美軍首顆寬帶全球衛星通信正式服役

5月12日美國波音公司宣布，可覆蓋太平洋地區的美軍寬帶全球衛星通信-1（WGS-1）衛星正式投入運行，它是美國關鍵的軍用衛星通信項目，能使美國及其盟國的軍用衛星通信能力產生巨大的飛躍。

WGS能提供4.875GHz的瞬時轉換帶寬，為作戰用戶所提供的傳輸容量為每秒1.2～3.6吉比特，這一容量是現有國防衛星通信系統-3（DSCS-3）數據流的10倍多；可覆蓋19個獨立地區，為南北緯65度之間的美軍提供通信服務，用于純軍事目的時，其業務范圍還可擴展到北緯70°～南緯65°。該星能在窄覆蓋地區提供雙向和廣播業務，可用于在戰區部署戰術部隊，確定網關、廣播注入地點和衛星控制地點；為戰區之外的作戰用戶，如空軍基地和海軍戰斗組提供服務。

性能十分優異

這顆衛星是2007年10月10日由宇宙神-5火箭發射的，是支持美國政府轉型通信結構首個投入運行的衛星通信系統，覆蓋包括夏威夷、日本和東南亞在內的美軍太平洋戰區。美軍計劃在2012年前總共發射至少6顆WGS衛星，其中后3顆是備份。待前3顆WGS衛星上天后，它們便可覆蓋全球。3顆WGS衛星分別定點在赤道上空東經60°、東經175°和西經12°。另外，WGS-4、5、6與前3顆WGS有所不同，增加了無線電旁路能力，以便支持需要額外帶寬、數據傳輸率最高達到每秒311兆比特的機載情報、監視與偵察平臺。在后3顆WGS上還可能裝載了激光通信系統，用于驗證每顆在軌WGS彼此間直接連通的能力。這種激光通信技術一旦驗證成功，將會在軍用衛星通信計劃中廣泛使用。在該星座最終建成后，將具有向全球美軍及盟軍提供網絡通信的功能，獲得完全的作戰力。

WGS由美國波音公司制造，采用波音-702衛星平臺，每顆造價為3.5億美元，是美軍在軌服役通信衛星中性能最高的一顆，它可通過雙向、點對點、多重播放及廣播通信的方式，向作戰人員快速分發大量數據。

WGS不僅容量大大增加，能以更高數據率向作戰人員提供更快、更有效地交換信息，而且運行十分靈活，可提供其他軍事衛星通信系統所不能提供的許多重要作戰特征。例如，WGS擁有18個可重新配置的覆蓋區，以及具備向不同覆蓋區進行廣播和多點廣播的傳送能力，并且能夠連接位于任意區域且處于不同工作頻率的用戶。

該系統現已成為美軍在X頻段和Ka頻段范圍的大容量通信衛星系統，通過它美軍能夠向地球幾乎每個角落快速發送大容量的信息，為軍隊提供前所未有的寬帶密集型應用，例如：視頻流、遠程會議、實時數據傳輸和高分辨率成像。此外，這種新型寬帶能力還可為新一代無人空中飛行器（如“全球鷹”和MQ-9）提供支持。

另外，由于WGS衛星和地面控制系統比DSCS的智能化程度更高，所以容易運行和維護，大大降低了對人力的需求和維護費用。它能自動識別問題并尋找產生問題的根源，而無須操控人員告訴它如何調整自己。命令方式也與現在使用的不同，不必用手敲入命令，命令都是預先設定好的，消除了大量人為失誤的可能性。

超級寬帶衛星

美國WGS計劃是1997年8月美國國防部提出的新一代寬帶通信衛星，目的是在新一代更先進的通信衛星系統投入應用之前，對美國空軍的DSCS和海軍的全球廣播業務（GBS）系統的工作進行補充和加強。WGS較現有系統技術更先進、能力更強、容量更大，且與現有控制系統及終端兼容。

WGS采用了相控陣天線和衛星數字處理等大量先進技術，目的是提高了衛星的性能和運行靈活性，滿足戰爭中額外的轉換需求，把用于作戰的寬帶容量大大提高。例如，WGS采用的新型電控天線不再依靠機械操縱，它能夠與地球上的不同地點進行通信，實現了Ka頻段無線電用戶對X頻段用戶的通信。

每顆WGS衛星發射質量約為5.9噸，功率13千瓦，設計壽命11.8年。它使用二元化學推進劑提高軌道高度，并使用氙離子推進劑清除軌道偏心距，以保持軌道姿態。

在發射之前，WGS可至少在地面存儲5年而不會影響在軌平均任務持續時間。入軌后，即使沒有有效的指令鏈路，衛星也能在沒有地面干涉的情況下至少運行30天，包括執行南－北和東－西位置保持的存儲指令。

有效載荷內幕

WGS提供雙向X頻段、單向Ka頻段廣播業務和新的雙向軍用Ka頻段業務，可以補充、替代目前由DSCS提供的軍用X頻段通信容量和由GBS提供的軍用Ka頻段的通信容量，還具有大容量雙向Ka頻段通信能力，以支持作戰人員的移動和戰術通信應用。WGS還能用于頻段交互連通性業務：X頻段上行鏈路到Ka頻段下行鏈路，以及Ka頻段上行鏈路到X頻段下行鏈路。其單星容量超過目前所有DSCS和GBS衛星星座容量的總和。

其總容量分配給9個X頻段波束和10個Ka頻段波束。其中，8個X頻段波束由收發分離的相控陣天線產生，該天線具有賦形和改變覆蓋區域大小的能力，它們提供覆蓋區域的形成及調整能力；第9個X頻段波束為全球覆蓋波束，可覆蓋全球。10個Ka頻段波束由10副獨立可控、收發公用、帶有萬向節的可移動拋物面天線（為固態石墨偏饋天線）產生，其中3個波束可改變極化方向（也就是改變天線的電場方向，該技術主要應用于優化信號接收以及減少干擾），使WGS能夠安全地傳輸和接收數字化質量的話音、數據和圖像。由于在WGS上把Ka頻段天線與波音-702衛星平臺結合使用，所以它能提供簡單的即插即用（PNP）接口。

通過WGS上獨特的數字信道選擇器，可以使X頻段和Ka頻段相互連接，用戶之間能高效地使用衛星帶寬進行交流，提高了寬帶的利用率。數字信號選擇器是實現有效載荷高度靈活的關鍵，它能把上行鏈路的頻寬分為1872個子信道，每個子信道帶寬為2.6MHz，各個子信道都能單獨開關并進行路由選擇交換。這樣，所有信號均可進行頻帶間交鏈，即可從一個頻帶轉換到另一個頻帶，上行覆蓋與下行覆蓋相連。而且，一個覆蓋區域內的任何一個上行信號都可以與一個或全部下行覆蓋區內的信號連接。這樣，在任一覆蓋區域內可實現靈活的互連通性（包括X頻段到Ka頻段和Ka頻段到X頻段的跨頻率收發）。此外，數字信道選擇器還支持多點傳輸和廣播業務，也能為網絡控制提供非常有效、靈活的上行鏈路頻譜監控。

WGS支持多種網絡拓撲結構，包括廣播、中樞輻射、網狀和點對點的連通性。一般的情況下，只有那些使用調制解調器的通信網絡，才能為防止干擾提供有限的保護。而在一定的情況下，WGS的天線模式具有辨別能力，這是其固有的性能，也能提供一些保護措施，可避免來自不同距離的友軍的干擾。

用戶終端使用的是通用調制解調器，能夠保護WGS通信業務免于電子攻擊和電子信號截獲。同樣地，對于WGS的自動帶內指揮鏈路的保護，要借助于指令信道的頻率和地理位置的差異以及政府提供的密碼設備（密碼設備裝在WGS以及X頻段和Ka頻段控制終端的控制單元中）。對指令信道的附加保護是通過格式化和協議實現的，以確保發送和接收惟一“有效”的指令。只有被衛星成功破譯和解碼的指令才是有效的。