测,既有能力响应速度和安全等级存在不足。对欧盟所有的安全部门而言,在不可预测情况下确保获得并能够使用足够的容量至关重要。例如在重大森林火灾或地震等危机情境下,地面光纤和信号塔都将失效,卫星通信是最有效的解决方案,但目前大多数欧盟成员国以及欧盟的一些部门并不具备这种能力。欧洲GOVSATCOM计划的一些用户需要确保一定程度的信息安全,例如欧盟代表团或成员国大使利用通信卫星传输的信息需要确保保密、完整、不丢失和真实。目前,欧盟用户遭遇的信息安全问题主要包括重要卫星通信系统遭受赛博攻击、敏感数据和信息被截取、通信链路被窃听等。
三是安全环境和技术形态快速变化,需要与时俱进的卫星通信服务。近些年欧盟面临的政治和安全环境发生巨大变化,特别是欧盟内外部威胁的起源、特点和激烈程度的变化尤为明显。在此情况下,欧盟安全部门更加强调卫星通信能力和服务的可持续性和安全性。同时,卫星通信技术的快速发展,需要GOVSATCOM系统及其使用方式在寿命周期内要快速适应不断变化的威胁以及新技术发展。
2 GOVSATCOM发展模式
欧盟GOVSATCOM能力需求问题树
欧洲针对GOVSATCOM计划提出了5种发展模式。同时考虑到欧盟航天发展的需求,以及现有系统的未来发展方向,以2025年为分界线,展开为两个时间段进行分析:第一阶段到2025年,假设欧盟成员国既有的空间基础设施维持不变;第二阶段则是2025年以后,假设欧盟成员国既有的空间基础设施进入寿命末期,开启更新换代。
基线情景
基线情景是指欧盟目前的卫星通信发展情况,主要是在政府用户需求端没有进行需求整合,卫星通信能力供应端没有进行能力整合。基线情景下,分散需求整合、安全要求协调,以及军民协同和欧盟及成员国之间的协同等问题都无法解决,而且,随着未来需求不断增长,以及同时存在的区域不稳定性、赛博攻击和混合威胁不断增加,欧盟安全用户使用卫星通信能力的风险也随之增加。商业卫星通信服务商虽然面向全球市场提供商业服务,但其更倾向于优先满足主流商业电视广播公司的订单需求或者美国国防部等大用户的大额订单需求,欧盟由于需求分散则导致欧盟用户无法获得有效的专用解决方案。目前看,欧盟一些国家已经在使用美国宽带全球卫星通信系统(WGS)以满足其能力需求,如果保持当前基线情景,这一趋势将更加明显。
商业主导模式
商业主导模式下,GOVSATCOM计划对欧盟及其成员国的需求进行统筹考虑,由经过认证的商业运营商提供卫星通信服务。需求整合按照服务类别展开,欧洲对外行动服务组织(EEAS)、欧洲防务局、欧洲海事安全局(EMSA)、欧盟边境与海岸警卫局(FRONTEX)等欧盟职能部门负责协调,每个服务类别都需要建立必要的行动、安全以及认证需求。该模式要求建立欧盟GOVSATCOM调度中心,主要职责是管理用户需求,确保商业服务提供商在合同安排下向授权用户提供服务;执行和监管安全需求和程序正确应用;记录商业卫星通信服务使用情况,在用户付费模式下计费,或在联盟付费模式下,确保服务使用情况与共享协议一致。
政府主导模式
与商业主导模式相比,政府主导模式的相似之处是需求整合,即同样整合欧盟及成员国,以及军用和民用需求,并按照服务类别定义行动和安全要求。但该模式的卫星通信能力由欧盟成员国的政府卫星提供。使用欧盟成员国政府卫星提供商业服务或在卫星制造过程发挥作用的工业界参与者需要经过安全认证。这种模式下,GOVSATCOM调度中心承担的功能与商业主导模式基本相似,唯一的不同是需要与欧盟成员国卫星运营部门,而非商业运营商进行连接。该种模式下,欧盟成员国在预见到未来需求,并且有充足预算时,将投资完成后续系统更新或能力填隙。
公私合作模式
公私合作模式(PPP)统筹使用政府卫星系统和商业卫星系统的能力。第一阶段(2025年前)的卫星通信能力由商业运营商和欧盟成员国联合提供。欧盟GOVSATCOM调度中心需要承担商业主导模式和政府主导模式所涉及的全部功能,并高效率地处理多个用户,以及多个公共和商业容量和服务供应商之间的关系。
发展到第二阶段(2025年以后),空间系统更新或能力填隙的基础设施投资由欧盟成员国和参与GOVSATCOM计划的商业公司承担。只有在欧盟成员国和商业公司投资不够时,欧盟才会承担一部分投资,建设“联合卫星”,但更多的时候会优先考虑以公私合作模式搭载GOVSATCOM有效载荷。在这种模式下,欧盟只负责承担部分资金,商业公司将负责卫星及有效载荷的研发、采购和运营。同时,欧盟确保能够获得相应比例的卫星通信容量,并且仅需要按照事先约定的相对较低的价格支付。商业运营商则可以把剩余容量面向市场销售。
欧盟基础设施模式
欧盟基础设施模式的第一阶段(2025年前)与公私合作模式相同,即卫星通信能力由商业运营商和欧盟成员国联合提供。欧盟GOVSATCOM调度中心也需要连接多个用户,以及多个公共和商业容量和服务供应商。与公私合作模式不同的是,发展到第二阶段(2025年后),当欧盟成员国及商业运营商所提供的卫星通信能力不能满足需求时,由欧盟独自负责换代系统的研发与运营,替代系统包括三种形式:①以有效载荷搭载方式搭载GOVSATCOM转发器;②开展“能力填隙任务”,一般为单颗大卫星;③建设一个全球覆盖的欧洲GOVSATCOM星座。在这种模式下,系统建设费用完全由欧盟承担,系统容量也完全归欧盟所有,并以免费或后期收费的方式面向欧洲GOVSATCOM用户使用。但由于换代系统需要由欧盟负责运行和管理,因此本模式需要增加建设一个卫星运行中心。
GOVSATCOM发展模式评估与确认
欧洲从6个方面对提出的5种发展模式进行了定量评估。评估结果显示,商业主导模式安全性不足,政府主导模式频率和地理覆盖不足,公私合作模式和欧盟基础设施模式综合效益更好。公私合作模式和欧盟基础设施模式的区别很小,并且主要集中在GOVSATCOM计划执行的第二阶段,其中欧盟基础设施模式对欧盟航天自主性的边际效应更强,公私合作模式则具有更高的经济效益,并且更有利于欧洲航天创新发展。并且,欧洲GOVSATCOM用户和产业界也更青睐公私合作模式。基于这些考虑,欧洲选定公私合作模式实施GOVSATCOM计划。
整体而言,公私合作模式具有的优势主要体现在:①能够确保提供合适的不同等级的通信安全性、连接保证以及欧洲自主性,并且能显著提高欧洲公民福祉;②在欧盟成员国之间,以及政府和商业卫星系统之间的供需两端,去离散化方面表现最佳,同时在简化程序、公共安全标准等方面效果显著;③为多样化的军民应用场景提供最好的地理和频率覆盖,在支持用户选择终端设备方面最具灵活性;④不会损害现有的卫星通信市场,并有望推动欧盟成为卫星通信市场的主要用户;⑤由于欧盟会在时机合适时出资并联合商业运营商研发新的通信卫星系统,这会与不同的卫星通信容量提供商之间形成一种竞争,进而提高欧洲GOVSATCOM计划采购卫星通信服务的性价比;⑥通过公私合作模式发展新兴系统,能够共担技术创新风险,有助于激励研发创新;⑦相较基线模式维持总成本不增加,同时又能对各利益相关方带来显著增值。
GOVSATCOM不同发展模式定量化对比
3 结束语
GOVSATCOM计划的提出,折射出欧盟继对地观测领域“哥白尼”(Copernicus)计划和导航定位领域“伽利略”(Galileo)计划之后,在通信卫星领域实施全新计划的潜在意图。区别于欧洲航天局(ESA)“通信系统预先研究”(ARTES)计划,GOVSATCOM是聚焦欧盟军民安全通信需求的业务型计划,旨在提升欧盟在区域内及全球范围内发挥作用的能力,并且该计划特别强调满足政府军民用户适度安全等级的卫星通信需求,这一定程度上对保障欧盟相关安全行动的执行力具有促进作用。