美国战术抗干扰通信卫星体系最新发展研究

钱坤 赵爽 （北京空间科技信息研究所）

2023 年3 月8 日，美国天军（USSF）太空系统司令部（SSC）宣布成功通过在轨卫星演示了“防护战术企业服务”（PTES），验证了美国天军抗干扰卫星通信地面段能力。此次演示使用商业卫星进行空中测试，首次集成PTES 项目所有端到端能力，标志着美军围绕战术抗干扰通信卫星体系建设又迈出了一大步。本文对美国近年来通信卫星战术抗干扰能力相关项目以及未来通信卫星体系架构发展情况进行阐述，并提出相关启示。

1 美国发展战术抗干扰通信卫星体系的背景与动因

美国近年来军事用天环境面临日益严峻的挑战，早前设计部署的军事卫星与商业卫星不具备干扰对抗能力，是当前美国发展战术抗干扰通信卫星体系的最大动因。

军事用天安全环境改变、传统发展弊端显现驱动转型

近年来，美国军事航天领域面临的内外部环境发生了巨大变化。一方面，军事卫星在战场的应用十分广泛，美军对卫星的依赖性日益增强，而由于国际空间竞争不断加剧，美国空间安全受到前所未有的威胁，美军认为，未来战争中电磁干扰和反卫攻击将成为必然。另一方面，由于传统大型卫星开发成本高昂，而近年来在预算紧缩的背景下，此类卫星项目开发将受到影响，可能难以维持。在此背景之下，美军以解决军事卫星的“安全”与“成本”问题为目标，开展了未来军事卫星体系转型研究。

大容量通信的军事宽带与商业卫星无干扰对抗能力

在美军过往的判断中，针对卫星的敌对干扰只存在于极少数作战场景，因此除了防护卫星系统之外，其他系统均未发展相应能力。例如：“宽带全球卫星通信”（WGS）在研制中采用大量的商业技术，未配备应对干扰攻击的防护手段。但现代战争中针对通信卫星的干扰已成为常态，以2022 年爆发的俄乌冲突为例，俄乌战争爆发后，美国卫讯公司（Viasat）所有在乌境内的用户终端全部遭受网络攻击而无法再使用；“星链”（Starlink）也曾一度遭受长达数个小时的干扰，后经软件升级解决了此问题。

美国近年来高度重视战术通信对抗能力发展

为解决卫星战术通信对抗能力不足问题，美国近年来主要通过两个方面的工作推进相关能力发展。一是通过演习演训提升对抗手段。例如：2022 年10月，美国天军举行的首次“假想敌红色阴影天空”系列演习，旨在开展增强天军军事卫星通信操作人员应对强对抗威胁的能力训练，演习训练宽带军事卫星通信操作人员识别、反应和解决对手对WGS 星座的干扰，演习训练事件模拟了特定敌方干扰机试图故意破坏WGS 上的通信的场景，而蓝方则做出应对规划并提供解决方案，将受影响的信号进行快速恢复。二是通过体系转型与技术装备发展提高抗干扰水平。主要以美军目前正在推进建设的防护抗干扰战术卫星通信系统开展，其包含一系列项目，同时也是美国目前整个军事卫星通信转型的重要组成部分，下文将主要对这方面情况进行阐述与分析。

“假想敌红色阴影天空”系列演习中，美军士兵正在调试天线

2 美国抗干扰战术通信发展情况

美国军事卫星通信正从战略与战术两方面转型，战略层面推行防护战略与战术载荷分离，战术层面则通过改造升级使现役非防护卫星系统增加防护功能。战术层改造正在从波形、终端、地面段、空间段四个方面开展，其中波形改造已经完成，地面段改造接近尾声，终端和空间段仍在推进。

美国军事卫星通信正从两方面转型，重塑战略与战术体系

美军关于下一代通信卫星体系转型发展的思路已基本明确，具体包括两个方面的措施：一为战略层面，主要通过“演进防护战略卫星通信系统”（ESS）项目实施；二为战术层面，主要通过“防护抗干扰战术卫星通信系统”（PATS）项目实施。

战略层面，防护战略与战术载荷分离（核常分离）。美军于2017 年启动的ESS 项目，旨在探索“先进极高频”（AEHF）之后，专用型的防护战略通信卫星系统的平滑演进发展方案。

战术层面，通过改造升级使现役非防护卫星系统增加防护功能，核心在于抗干扰。美军将依赖所开发的“防护战术波形”（PTW），配合地面段和用户终端的升级改造，以及发展专用防护卫星分阶段完成防护战术卫星通信能力的建设。至2030 年，美军计划逐步建成基于PTW 波形的通信卫星体系，从而打造具备弹性、灵活性的多层次战术抗干扰卫星通信能力。

无论战略还是战术通信，美军基本都以2030 年投入全运行为目标，将打造一个具备完善防护能力的大体系。

战术抗干扰通过多项目并行推进，实现全面改造升级

美军正在开展建设的PATS 是一个涉及多个项目的庞大体系，具体来说就是波形、终端、地面段、空间段四个方面改造的研发、升级与改造项目。

1）波形。美军于2012 年启动的“军事卫星通信防护系统经济可承受性设计风险减低”（DFARR）项目，主要目的是开发一种新的抗干扰、大容量通信波形，即PTW。美军组织了16 家企业研发和测试PTW，已在WGS-6 和银河-18（Galaxy-18）卫星上进行演示验证，该项目于2014 年底结束，波形技术已宣告研发成功。

2）终端。美军于2014 年启动的“防护战术服务现场演示”（PTSFD）项目，主要目的是改造用户终端，使之能传输PTW 波形，具体涉及终端调制解调器和加密模块的研发，以及现役列装的终端改造升级工作。美军已于2016 年5 月向三家企业授出合同，开发量产型的PTW 调制解调器和加密模块，于2018 年开始对美国陆海空三军现役的典型终端进行改造升级以及传输测试，包括空军陆军反干扰调制解调器（A3M）以及海军宽带抗干扰调制解调器（WAMS）等相关计划。

3）地面段。美军于2017 年启动的“防护战术企业级服务”（PTES）项目，旨在建立一套支持PTW波形、终端和卫星的地面运行管理系统，具体包括密钥管理系统（KMS）、任务管理系统（MMS）和主站设备（Hub）三大部分。美军目前已经发布正式的采购合同，原计划2023 年完成对应1 个战区和1 颗WGS 卫星的地面系统建设，形成初始运行能力，目前预计延期到2024 年；2026 年则将建立完整的全球地面系统，可服务最多10 颗WGS 卫星，形成全面运行能力。

4）空间段。美军于2017 年启动的“防护战术卫星/服务”（PTS）项目，旨在论证、研制一型支持PTW 波形、具备星上处理能力的专用防护战术通信卫星。美军计划2025 年前进行首颗试验星的在轨演示验证，2030 年建成完整的系统，具备全面的作战支持能力。

综合来看，上述几个工程项目相互独立但又互为支撑，以提高整个军事通信卫星体系的防护能力为目标分批、按序实施，目前进展较为顺利，部分项目已进入研制合同招标阶段。

地面段改造接近尾声，预计2024 年具备初始能力

自2021 年8 月首次使用PTW 调制解调器的空中前向链路进行演示以来，美国天军一直依托PTES项目的开发商波音公司开展PTES 项目演示试验工作，目前这个工作已经接近尾声。2023 年3 月9 日，美国天军成功通过一颗在轨运行卫星和测试终端进行了PTES 项目演示，验证了美国天军抗干扰卫星通信地面段能力。这次演示在美国马里兰州阿伯丁试验场的联合卫星工程中心进行，是PTES 项目首次集成所有端到端能力，进行了包括加密初始化、获取与登录密钥、任务管理和性能监控等任务，很好地模拟了用户通过PTW 终端接口访问现场部署设备的场景，演示测试了PTW 抗干扰能力。美国天军太空系统司令部战术卫星通信采购主任称：“此次成功演示是展示PTES 初始能力和接近交付这些关键通信工具的重要一步，将大大增强美军在竞争环境中保持通联的能力。”美国天军表示，PTES 有望在2024 年发射第11 颗WGS 卫星时达到初始运行能力。

WGS-11 卫星

3 结论

未来战争针对通信卫星的干扰呈常态化趋势，美军目前已形成了按照防护能力划分层级构建的未来通信卫星体系架构，正在按部就班地推进中，但从目前的发展计划来看，其发展转型采用了平滑演进的方式，因此新系统的建立还需较长时间。

未来战争卫星通信干扰对抗成为常态，抗干扰能力需求持续提升

从近年来爆发的局部冲突和作战行动看，针对通信卫星的干扰已常态化。在这一背景下，美军将通信卫星与预警卫星列为军事航天领域的第一批推动体系转型，从其已开展的工作来看，范围广、力度大，是21 世纪以来军事通信卫星领域最重大的发展思路转变，将影响其未来十年甚至数十年的通信卫星装备体系建设。此外，包括英、法等在内的诸多盟国均已明确提出在各自下一代卫星中也增加更强的防护需求。可预见的是，全球军事通信卫星能力发展将进入一个新的阶段，必须引起重视和关注。

按照防护能力划分层级构建新体系，全面提升战术通信保障能力

综合公布的论证情况来分析，美军将开展至少涉及防护、宽带、商业三大系统的综合改造工程，其通信卫星体系也将从当下解决“有或无防护能力”问题的两层式架构，形成“防护手段由简单到复杂”“防护能力由弱至强”的多级别防护架构，从而转变几十年来按照应用类型发展相互独立的军事通信卫星的思路。在美军未来计划建成的体系中，最顶层是专用的战略通信卫星，属于美国战略保底能力组成部分，具备防御反卫攻击、抗核加固等功能；中间层是专用的战术通信卫星或载荷，通过星上处理并配合新建的地面段和用户终端，具备应对敌方强干扰攻击环境下的通信能力；最底层是传统的宽带和商业系统，具备常规作战环境下规避和抑制普通干扰攻击的能力。

美军采取平滑演进的转型方式，新体系转型发展还需较长时间

综合来看，美军通信卫星体系的转型将是一场颠覆性的军事能力改革，现有状态与目标能力之间差距巨大。另一方面，美军开始通信卫星体系转型论证之时，正值奥巴马政府实施“预算紧缩”政策、美国国防预算整体下滑期，2013 年和2014 年，仅原空军航天司令部就削减了10 亿美元，接近于3 颗WGS卫星所需的资金，加之传统的防护通信卫星成本远超其他几大系统，因此当时空军组织的论证都严格秉承“经济可承受性”原则：一方面探索以最小代价改造现役非防护通信卫星系统，最大化提升其抗干扰能力；另一方面积极考虑有效载荷搭载等低成本部署方案。受此影响，美军采取的是分步走的策略，将WGS、商业卫星的升级改造落实到2025、2030 年等节点。因而，截至目前，除了PTW 波形技术研发已成功、PTES 项目稳步推进之外，大部分工作仍处于方案研究、风险减低阶段，预计其通信卫星体系的转型是一个中长期的过程。