2011年國外衛星技術發展

□ 靳 穎 韓燕俠 高 菲 曉 春

應用衛星和衛星應用的發展水平是衡量一個國家科學技術、國防建設和國民經濟現代化水平的重要標志之一。目前，在軌衛星數量已突破1000顆，這些衛星分屬于60多個國家或組織，為幾乎所有的國家提供衛星通信、衛星遙感、衛星導航等應用服務。

美國依然在衛星技術領域保持領先地位，并努力推進航天系統的升級換代，預警、通信、導航等新型軍事衛星相繼投入使用，航天優勢進一步擴大。而俄、歐等則根據自身航天戰略需求，選擇重點領域提升航天競爭能力。

美國NPP衛星拍攝的第一幅地球全景照

一、偵察監視與遙感衛星

目前，主要國家均已構建分辨率達到亞米級的成像衛星系統，并不斷進行衛星補充發射與更新，以提升時空分辨率，并呈現星座化的發展趨勢。2011年，美國、歐洲、日本等先后發射了多顆新型軍用成像偵察衛星。

美國

發射“天基紅外系統”首顆GEO衛星，提升戰略與戰術導彈預警能力

2011年5月7日，美國首顆“天基紅外系統”地球同步軌道預警衛星進入預定軌道。作為美國新一代導彈預警衛星，它將替代現役的“國防支援計劃”第三代導彈預警衛星，承擔監視導彈發射、導彈防御和戰術情報搜集等任務。不僅能提供戰略彈道導彈的預警，還能實現對近程彈道導彈的預警。該系統由4顆地球同步軌道（GEO）衛星和2個大橢圓軌道（HEO）衛星載荷組成。地球同步軌道衛星用于探測導彈的發射，大橢圓軌道衛星載荷用于跟蹤飛越北極上空的導彈。

密集發射偵察衛星，

增強全球態勢感知能力

由于美軍在軌衛星日益老化，新研偵察衛星遲遲不能發射，造成天基偵察能力出現空檔。為改善這一不利局面，2011年1月至4月，美國國家偵察局（NRO）連續進行4次秘密衛星發射，將“鎖眼-12”光學成像偵察衛星、“快速探路者”偵察衛星、“衛星數據系統”（SDS）中繼衛星、兩顆 “白云”海洋監視衛星發射升空。這5顆衛星的發射，進一步增強了美軍的全球態勢感知能力。

繼續開展新型導彈預警衛星在軌演示驗證，首次完成近程彈道導彈飛行全程跟蹤

2011年3月16日，美軍在軌的兩顆新型導彈預警“空間跟蹤與監視系統”（STSS）衛星，首次對近程彈道導彈靶彈從發射到墜毀的全過程進行了跟蹤。試驗中，STSS-1衛星首先利用星載捕獲傳感器，探測到了從美軍太平洋導彈靶場發射的“‘宙斯盾’戰備評估彈”（ARAV-B）的熱紅外信號，而后導引星載跟蹤傳感器鎖定目標，STSS-1衛星隨之將跟蹤數據中繼給STSS-2衛星，由STSS-2衛星繼續對ARAV-B近程導彈的空間飛行段和再入飛行段進行跟蹤，直至其墜入太平洋。

美國導彈防御局（MDA）還計劃進行更為復雜的STSS衛星演示驗證試驗。一是高軌與低軌導彈預警衛星的協同跟蹤能力。二是驗證STSS衛星在目標跟蹤過程中能否產生支持攔截彈“遠程發射”作戰概念的“火控方案”。

美國天基紅外系統

美國空間跟蹤與監視系統（STSS）示意圖

發射試驗型NPP氣象衛星，開啟對地觀測新時代

2011年10月28日，美國航宇局和國家海洋大氣管理局（NOAA）成功發射“國家極軌運行環境衛星系統先期計劃”（NPP）衛星。NPP氣象衛星是“國家極軌運行環境衛星系統”（NPOESS）項目的探路者。價值15億美元的NPP衛星，基于鮑爾宇航公司的BCP 2000衛星平臺建造，設計壽命7年，軌道高度為824千米。其上搭載5臺科研儀器，其中4臺新型傳感器可提供關鍵數據，協助科學家研究長期氣候模式動力學，并幫助氣象學家提高短期氣象預報質量；1臺臭氧映射與剖面測量儀套件由鮑爾宇航公司建造，將充實臭氧層測量、土地覆蓋測量以及冰層覆蓋測量等30余個長期數據庫。

俄羅斯“琥珀/鈷”-M衛星

俄羅斯

例行發射膠卷回收型偵察衛星，全天時傳輸型天基偵察能力有待加強

2011年6月27日，俄羅斯 發射編號為“宇宙-2472”的“琥珀/鈷-M”（Kobalt-M）光學偵察衛星。“琥珀/鈷-M”偵察衛星為膠卷回收型，設計壽命120天，分辨率0.25米。俄羅斯從2008年起，每年發射1顆“琥珀/鈷-M”光學偵察衛星。由于新研制的光電傳輸型的“角色”光學偵察衛星推遲服役，致使俄羅斯不能保持全天時的天基偵察能力，這無疑與俄羅斯傳統航天大國的地位不相匹配。

歐洲

法國發射“昂宿星”光學成像衛星，為構建歐洲聯合偵察衛星系統奠定基礎

2011年12月16日，法國將首顆“昂宿星”光學成像偵察衛星發射入軌。“昂宿星”是“光學雷達聯合地球觀測”（ORFEO）項目的組成部分，是法國航天局與意大利航天局的合作項目，用于滿足歐洲用戶的軍民兩用需求。法國計劃發射兩顆“昂宿星”衛星，將與德國、意大利的雷達成像衛星星座，共同成為歐洲下一代成像偵察衛星系統的核心。

目前，法國、德國和意大利等歐洲國家已簽署合作研制“多國天基成像系統”（MUSISI）的協議。MUSISI是由10顆以上的軍用和軍民兩用衛星組成的星座網，衛星將攜帶光學、紅外、雷達和超光譜成像傳感器。MUSIS最終將取代歐洲國家現役的光學成像和雷達成像偵察衛星，首顆MUSIS衛星將于2015年發射。

日本

更新“情報搜集衛星”系統，提升東北亞地區監視能力

日本在2011年成功將“光學4”號偵察衛星和一顆雷達偵察衛星發射入軌，補充并完善了“情報搜集衛星”（IGS）系統。目前，IGS系統有3顆成像衛星和1顆雷達衛星在軌。日本計劃在2012年再發射一顆雷達成像衛星，以保證在任何條件下對地球上任何地點每天至少偵察1次。

提供貸款支持越南采購兩顆雷達衛星，試圖強化與越南的關系

2011年10月31日，越南與日本政府達成協議：日本將向越南提供海外開發援助（ODA）貸款購買2顆日本設計制造的對地觀測衛星，此舉是日本首次利用ODA貸款用于援助國外航天技術開發，也標志著日本出口遙感衛星取得零的突破。預計在不久的將來日本將向更多的亞洲國家提供這種援助模式的衛星出口。該衛星將采用NEC公司最新研制的商用遙感衛星平臺，可安裝分辨率0.5米的光學遙感器或分辨率較低的雷達，重約500千克，既可用于監測洪水、森林火災等自然災害，也用于監測、預報和評估氣候變化的影響。

二、導航衛星

近年來，美、俄、歐、中等航天大國正在加快各自導航衛星系統的現代化建設步伐，搶占技術制高點和全球市場份額是各國間競爭的重點。美國在鞏固其全球市場壟斷地位的同時，時刻不忘搶占導航技術的制高點。為了減緩GPS的脆弱性，美國正在采取各種措施增強GPS抗干擾能力，尋求GPS備用手段，探索開發新的導航技術。俄羅斯吸取以往的教訓，將重建重點放在與美歐系統的兼容與互操作上，加強“格洛納斯”衛星在俄羅斯的應用開發。俄羅斯要求從2012年起，所有新車，尤其是公務用車和公交用車都將裝備并使用“格洛納斯”導航設備，并打算對使用GPS的進口產品征收關稅，額度可達25%。目前，在俄羅斯公共交通工具中，配備衛星導航裝置的不到20%，“格洛納斯”系統在俄羅斯市場的份額僅為5%。

日本“光學”4號衛星發射升空

美國

穩步推進GPS現代化，力圖確保其技術和市場的世界領先地位

據最新發布的美國國會預算辦公室研究報告透露，美國到2030年前總共需要發射50顆GPS衛星，其中包括第三代的40顆，而在2012年～2030年期間總共需投入220億美元繼續完成尚未實現的GPS現代化計劃。GPS現代化進程包括空間、地面和用戶段的現代化升級改造，目標是極大地緩解當前GPS存在的脆弱性，為全球10億軍民用戶提供更抗干擾、更高定位精度和更安全可靠的服務。

按照GPS現代化計劃，2011年美國繼續推進GPS更新換代進程。2011年7月16日，美國成功發射第二顆GPS II F衛星。與現役GPS系列衛星相比，GPS II F主要具有以下特點:①導航精度提高，軍用定位精度達3米，并具備更好的抗干擾能力。②在以往GPS衛星L1和L2頻段的基礎上，新增一個中心頻率為1176兆赫的L5頻段，主要用于民用航空導航。③采用新型太陽電池板，能提供可變功率，以滿足增加導航信號和增強信號功率的要求。④星鐘系統采用美海軍研究實驗室開發的數字化星鐘技術，進一步提高了星鐘系統的穩定性，每日誤差僅為8納秒。⑤設計壽命延長至15年，確保了衛星長期在軌服務，提高了衛星利用率。⑥采用可編程的處理系統，可直接在軌升級軟件，改善系統的運行。

此外，2011年10月，雷聲公司完成“全球定位系統下一代運行控制系統”（GPS OCX）的初步設計評審工作，這是一個重要的里程碑，影響著GPS計劃的發展路線、成本估算以及計劃進度安排等。GPS OCX是一種先進的GPS運行網關服務系統，旨在提供安全、精確、可靠的導航和授時信息，有效支持軍用、商業和民用用戶。

俄羅斯

歷經10年磨難重新恢復“格洛納斯”全球導航衛星星座

由于2010年俄羅斯一箭三星發射失敗導致“格洛納斯”全球導航衛星星座恢復重建時間推遲一年。2011年俄羅斯采取非常措施連續四次發射共6顆“格洛納斯”衛星，終于完成了重建工作。使“格洛納斯”導航星座歷經10年癱瘓之后終于在2011年底恢復24星全系統運行。目前“格洛納斯”導航系統的在軌衛星已達30顆，其中23顆衛星正常運行，3顆即將進入運行階段，2顆衛星處于臨時技術維護狀態，另有2顆分別處于在軌測試和備用狀態。

歐洲

發射“伽利略”在軌驗證衛星，批準軍事“公共特許服務”管理規定

2011年10月21日，歐洲“伽利略”衛星導航星座的首批兩顆衛星成功進入軌道。目前，歐洲已經授出14顆“伽利略”衛星的制造合同，但是由于生產成本提高，原計劃部署30顆衛星的經費，只能支持18顆“伽利略”衛星。歐洲計劃正計劃削減其他航天項目的經費，以確保“伽利略”導航星座建設。

2011年9月13日，歐洲議會批準通過了“伽利略”衛星導航系統未來準軍事“公共特許服務”（PRS）的詳細管理規定，表明歐盟內部爭論多年有關伽利略系統能否軍事應用的問題取得重大進展。

三、通信衛星

新型軍用通信衛星系統具有大容量、高速率通信能力的特點，不僅數倍于現役的軍事通信衛星數據吞吐量，還具備星上處理、互聯網接入等能力，可減少傳輸時延，并使用戶終端更小型化。2011年，美國首顆“先進極高頻”衛星到達預定軌道，使美國第三代受保護軍用通信衛星系統建設“有驚無險”。

美國

“先進極高頻”-1故障衛星歷經14個月后轉危為安抵達運行軌道

歷經14個月的軌道提升后，美空軍首顆“先進極高頻”（AEHF-1）軍用通信衛星，終于轉危為安，進入預定軌道，并確保衛星仍有14年的壽命。目前衛星狀態良好，美軍已開始對衛星各系統進行為期近四個月的詳細試驗和校驗，預計將在2012年初交付作戰使用。

俄羅斯格羅納斯導航系統

美國GPS系統

首顆衛訊-1 Ka寬帶衛星發射，四大亮點引發業界關注

2011年10月20日，美國勞拉公司制造的衛訊-1的Ka衛星發射升空。這是衛訊公司購買的首顆寬帶衛星，將為北美地區提供最高速度的寬帶衛星通信業務。它的發射成功引起全球衛星通信業界的高度關注。其一是迄今發射的最重(6740千克)商用Ka寬帶通信衛星；其二是全球在軌通信吞吐容量最高的寬帶衛星，其總吞吐容量超過140Gbps，比之前北美上空所有在軌衛星上C、Ku和Ka頻段的容量之和還多；其三是采用72個點波束覆蓋美國和加拿大提供寬帶互聯網服務；其四是采用最新研發的創新“沖浪波束-2”(SurfBeam)地面網絡技術，大大增強了與地面寬帶網的競爭能力。

衛訊公司的服務一旦進入市場，則能夠提供比目前ADSL和有線電纜速率更快的互聯網接入服務，而且其價格和目前的衛星寬帶服務價格基本持平。

借助商業通信衛星搭載軍事載荷，探索軍民融合發展模式

2011年9月21日，Arabsat-5C通信衛星和SES-2商業通信衛星發射升空。此次商業通信衛星發射尤為引人關注的是，SES-2通信衛星上搭載了美空軍導彈預警衛星的試驗型有效載荷——商業搭載紅外有效載荷（CHIRP）。主要用于收集寬視場紅外數據，探測運載火箭或者導彈在發射期間的尾焰羽流，旨在為改進“天基紅外系統”（SBIRS）導彈預警衛星寬視場紅外傳感器提供技術參考。其任務取得的效果，還將用于評估商業衛星搭載軍用有效載荷的模式。

美國“先進極高頻”（AEHF-1）軍用通信衛星

俄羅斯

接連發射“子午線”通信衛星，加速軍用通信衛星系統升級

2011年5月4日，俄羅斯接連發射“子午線”-4軍事通信衛星，但12月23日發射的另一顆子午線衛星卻遭到失敗。“子午線”系列衛星旨在替換老化的“閃電”（Molniya）大橢圓軌道軍事通信衛星系統。“子午線”-1衛星于2006年12月發射，據稱已于2009年5月衛星出現故障；“子午線”-2衛星于2009年5月發射，由于運載火箭故障而未能進入預定軌道；“子午線”-3衛星于2010年11月發射，該衛星已成功進入軌道并投入運行。此外，俄羅斯還在9月20日發射一顆編號為“宇宙-2473”的數據中繼衛星，該衛星將用于替代現役的“急流”系列中繼衛星。

歐洲

衛星廣播平臺將為全歐提供免費音頻廣播服務

2011年9月9日，Eutelsat公司和SES Astra公司共同成立的索拉里斯移動公司（Solaris Mobile）宣布推出“歐洲廣播”（EUR Radio）數字衛星音頻廣播演示平臺，將向整個歐洲地區提供免費的衛星音頻廣播服務。

Solaris公司表示盡管EUR Radio平臺最初將用于推廣和驗證目的，但有可能催生相應的商業服務，向歐盟范圍內的收聽者提供涵蓋大眾娛樂、新聞和音樂等多種語言的多媒體和互動娛樂節目。該演示平臺還具有通過車載數據設備提供豐富娛樂信息服務的能力，并將成為傳統調頻廣播、數字音頻廣播或S頻段衛星移動多媒體服務的有效補充。

歐空局成功演示創新型網絡化衛星數字影院系統，引發電影分發模式的新變革

隨著全球電影院的數字化和電子化程度不斷提高，對數字電影的訂購和分發方式提出了新的需求。歐空局（ESA）通過衛星技術開發出了名為“創新衛星互操作數字娛樂”（ISIDE）的安全、成本高效的網絡化影院系統，并已成功在意大利完成初步演示驗證。

借助ISIDE驗證平臺，影院用戶可以通過網絡直接訂購電影、直播節目和互動娛樂節目，并通過衛星通信手段自動獲取數字化的節目內容；而內容提供商也可以通過電腦方便地進行節目分發和賬單管理等操作。

ISIDE系統不僅為數字影院產業價值鏈提供了便捷的衛星解決方案，同時由于共同下載同一部電影的多家影院可以分擔使用衛星的成本，從根本上解決了衛星容量資源成本過高的問題。

四、小衛星

2011年，美國積極探索與發展微小衛星技術，特別是在“作戰快速響應空間”能力建設上取得重要進展。

美國

首顆“作戰快速響應空間”衛星發射，孕育航天裝備采辦模式創新

2011年6月30日，首顆“作戰快速響應空間”（ORS-1）衛星成功發射。ORS-1衛星是一顆戰術成像偵察衛星，是美國作戰快速響應空間辦公室的首顆業務衛星，直接為美國中央司令部提供戰術情報保障。該衛星之所以被稱為業務衛星，是因為從一開始就被設計成服務于作戰司令部而不是美國情報分析部門。戰區指揮官利用該衛星在幾分鐘內就可以獲得所需的偵察圖像，而不像由情報系統管理的秘密偵察衛星那樣，需要等待幾個小時甚至幾天的時間。

ORS-1衛星的成功發射，標志著美國作戰快速響應空間能力建設已從試驗驗證階段轉向實戰應用階段。可以預見，在美國國防經費日益緊縮的形勢下，這種成本相對低廉、具有快速響應能力的軍事空間系統將會成為美國防部重點支持的項目，并快速發展。

成功發射“戰術星-4”試驗衛星，應急作戰通信能力從試驗走向戰場應用

2011年9月27日，美國將“戰術星-4”試驗通信衛星成功發射升空。該衛星是“作戰快速響應空間”（ORS）系列試驗衛星中的第三顆，旨在驗證美國新的衛星通信技術，支持海上前沿部署部隊和地面海軍陸戰隊作戰。“戰術星-4”“衛星運行在遠地點為12050千米的大橢圓軌道上，能覆蓋更高緯度，有助于彌補當前地球靜止軌道衛星通信能力的不足。可提供10個特高頻（UHF）信道，并允許部隊在偏遠地區利用目前的手持式無線電設備實現“動中通”。同時提供靈活的上、下信道配給，提高了在射頻繁忙環境下的運行能力，能覆蓋高緯度地區并適用于丘陵區域。

歐空局“創新衛星互操作數字娛樂”（ISIDE）系統示意圖