美軍衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀與特點分析

翻譯 李金紅 張燦 志英

一、美軍衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀

美軍的衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施由空間段和地面段兩部分組成。空間段是指主體衛(wèi)星及星上所有載荷，地面段是指支持用戶訪問衛(wèi)星并實現(xiàn)用戶間通信的所有地面設(shè)施。

目前，美軍在空間段擁有在軌運行的通信、導(dǎo)航、偵察監(jiān)視、氣象監(jiān)測等各類軍事衛(wèi)星約100余顆。其中，國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)、軍事星、特高頻后續(xù)衛(wèi)星、先進極高頻衛(wèi)星和寬帶全球衛(wèi)星等多個系列通信衛(wèi)星約30余顆，具備覆蓋全球的安全寬帶、窄帶通信能力，能傳輸話音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻會議等各類信息，為戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)各級作戰(zhàn)任務(wù)提供通信支持；世界上性能最先進的全球定位系統(tǒng)（GPS）衛(wèi)星29顆，可提供高精度的全球?qū)Ш蕉ㄎ缓途_授時；各種偵察監(jiān)視衛(wèi)星包括光學(xué)成像衛(wèi)星、雷達成像衛(wèi)星、電子偵察衛(wèi)星、海洋監(jiān)視衛(wèi)星、導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星等共30多顆，可對全球?qū)嵤┤鞎r、全天候、高精度的光學(xué)、雷達和電子偵察，對導(dǎo)彈提供有效預(yù)警；軍用氣象衛(wèi)星5～6顆，可為美軍的軍事行動提供有效的氣象預(yù)報支持。

在地面段，美軍依托遍及全球的固定和移動軍事基地，以獨立建設(shè)、征用、租賃和聯(lián)合部署等方式，建立了大量衛(wèi)星固定地面站，用于接收、處理、控制和轉(zhuǎn)發(fā)來自空間衛(wèi)星數(shù)據(jù)信息。為了滿足遠征作戰(zhàn)、多樣化行動以及戰(zhàn)時緊急需求，美軍還部署了許多移動衛(wèi)星地面站，例如，目前在伊拉克運行良好的“鷹眼-1”移動地面站。該移動地面站可以從美軍及其盟國的多顆高分辨率成像衛(wèi)星上直接接收偵察圖像。就用戶終端而言，由于美軍眾多衛(wèi)星系統(tǒng)各自獨立，因而使美軍擁有上千種現(xiàn)役衛(wèi)星用戶終端，各式各樣，種類繁多。

二、美軍衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)特點

1.以空間段建設(shè)為主，努力打造作戰(zhàn)快速響應(yīng)空間

空間段一直是美軍衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與維護的重中之重。僅2011財年，美空軍就計劃發(fā)射4顆衛(wèi)星，其中包括一顆“先進極高頻通信衛(wèi)星”、一顆“天基太空監(jiān)視衛(wèi)星”、一顆“新一代全球定位衛(wèi)星”和一顆“太空作戰(zhàn)響應(yīng)衛(wèi)星”。

經(jīng)過20世紀90年代以來的幾場高技術(shù)局部戰(zhàn)爭，尤其是轉(zhuǎn)型衛(wèi)星通信系統(tǒng)（TSAT）計劃的終止，美軍開始對衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與維護進行系統(tǒng)總結(jié)。美軍認為，現(xiàn)有大型衛(wèi)星系統(tǒng)不能及時響應(yīng)戰(zhàn)場變化，不能由戰(zhàn)場指揮員控制，而且時效性差，研制、發(fā)射和準備的周期長、費用高昂，一旦發(fā)射失敗或在軌發(fā)生故障則損失驚人，因此，需要探索和開發(fā)成本低廉、更加靈活的空間系統(tǒng)，提供更快的作戰(zhàn)響應(yīng)能力。在此前提下，美軍提出了作戰(zhàn)快速響應(yīng)空間(ORS)計劃。該計劃的核心就是改變現(xiàn)有衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護模式，采用響應(yīng)性、模塊化的建設(shè)和維護體系結(jié)構(gòu)，引入即插即用概念，縮短衛(wèi)星集成和測試的時間，降低系統(tǒng)的工程和設(shè)計成本，滿足多任務(wù)需求。

2.以分散實施為主，嘗試打破專業(yè)和軍種界限

一直以來，美軍衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護均堅持“誰提出、誰建設(shè)、誰維護”的原則，建設(shè)和維護資金由國防部按照預(yù)算申請統(tǒng)一劃撥給下屬各業(yè)務(wù)局、各司令部和各軍種，除具體的發(fā)射任務(wù)由NASA和空軍的衛(wèi)星發(fā)射基地負責(zé)實施外，其余的建設(shè)和維護工作則各自分散實施。例如，先進極高頻衛(wèi)星、國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)和“軍事星”由國防部軍事衛(wèi)星通信聯(lián)合計劃辦公室和空軍航天司令部聯(lián)合負責(zé)；特高頻后續(xù)衛(wèi)星、移動用戶目標系統(tǒng)、全球廣播系統(tǒng)等由美海軍空間和海上作戰(zhàn)司令部負責(zé)；國防氣象衛(wèi)星由美空軍空間和導(dǎo)彈系統(tǒng)中心和NASA聯(lián)合負責(zé)；全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星由美空軍空間司令部負責(zé)；各種偵查和監(jiān)視衛(wèi)星由NASA和美軍航天司令部聯(lián)合負責(zé)。目前，幾乎只有美陸軍尚未獨立建設(shè)和維護的空間段衛(wèi)星。2010年12月9日，美陸軍航天和導(dǎo)彈防御司令部/戰(zhàn)略司令部負責(zé)發(fā)射了陸軍首顆衛(wèi)星，但該衛(wèi)星在軌時間僅有30天左右，屬于試驗衛(wèi)星。

隨著各軍種聯(lián)合作戰(zhàn)程度的加強，這種建設(shè)和維護模式的弊端也凸顯出來。首先，分散實施的模式不利于各建設(shè)和維護機構(gòu)之間的技術(shù)和經(jīng)驗交流，容易造成各種資源浪費。例如，氣象衛(wèi)星、偵察和監(jiān)視衛(wèi)星、定位衛(wèi)星都需要高性能的上、下行鏈路傳輸數(shù)據(jù)，而在這方面，通信衛(wèi)星的建設(shè)已經(jīng)具備了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗。因此，美國防部正在嘗試將通信衛(wèi)星上先進的通信有效載荷與其他各專業(yè)衛(wèi)星上的傳感器有效載荷，進行合理、有效集成，充分發(fā)揮美軍在通信領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢，進一步提升其他專業(yè)衛(wèi)星的性能。其次，分散建設(shè)造就了眾多“煙囪”式系統(tǒng)，僅就軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)而言，美國防部、美空軍和美海軍就分別部署了近十套獨立系統(tǒng)。這些系統(tǒng)只能實現(xiàn)地面戰(zhàn)、用戶終端與空間衛(wèi)星的信息傳輸，既不能在寬帶網(wǎng)絡(luò)中傳輸信息，也不能與采用其他系統(tǒng)的衛(wèi)星實現(xiàn)連接；這樣既不利于實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢共享，還為作戰(zhàn)人員增加了許多額外負擔(dān)。

為此，美國防部正在采取多項措施，打破各專業(yè)和各軍種之間的界限。首先，美國防部正在推動在各軍種的衛(wèi)星地面站和用戶終端上部署分布式公共地面系統(tǒng)（DCGS）集成骨干網(wǎng)（DIB），該系統(tǒng)可以在美空軍、陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊以及美國特種作戰(zhàn)司令部中的不同分布式公共地面系統(tǒng)之間創(chuàng)建互操作能力，改變以往情報采集和分發(fā)的方式，實現(xiàn)實時的信息共享。該系統(tǒng)還可以向位于世界不同地點的分析家及其他人員提供完整的原始資料，因此將縮小軍事作戰(zhàn)與情報之間的界限。盡管該系統(tǒng)的研發(fā)和部署由空軍牽頭，其管理辦公室為非官方聯(lián)合項目辦公室，但這是一項聯(lián)合計劃，辦公室成員來自各軍種及特種作戰(zhàn)司令部。此外，美軍還在開發(fā)新型多用途通用衛(wèi)星終端，例如美海軍的商用寬帶衛(wèi)星終端和多頻段衛(wèi)星終端。另外，據(jù)美空軍空間司令部網(wǎng)站報道，美軍戰(zhàn)略司令部已于2010年6月正式接管了由空軍航天與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心、空軍航天司令部牽頭發(fā)射的第三顆寬帶全球衛(wèi)星（WGS），從而首次正式打破了美軍“誰建設(shè)，誰維護、誰使用”的原則。該衛(wèi)星將為遍及世界的美海軍陸戰(zhàn)隊員、海軍士兵、船員和海航人員提供靈活的高容量通信服務(wù)。

3.以純軍方投資為主，積極探索公私合作方式

衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施屬于國家的重大戰(zhàn)略性設(shè)施，關(guān)系到美國的國防安全和經(jīng)濟、軍事、政治、外交利益，工程繁雜，耗資巨大。只有國家才有可能成為衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主導(dǎo)力量，責(zé)無旁貸。因此，出于掌握完全的控制權(quán)以及保密等方面的考慮，美軍的衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護項目雖然也采用軍方研發(fā)和承包商研發(fā)相結(jié)合的制度，但都無一例外地由軍方獨立投資。因此，近幾年，美軍每年用于衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和維護的預(yù)算一直居高不下，每年都維持在大約120億美元左右。

純軍方投資方式的有利方面不言而喻，一方面可以確保軍方百分之百地掌握衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施的控制權(quán)、運營權(quán)和使用權(quán)，另一方面，有國家財政作為堅強后盾，各階段的建設(shè)和維護經(jīng)費就有了堅實保障。不過，該方式的弊端也顯而易見。首先，如果所有衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目都由軍方大包大攬，依靠政府投入。長此以往，國家財政可能會不堪重負，很可能會顧此失彼。一旦某個項目出現(xiàn)延遲或超支，很可能會影響其他衛(wèi)星項目的建設(shè)，或者縮減對地面基礎(chǔ)設(shè)施的投資。例如，轉(zhuǎn)型衛(wèi)星通信系統(tǒng)計劃就是純軍方投資失敗的最典型例子。該計劃終止的直接原因是，計劃延遲造成成本過高，政府無力承擔(dān)。其次，純軍方投資還不利于調(diào)動業(yè)界積極性，很難實現(xiàn)高效費比。而且軍方對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理過嚴、干涉過多，往往還會妨礙承包商靈活調(diào)整研發(fā)思路。因此，也就經(jīng)常會出現(xiàn)項目延遲和超支的情況。

正是由于純軍方投入方式存在以上弊端，美軍正在積極變革衛(wèi)星基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護模式，積極尋求與業(yè)界的更廣泛合作。其中一項現(xiàn)在看來最行之有效的方式是，搭載有效載荷。搭載有效載荷可把受保護的軍事有效載荷，集成到已規(guī)劃的、擔(dān)負廣播等任務(wù)的商用衛(wèi)星上。這種方式可以降低發(fā)射成本和資本投資，同時還可保留與專用軍事發(fā)射相關(guān)的大部分軍事能力。搭載有效載荷并不能解決政府所有的與衛(wèi)星相關(guān)的問題，但會給政府帶來潛在的益處，因為它們具有很高的效費比，而且發(fā)射速度更快。其結(jié)果就是可以將大量的有效載荷送入軌道，從而構(gòu)成廣泛分布的系統(tǒng)，并具有高度的冗余性。

美軍對這種做法的興趣已經(jīng)越來越濃厚，搭載有效載荷的開發(fā)工作目前出現(xiàn)了激增。其中一個關(guān)鍵項目是空間因特網(wǎng)路由（IRIS）計劃。該計劃將國防部投資的一個空間因特網(wǎng)路由器搭載在Intelsat IS-14衛(wèi)星上，與該星的一個商用C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器和兩個商用Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器相連，可覆蓋歐洲、非洲和美洲，為美軍提供下一代基于IP的通信能力。此外，美軍還制定了商用搭載紅外有效載荷（CHIRP）計劃，將美空軍航天與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心建設(shè)開發(fā)的紅外傳感器有效載荷搭載到Americom政府服務(wù)（AGS）公司的SES Americom衛(wèi)星上。目前，對紅外有效載荷的測試已經(jīng)結(jié)束，準備交付給衛(wèi)星制造商，計劃于2011年進行發(fā)射。