國(guó)外軍用衛(wèi)星通信現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

來(lái)源：絲路印象 2024-07-19 17:33:48 瀏覽：2957 收藏

    衛(wèi)星通信具有通信覆蓋區(qū)域大、通信距離遠(yuǎn)、通信頻帶寬、機(jī)動(dòng)靈活組網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)，使其在戰(zhàn)爭(zhēng)中的作用日益突出，特別是信息化條件下的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)軍用通信衛(wèi)星依賴程度越來(lái)越高。美軍在阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中能夠迅速取勝，其衛(wèi)星通信起到了決定性作用。

    軍用衛(wèi)星通信現(xiàn)狀

    目前，美、英、法等國(guó)均擁有成體系的軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其中以美軍的衛(wèi)星通信系統(tǒng)最具代表性，不但技術(shù)先進(jìn)，還具有可持續(xù)發(fā)展性。

美國(guó)衛(wèi)星通信系統(tǒng)美軍衛(wèi)星通信市場(chǎng)占全球軍用衛(wèi)星通信市場(chǎng)收入的三分之一，美軍要求軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)支持具有全球影響力的核威懾力量，并在全球范圍內(nèi)部署來(lái)自美國(guó)的部隊(duì)，以完成軍事和人道主義或者災(zāi)難(HADR)救援任務(wù)。美軍軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)主要由寬帶軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)、窄帶軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)、受保護(hù)軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成。其中寬帶軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供高速數(shù)據(jù)傳輸，最有代表性的是國(guó)防衛(wèi)星通信系統(tǒng)(DSCS)和寬帶全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)(WGS)。WGS系統(tǒng)作為第三代國(guó)防衛(wèi)星通信系統(tǒng)的后繼星，是美軍在X頻段和Ka頻段的主力衛(wèi)星通信系統(tǒng)。WGS系統(tǒng)原計(jì)劃發(fā)射10顆衛(wèi)星，2018年美國(guó)國(guó)會(huì)又增購(gòu)了兩顆，預(yù)計(jì)在2023年前組網(wǎng)完畢，第10顆WGS衛(wèi)星已于2019年3月成功發(fā)射。WGS主要為固定和大型移動(dòng)終端提供服務(wù)，承擔(dān)了美國(guó)國(guó)防部90%的寬帶衛(wèi)星通信需求，可為美軍提供視頻、遠(yuǎn)程會(huì)議、數(shù)據(jù)傳輸和高分辨率成像等通信服務(wù)，還支持美軍新型無(wú)人機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，使各種平臺(tái)、陸?？詹筷?duì)能夠快速地訪問(wèn)信息。

美軍級(jí)高頻通信衛(wèi)星

美軍級(jí)高頻通信衛(wèi)星

    受保護(hù)軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)抗干擾、隱蔽性和核生存性，可提供保護(hù)能力而使鏈路免受物理、核和電磁輻射的破壞，具有極低到中等的終端數(shù)據(jù)速率，極高頻的衛(wèi)星有效載荷。典型的受保護(hù)型通信系統(tǒng)有Milstar系統(tǒng)、空軍衛(wèi)星通信(AFSATCOM)系統(tǒng)。作為現(xiàn)役5顆Milstar的后繼者AEHF衛(wèi)星通信系統(tǒng)，其通信能力超過(guò)目前5顆Milstar之和。此外美軍還引入先進(jìn)的商業(yè)衛(wèi)星通信系統(tǒng)作為軍事通信的補(bǔ)充。

    英國(guó)衛(wèi)星通信系統(tǒng)天網(wǎng)衛(wèi)星計(jì)劃(Skynet)是英國(guó)國(guó)防部的太空項(xiàng)目，由一系列軍用衛(wèi)星組成，目的是為英軍和北約部隊(duì)提供戰(zhàn)略通信服務(wù)。這一計(jì)劃耗資36億英鎊，是英國(guó)最大的單一太空項(xiàng)目。

    Skynet5衛(wèi)星在2007年3月發(fā)射，已為在伊拉克和阿富汗的英軍提供安全情報(bào)服務(wù)。Skynet5是接替英國(guó)國(guó)防部Skynet4星座的衛(wèi)星系統(tǒng),Skynet5共有4顆衛(wèi)星，可支持機(jī)動(dòng)、靈活的跨區(qū)作戰(zhàn)，提供穩(wěn)定和完全的綜合業(yè)務(wù)。相較Skynet4，Skynet5不僅提高了系統(tǒng)的可靠性、生存能力和安全性，通信容量提高4倍，同時(shí)還具有超強(qiáng)的抗干擾、抗竊聽(tīng)能力。Skynet5系統(tǒng)提供UHF、SHF和EHF的3個(gè)頻段的通信能力，其中EHF頻段可與美軍AEHF聯(lián)合，為英國(guó)和北約部隊(duì)提供安全、可靠的戰(zhàn)略通信和政府通信服務(wù)。

目前Skynet5衛(wèi)星星座壽命即將到期，而新一代軍事衛(wèi)星通信能力還要等十余年，Skynet6A衛(wèi)星旨在填補(bǔ)這一段空白期。英國(guó)國(guó)防部即將向空中客車防務(wù)及航天公司授出其Skynet6A軍事通信衛(wèi)星合同，Skynet6A衛(wèi)星預(yù)計(jì)將在2025年中期實(shí)現(xiàn)運(yùn)行能力。Skynet6A項(xiàng)目分為三個(gè)部分：由空客公司負(fù)責(zé)建造一個(gè)臨時(shí)過(guò)渡衛(wèi)星；自2022年起提供一種用于管理地面運(yùn)行的服務(wù)包；持久能力項(xiàng)目，提供未來(lái)十年后所需要的通信系統(tǒng)能力。

英國(guó)衛(wèi)星通信系統(tǒng)

英國(guó)衛(wèi)星通信系統(tǒng)

    法國(guó)衛(wèi)星通信系統(tǒng)法國(guó)擁有成熟的航天工業(yè)，在通信、偵察、早期預(yù)警和COMINT/SIGINT領(lǐng)域的軍事和政府能力方面進(jìn)行了大量投資。法國(guó)工業(yè)在價(jià)值鏈上基本上自給自足，能夠滿足復(fù)雜衛(wèi)星系統(tǒng)和空間基礎(chǔ)設(shè)施的設(shè)計(jì)、制造、發(fā)射和運(yùn)營(yíng)。

    作為法軍的新一代通信衛(wèi)星系統(tǒng)的“錫拉庫(kù)薩”系統(tǒng)(Syracuse3)，其性能與任務(wù)需求與美軍WGS接近。Syracuse3系統(tǒng)由2顆衛(wèi)星組成，于2006年服役；采用SHF、EHF頻段，其中EHF頻段用于支持高速率的移動(dòng)通信。Syracuse3衛(wèi)星吞吐量達(dá)數(shù)百兆比特每秒，可支持多媒體業(yè)務(wù)，同時(shí)還具有增強(qiáng)的抗核/電磁輻射加固性能。

    WGS、MUOS、AEHF、Skynet、Syracuse等衛(wèi)星都屬于GEO衛(wèi)星。GEO衛(wèi)星雖然具有高速帶寬、覆蓋范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但是GEO衛(wèi)星建設(shè)周期過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法覆蓋北極地區(qū)。

    軍用衛(wèi)星通信發(fā)展趨勢(shì)

    GEO衛(wèi)星建設(shè)周期過(guò)長(zhǎng)不但無(wú)法及時(shí)保障用戶通信保障能力，而且會(huì)造成建設(shè)成本過(guò)高。目前北極圈自然資源競(jìng)爭(zhēng)的加劇帶來(lái)了對(duì)軍事通信的需求增加。由于距離遙遠(yuǎn)，缺乏固定的基礎(chǔ)設(shè)施，與大多數(shù)環(huán)境相比，可行的通信手段較少，GEO衛(wèi)星也無(wú)法滿足北極地區(qū)的軍事通信需求。隨著萬(wàn)物互聯(lián)、全球化發(fā)展，軍事通信對(duì)帶寬需求越來(lái)越大。此外，目前全球經(jīng)濟(jì)不景氣，過(guò)高的衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)成本也給各國(guó)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)壓力，作為軍事衛(wèi)星通信強(qiáng)國(guó)的美國(guó)也不例外。因此，軍用衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)向著低軌、寬帶、低成本的衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)展。

    由窄帶衛(wèi)星向?qū)拵l(wèi)星發(fā)展

    從傳統(tǒng)的頻率范圍(如C、X和S)轉(zhuǎn)向更高的頻率范圍(如Ka/Ku和AEHF)。與傳統(tǒng)頻率相比，較高頻帶(如Ka和Ku)的可用頻譜數(shù)量變多，使其具有提供更高速度的能力。

    衛(wèi)星小型化

    為了滿足人們對(duì)更高帶寬、更高速度和減少通信延遲的日益增長(zhǎng)的需求，在低地球軌道(LEO)的商業(yè)和軍用衛(wèi)星通信市場(chǎng)上，小衛(wèi)星的使用呈上升趨勢(shì)。美國(guó)陸軍空間與導(dǎo)彈防御系統(tǒng)啟動(dòng)了一項(xiàng)名為“納米衛(wèi)星作戰(zhàn)效應(yīng)”的計(jì)劃，該計(jì)劃主要致力于開(kāi)發(fā)和安裝納米衛(wèi)星，以促進(jìn)“獅子座”的戰(zhàn)術(shù)通信。

小衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)化、低成本的特點(diǎn)，使其有可能實(shí)現(xiàn)成百上千顆衛(wèi)星部署，例如：SpaceX和Oneweb的近地軌道衛(wèi)星星座計(jì)劃。小衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)全球?qū)崟r(shí)覆蓋，可在數(shù)據(jù)采集、移動(dòng)通信及網(wǎng)絡(luò)星群等建設(shè)上具備發(fā)展?jié)摿Γ兄浦芷诙?、部署靈活等優(yōu)勢(shì)，將使應(yīng)急通信業(yè)務(wù)微小衛(wèi)星系統(tǒng)具備優(yōu)勢(shì)。

法國(guó)衛(wèi)星通信系統(tǒng)

法國(guó)衛(wèi)星通信系統(tǒng)

    租用商業(yè)衛(wèi)星商業(yè)通信衛(wèi)星建設(shè)周期遠(yuǎn)快于軍用通信衛(wèi)星；商業(yè)衛(wèi)星的星上數(shù)字能力不斷增強(qiáng)，靈活有效的載荷受到軍方青睞；商業(yè)通信的應(yīng)用日益廣泛，對(duì)C、Ku和Ka頻段的終端需求逐漸增加，具有多頻段支持能力的軍用通信終端能夠很好地與商業(yè)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)保持互聯(lián)互通；商業(yè)的“動(dòng)中通”達(dá)到了軍事水平，能夠很好地支持戰(zhàn)場(chǎng)移動(dòng)通信。鑒于此，軍方將會(huì)加大租用商業(yè)衛(wèi)星的力度。

    增強(qiáng)星上防御能力太空日益成為軍事對(duì)抗場(chǎng)所，對(duì)于順利展開(kāi)軍事行動(dòng)至關(guān)重要，保護(hù)衛(wèi)星成了戰(zhàn)略要?jiǎng)?wù)。為了提高太空防御能力，可以在衛(wèi)星上安裝監(jiān)控和主動(dòng)防御兩個(gè)子系統(tǒng)。例如，可以在衛(wèi)星上安裝監(jiān)控?cái)z像機(jī)，當(dāng)衛(wèi)星受到敵方衛(wèi)星威脅時(shí)，可以采用沖鋒槍或者激光武器攻擊敵方衛(wèi)星，從而使敵方衛(wèi)星喪失功能。

    由化學(xué)推進(jìn)向電推進(jìn)發(fā)展

    由于電力推進(jìn)劑的質(zhì)量較低，衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商正在尋求用電力推進(jìn)取代化學(xué)推進(jìn)。這意味著，與化學(xué)推進(jìn)相比，全電動(dòng)航天器的重量要輕得多。創(chuàng)建的自由空間可以用于放置越來(lái)越多的有效載荷，或者實(shí)際上可以減小衛(wèi)星的大小，使發(fā)射成本更加有效。

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