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《美国天军卫星通信发展愿景》分析

2020-11-18原晋谦李之宇叶勉中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部

国际太空 2020年10期
关键词:卫星通信愿景终端

原晋谦 李之宇 叶勉 (中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部)

2020年2月19日,美国天军正式发布《美国天军卫星通信发展愿景》(简称《卫星通信愿景》文件),从顶层阐述了美军卫星通信体系现存问题、未来“作战型卫星通信”(Fighting SATCOM)体系概念与目标、能力发展核心要素等。这是美军近年来罕见地以官方文件形式公开披露其卫星通信领域战略思路,也是少有的一份从体系化角度论述其未来架构的权威文件,将统领指导美国天军成立后卫星通信总体能力建设,意义重大。

1 核心内容

《卫星通信愿景》文件内容包括前言、背景、愿景、理想目标、体系环境及关键属性、关键概念和结论八个部分。

第一章前言,介绍卫星通信在美军战略、战术行动中的重要作用,阐述当前外部对抗升级、内部效率不足形势,分析美国军事航天机构调整所带来的能力整合新机遇,引出并简述未来体系能力终极状态。

第二章背景,详细介绍美军2015年成立的“作战型卫星通信”工作组开展研究后,发现现行卫星通信体系在同步、感知、防护和运管等四个方面存在的问题,综述其自2010年以来各领域开展论证的情况。

第三章愿景,提出未来体系架构的总体目标。美国天军将提供适合作战、经济可负担、具有弹性且安全的卫星通信体系架构,能适应瞬息万变的需求、技术及威胁。

第四章理想目标,为太空司令部提供卫星通信的能力。在对抗降级和军事行动受限(CDO)环境中,提供通信保障,为联合作战人员提供支持。指出将以新体系支持太空司令部打胜仗。

第五章体系环境,介绍新体系的核心特性,包括“快速、弹性、可持续接入”、终端敏捷性、网络敏捷性、网络/链路和运行安全以及与指挥控制系统的兼容互操作等。

第六章关键属性,指出新体系将如何支持统一的能力需求生成与作战指挥、如何为作战用户提供动态优化接入、如何改善对抗下的弹性和作战敏捷性、如何提供快速能力部署以支持敏捷作战。

第七章关键概念,指出为支撑关键概念所需的关键能力,包括全球态势感知和通用作战视图、指挥控制/管理系统、卫星通信终端、跨机构协调管理及采办。

第八章结论,指出新体系将彻底解决现役系统“烟囱林立”的问题,总结了新体系将具备的核心能力,重申美军须更快行动、更快采购、更快指控,维持作战优势。

2 要点分析

突出“对抗、受损和行动受限”条件下的通信保障

“对抗、受损和行动受限”,这是美军对其军事航天外部环境的总体判断,是其开展各装备领域新体系研究论证的核心驱动。2018年新版美国《国防战略》首次在国家级文件中明确“太空是一个作战域”,指出“必须确保太空力量能够在对抗、受损和行动受限(CDO)环境下作战、制胜”。美军认为,未来战争中,中、俄等高端对手将持续打造“反介入/区域拒止”能力,电磁干扰和反卫攻击将成为必然,前者趋于常态化,将直接威胁其全球作战指控链条的通畅,后者则极具威慑性,严重威胁其战略保底的核指挥控制通信能力,但其现有体系无法应对这种对抗升级的威胁。在此背景下,通过技术和管理手段升级来提升体系的弹性和抗毁能力,确保为全球范围内作战行动“可持续接入”的通信保障,成为解决问题的关键方向。

构建“企业化卫星通信综合体系”

“企业化”在这份文件中得到多次强调,代表了美军实现其未来卫星通信能力、资源“一体化”发展和管控的总思路。在卫星通信领域,美军多年来面临的核心内部问题就是多头管理、分散运控,各类系统“烟囱林立”,各类通信资源(包括频率、功率、波束、载波、网系、用户、控制等)协调分配效率不高。仅从现役体系属性而言,美军所拥有的是“军、情、民、商、盟”各种力量组成的松散结合体,即使在军方内部,也是陆、海、空军各自相对独立管理的局面,统筹性差,在平时会拉高系统建设成本,在战时也不利于卫星资源的按需调度分配。因此,新体系突出“企业化”的概念,将重点解决这一长期存在的内部矛盾。

组织机构的调整带来“特别的拐点”

该文件的背景部分重点分析了美军近年来,特别是自2018年以来的军事航天组织机构改革对发展新体系的重要价值,事实上,这也是解决前述“烟囱林立”问题的先决条件之一。美军卫星通信能力的发展与其组织机构、特别是采办体制和组织模式不可分割:2018年以前,军事通信卫星主要由航天与导弹系统中心(SMC)负责采办,而商业通信服务则由国防信息系统局(DISA)采购,但实际上各军种内部也有采办机构,这种管理分割的局面导致需求很难统一、也使其中长期能力评估和规划的准确性差,不利于可持续发展,因此天军成立后采办职能的整合将有力解决这一关键问题。此外,太空司令部成立后,卫星通信集成作战处(SIOD)也将统筹制定宽带、窄带和防护以及军事和商业等通信卫星系统一体化作战支援计划,统一管理和分配卫星通信带宽和资源,从而解决卫星通信能力保障作战运用的问题。

引入“终端和网络敏捷性”与“资源池”等新概念

卫星通信不等于通信卫星,是将天、地、用、控等各系统融为一体的综合体。美军提升其体系效能的手段,也更多地是从如何用好和管好卫星通信资源的角度出发来研究和实施的。“终端和网络的敏捷性”的概念重点解决的就是美军“烟囱林立”的卫星体系问题。美军在役的卫星通信终端类型众多,大多数都是针对特定需求开发的高度定制化产品,互相之间很难实现通用、兼容,在作战时,单一作战平台可部署终端数量有限,经常出现卫星可用、但终端不支持的局面,导致资源的利用效率低下。为此,美军近年来已经在开展“灵活调制解调接口”(FMI)项目,旨在利用一型终端,内置支持多个系统的调制解调模块,实现不同卫星网络之间的无感切换和漫游,推动美军卫星通信统一“资源池”的构建。当然,这一过程也必须对现役的网络进行改造,美军也在控制方面发力,推动实现各类不同卫星网络之间的统筹调度和管理。

强调“商业卫星通信”

美军的新体系进一步突出对“商业卫星通信”力量的集成和运用,明确提出“只有那些商业市场无法提供的频段、覆盖区域或军事专用能力,国防部才采办专用的军事星座、卫星和有效载荷”,高度强调“多轨道”“多星座”“多频段”的商业能力采购。事实上,美军一直以来都将商业系统作为其军事卫星能力的重要补充,在国会、参联会等发布的多项指令和指导意见中,都曾对商业通信卫星服务采购工作进行了充分强调。历经数十年的发展,美军已经形成了较为成熟和稳定的供应商渠道和市场规模,国防部也已成为商业卫星通信市场中最大的单一用户。在当前商业低轨巨型星座快速发展的态势下,此文件的发布,势必为运营商后续建设运营带来重大利好。

3 影响研究

1)文件的出台,突显卫星通信在美军事航天体系的核心基础性地位,将极大促进内、外部力量统一推动面向未来的能力建设。美国天军成立后,选择在卫星通信领域发布其首个顶层发展战略,体现了美军对于未来作战条件下通信保障能力的高度重视。事实上,2010年以来,在美军提出“弹性体系转型”概念后,即将卫星通信作为军事航天装备领域的第一批开展转型论证。2019年,美国太空发展局提出的下一代国防太空体系,更是将 “传输层”的通信星座作为未来体系能力发展的基础,列为第一优先级开展研究。这些举措都表明,未来太空作战“信息先行”(即通信和网络先行)的重要性。这份文件的出台,将为美国军方内部统一思想、统一认识打好基础,影响其后续预算规划和项目优先级设定,同时,也将向盟国、商业合作伙伴释放未来共同参与建设的强烈信号,激发后者主动为其谋划、主动发展军方所需能力,推动其体系目标的最终实现。

2)新体系围绕未来“作战”“对抗”等要素,在注重卫星能力的基础上,更加突出天地一体化和网络层面的高效协同和运用。美军近年来军事航天领域的转型发展都以未来的天基信息支援、天基系统对抗为作战想定,推动装备领域的能力规划,将新体系命名为“打仗型卫星通信”,也突出对抗条件下卫星通信装备的重点考量。在此背景下,新体系在注重卫星能力的基础上,也进一步强调其对于卫星通信网络资源建设的重视,旨在构建网络化的空间通信体系,将所有天基资源进行整合,以提升作战信息传输效率,提高天基和地基系统的效能。此外,美军未来的卫星通信体系高度重视用户终端侧的多系统集成、多频段整合,从而为作战人员提供更多的备选方案,另一方面也更加侧重于网络之间的标准统一、兼容互通,以多网融合尽可能地实现卫星通信资源的虚拟化,确保用户无感切换,提升作战使用体验。

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