2015年　全球通信衛星發展回顧

朱貴偉 劉悅 李博 （北京空間科技信息研究所）

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2015年全球通信衛星發展回顧

2015 Year in Review：Global Communications Satellites

朱貴偉 劉悅 李博 （北京空間科技信息研究所）

2015年，全球通信衛星領域繼續維持2011年以來的高速穩定發展態勢，全年共發射31次，成功將52顆通信衛星送入預定軌道。從國家維度來看，美國、俄羅斯、歐洲、印度、中國、中國香港、土庫曼斯坦、摩納哥、墨西哥、巴西、加拿大、澳大利亞、阿根廷、土耳其、阿拉伯衛星通信組織和老撾等10余個國家、地區和組織部署了通信衛星，其中許多國家取得了本國通信衛星“零”的突破。從用途維度來看，52顆通信衛星中，70%以上為民商用衛星。從軌道分布維度來看，僅有美國、俄羅斯和加拿大在低地球軌道（LEO）部署了通信衛星，其他國家均部署在地球靜止軌道（GEO）。

1 概述

歷經50余年的發展，通信衛星已經成為迄今為止發射數量第二、在軌數量第一的航天器，各國均將通信衛星視作關鍵的通信基礎設施來建設，并廣泛應用于軍事國防、經濟與社會發展。

目前，通信衛星已進入成熟、穩定發展的階段。在商業領域，制造、發射、運營和服務等產業鏈健全，市場規模龐大，以市場需求為牽引，以技術發展為驅動力，不斷發展和進步；在軍事領域，通信衛星越來越融入整個軍事信息系統，并且在空間對抗與空間合作的博弈中，催生創新概念的產生和新技術的發展。

近6年全球通信衛星成功發射數量統計

2015年，國外通信衛星領域的發射活動與各國整體發展能力和在軌規模相適應。截至2015年底，全球共計在軌通信衛星705顆，其中美國、歐洲和俄羅斯在軌衛星總數占75%以上。

從在軌能力與規模來看，美國、歐洲和俄羅斯仍然是國外通信衛星領域的前三強，日本、印度、加拿大等國位列其后。但是，在成熟穩定的發展過程中，通信衛星領域也呈現出新的發展動向。

首先，發展通信衛星的國家逐漸增多，通信衛星的制造能力進一步向新興航天國家擴展。土庫曼斯坦、老撾等國家在2015年首次擁有本國的通信衛星，巴西、阿根廷繼續發展本國自主研制通信衛星的工業基礎與能力。

其次，通信衛星的軍民融合發展進一步深入。通信衛星的軍民兩用屬性，在新興航天國家得到充分的利用，墨西哥、巴西等國以政府為主建設軍民商共用衛星系統，美國和歐洲則持續推進政府和軍方采購商業容量的模式。

第三，通信衛星的系統與技術取得了新的進展。軍事通信衛星領域在穩步更新換代的基礎上，繼續推進分層體系和彈性體系的構建。商業通信衛星領域在市場激烈競爭的刺激下，通信衛星平臺與有效載荷技術不斷演進發展。

2 各國發展態勢

美國

2015年，美國共發射19顆通信衛星，其中軍用6顆，商用13顆，在系統部署和技術研發方面均取得了一定的進展。在軍用通信衛星方面，移動用戶目標系統－3和4（MUOS－3和4）發射成功，在軌4顆衛星初步形成了全球覆蓋；7月發射的寬帶全球衛星通信－7（WGS－7），則進一步加快了美軍寬帶衛星系統更新換代的步伐；此外，陸軍還發射了3顆“空間與導彈防御司令部納衛星計劃”（SNaP）系列立方體衛星。民商用通信衛星方面，電視直播公司（DIRECTV）發射了美國有史以來功能最強大的直播衛星—電視直播－15（DirecTV－15），國際通信衛星公司（INTELSAT）通過發射國際通信衛星－34（Intelsat-34），增強了其在拉美區域的寬帶服務能力，而移動衛星運營商美國軌道通信公司（ORBCOMM）的11顆“第二代軌道通信”（OG－2）衛星也搭乘獵鷹－9（Falcon－9）運載火箭成功發射。

美國國防部軍用通信衛星體系與在軌能力

（1）軍用通信衛星穩步部署，持續推進彈性體系轉型

2015年，美國先后發射了2顆“移動用戶目標系統”衛星和1顆“寬帶全球衛星通信”衛星，并完成了“先進極高頻”衛星初始運行能力的里程碑。首先，寬帶全球衛星通信－7的發射，進一步補充了美軍在軌軍用通信衛星帶寬，一定程度上緩解了容量供不應求的局面；其次，移動用戶目標系統－3和4的發射，使得在軌衛星達到4顆，實現了全球覆蓋；第三，“先進極高頻”系統在軌3顆衛星經過長期的在軌測試，宣布實現了初始運行能力，標志著新一代防護衛星系統正式開始服役。

在空間環境日益擁擠、空間安全問題日益突出的背景下，美軍在2009年“轉型通信衛星”（TSAT）計劃取消后就開始思考軍用通信衛星體系的彈性轉型。2013年，美國空軍航天司令部的《彈性與分散空間體系》白皮書也為軍事通信衛星轉型提供了指導。

經過3年多的研究論證與演示試驗，防護衛星系統轉型方案的研究已經完成，預計將在2016年上半年公布正式的系統方案。按照美軍目前計劃，2018年將正式發布新型戰術寬帶抗干擾波形——防護戰術波形；2025年開始部署新型寬帶抗干擾通信衛星；2028年開始部署新型抗核專用通信衛星；2030年完成軍商融合的一體化衛星通信體系構建。

（2）全電推進平臺在軌應用，進一步加劇通信衛星制造業的競爭

2015年3月2日，波音公司成功發射了2顆全電推進衛星——亞洲廣播衛星－3A（ABS－3A）和歐洲通信衛星－115西B（Eutelsat－115 West B），繼續維持美國在衛星電推進技術領域的世界領先地位。這2顆衛星是全球首批成功發射的全電推進通信衛星，6個月后成功抵達預定軌位，比原計劃時間早了2個月。此次全電推進衛星的成功發射和部署，克服了頻繁穿越輻射帶、轉移軌道周期長、人工測控操作困難等難題，成功驗證了全電推進衛星軌道轉移的可行性和可靠性，預示著全電推進衛星時代的到來。

BSS－702SP衛星平臺基本參數

這2顆衛星均采用BSS－702SP平臺研制，該平臺是全球首款全電推進衛星平臺，整星功率為3～8kW。在承載載荷相同的前提下，可比化學推進衛星的發射質量減少約50%。在電推力器方面，BSS－702SP平臺選用了氙離子推進系統－25 （XIPS－25），具備高功率和低功率2種模式，分別用于軌道轉移和在軌位置保持。

（3）低軌寬帶通信衛星星座進入工程研制階段

2 0 1 4年底以來，受美國太空探索技術公司（Space X）和天空盒子成像公司（Sky Box Imaging）成功引入谷歌公司（Google）投資的影響，私人資本投資在北美加速發展，低軌通信小衛星星座計劃也繼20世紀90年代以來再次興起。據統計，至少有7個星座項目向國際電信聯盟（ITU）提交了網絡資料申請，其中包括美國太空探索技術公司和谷歌公司發展的4000顆低軌衛星項目，以及由其他十三億人公司（O3b）的創始人——格雷格·惠勒（Greg Wyler）發起的“一網”（OneWeb）項目。2015年，這2個項目合計獲得了15億美元的融資。

其中，一網公司已經取得實質進展，衛星研制和發射合同均已確定。2015年6月22日，一網公司將其低軌寬帶互聯網星座研制合同授予歐洲空客防務與航天公司（ADS），該合同是迄今為止全球最大的商業衛星制造訂單。根據合同協議，雙方將組建一家合資企業建造900顆互聯網廣播衛星，星座計劃于2018年開始發射。該合同的財務數據沒有對外公開，但一網公司在發布星座研制招標書時期望單星成本控制在50萬美元以內，據此估算，合同總金額約為4.5億美元。

歐洲

2015年，歐洲共發射6顆通信衛星，其中軍用通信衛星1顆，商用通信衛星5顆。在軍用通信衛星方面，意大利和法國合作研制的錫克拉－2 （SICRAL－2，全稱為“意大利保密通信和告警系統”衛星）成功發射。在民商用通信衛星方面，國際移動衛星公司（INMARSAT）第五代第2、3顆衛星發射成功，建成世界首個覆蓋全球的高速移動寬帶衛星網絡；歐洲通信衛星公司（EUTELAST）也接連發射2顆衛星，分別是歐洲通信衛星－115西和8 西B；挪威電信公司（Telenor）的索爾－7（Thor－7）衛星也成功發射，將為中歐、東歐以及多個海運區域提供寬帶服務。

歐洲錫克拉－2軍用通信衛星分離（左）與在軌飛行示意圖

（1）部署新一代軍用通信衛星，提升在軌能力

2015年4月26日，由意大利和法國共同合作研制的錫克拉－2衛星發射成功。錫克拉－2是一顆軍用通信衛星（意大利占68%，法國占32%），目的是增加戰場SHF和EHF通信能力，增強意大利錫克拉－1和1B以及法國“錫拉庫斯”（Syracuse）衛星系統的能力。整個系統由泰雷茲-阿萊尼亞航天公司（TAS）和意大利空間通信公司（Telespazio）聯合研制，合同價值2.95億美元，衛星將為雙方軍用/政府國內戰略和戰術通信以及本土以外領土和戰場通信提供通信服務。衛星基于空間客車－4000B3 （Spacebus－4000B3）平臺研制，采用三軸穩定方式，尺寸5.5m×2.2m×3.1m，發射質量4400kg，使用新型的100V電源，功率7kW，壽命大于15年，定位于37°（E），覆蓋整個歐洲大陸。（詳情請看本刊2015年第7期）

（2）國際移動衛星－5全球組網，建成首個全球Ka頻段寬帶移動通信網絡

2015年2月1日和8月28日，國際移動衛星公司第五代第2、3顆寬帶衛星國際移動衛星－5F2和5F3相繼搭乘俄羅斯“質子”（Proton）運載火箭從哈薩克斯坦拜科努爾發射場成功發射，分別為大西洋和太平洋地區提供海上、空中及其他平臺的高分辨率視頻、音頻和數據通信服務。這2顆衛星的成功發射，標志著首個覆蓋全球的衛星移動寬帶通信網絡——“全球快訊”（Global Xpress）初步建成。（詳情請看本刊2015年第11期）

國際移動衛星－5天線與波束情況

（3）簽訂“量子”衛星合同，高度靈活有效載荷進入工程階段

2014年12月2日，歐洲航天局（ESA）部長級會議批準了歐洲“量子”（Quantum）衛星計劃，旨在推動通信衛星靈活有效載荷技術的發展。2015年7 月9日，歐洲通信衛星公司和ESA正式簽署了該計劃合同，計劃于2018年發射。

衛星的主承包商為空客防務與航天公司英國分公司，衛星平臺采用其子公司英國薩瑞衛星技術公司（SSTL）的地球靜止軌道小衛星平臺（GMP－T平臺），有效載荷采用空客防務與航天公司研發的靈活載荷，包括星載模擬信號處理器和相控陣天線。衛星預計發射質量3500kg，有效載荷質量450kg，有效載荷功率5kW。

歐洲“量子”衛星一旦研制成功，將是世界上首個基于軟件定義無線電（SDR）的商業Ku頻段通信衛星，其在波束覆蓋、帶寬分配、功率調整和頻率配置等方面的高度靈活性，將極大改變衛星研制和用戶使用的標準。此外，高度靈活的在軌配置功能還使衛星具備探測干擾并主動規避的功能，其所提供的能力與軍事通信衛星的調零天線能力相似。

俄羅斯

2015年，俄羅斯共發射10顆通信衛星，其中軍用通信衛星4顆，民商用通信衛星6顆。在軍用通信衛星方面，“箭”（Strela－3M）系列3顆通信衛星和1顆“魚叉”（Garpun－2）中繼衛星發射成功；民商用通信衛星方面，3顆“信使”（Gonets）系列衛星和3顆“快訊”（Express）系列衛星也相繼成功部署。

其中，軍用通信衛星均為按計劃部署，主要目的是恢復在軌能力。在民商用衛星方面，俄羅斯近年來發展力度較大，2015年成功發射了3顆“快訊”系列衛星，大幅提升了俄羅斯境內及周邊地區的衛星通信與廣播服務能力。

其他國家和地區

2015年，其他共計11個國家和地區合計發射了18顆通信衛星。在這些國家中，僅有印度、加拿大和阿根廷的部分衛星由本國航天工業研制，其他均向國外制造商采購。此外，中國通信衛星制造業在2015年取得了重要突破：一方面，成功履約亞太星－9 （APStar－9），邁出了向國際成熟運營商提供商業通信衛星的第一步；另一方面，老撾－1（LaoSat－1）衛星的成功發射和交付，也使得中國通信衛星制造業順利敲開歐洲市場的大門。

俄羅斯2015年發射的3顆“快訊”衛星基本參數

（1）阿根廷成功發射本土研制的第二顆通信衛星

2015年9月30日，阿根廷本土研制的阿根廷衛星－2（ARSAT－2）搭乘歐洲阿里安－5（Ariane－5）火箭成功發射。這顆衛星也是阿根廷著力提升本國航天工業基礎的成果體現，是自2014年10月首顆本土研制的通信衛星之后成功發射的第二顆通信衛星。

測試中的阿根廷衛星－2

阿根廷衛星－2由阿根廷應用研究公司（INVAP）研制，歐洲泰雷茲-阿萊尼亞航天公司負責提供有效載荷。衛星發射質量2977kg，功率4.6kW，設計壽命15年，工作軌位為81° （W）。星上攜帶10臺C頻段和26臺Ku頻段轉發器。

近年，阿根廷推出了一項3顆地球靜止軌道通信衛星星座計劃，由本土工業設計、研制及運管通信衛星，一方面滿足國內電視廣播和固定通信需求，填補地區間的數字鴻溝；另一方面也培育本國航天工業基礎，提升國家航天活動的參與度。按當前計劃，阿根廷衛星－3處于研制之中，預計于2019年發射。

（2）墨西哥初步建成政府通信衛星系統

墨西哥分別在2015年5月和10月開展了2次通信衛星發射活動。其中，第一次發射因俄羅斯火箭故障而失敗，墨西哥衛星－1（Mexsat－1）隨火箭上面級墜毀；第二次發射采用美國火箭，墨西哥衛星－2成功入軌。

墨西哥衛星－1和2均基于波音公司的BSS－702HP平臺研制，采用三軸穩定方式，發射質量為5400kg，設計壽命15年，衛星收攏狀態尺寸為9m×3m×4m，展開后尺寸可達22m×29m×41m，2副由5塊三結砷化鎵面板組成的太陽電池翼可提供高達14kW的功率，壽命末期功率可達13kW。有效載荷方面，衛星攜帶了數字信道化器與122臺L/Ku頻段轉發器，其中L頻段采用固態功率放大器，通過口徑達22m的網狀可展開天線提供移動衛星服務，Ku頻段配備了功率為100W的行波管放大器，通過口徑為2m的天線可提供固定衛星服務。

在本土運營商整體出售給歐洲通信衛星公司之后，墨西哥推出了新的政府衛星計劃“墨西哥衛星”，利用1顆固定通信衛星和2顆移動通信衛星覆蓋墨西哥本土全境以及領海區域，旨在滿足政府的安全通信需求，同時也有力補充其國內的民用通信業務。

（3）土庫曼斯坦和老撾成功部署本國首顆通信衛星

2015年4月27日，土庫曼斯坦首顆通信衛星成功發射。2011年初，土庫曼斯坦成立了航天局，著力發展航天并推進航天技術的廣泛應用。2011年11月，土庫曼斯坦與泰雷茲-阿萊尼亞航天公司簽署衛星研制合同。由于此前并未儲備軌位，土庫曼斯坦選擇與摩納哥合作，利用后者的52°（E）注冊軌位資源。因此，該衛星又稱為摩納哥衛星－1 （MonacoSat－1）。衛星采用空間客車－4000C2平臺研制，發射質量4707kg，功率11.3kW，設計壽命15年。衛星攜帶38臺Ku頻段轉發器，其中26臺轉發器歸土庫曼斯坦使用，其余12臺轉發器歸摩納哥使用。

2015年11月2日，老撾－1通信衛星成功發射，該衛星是老撾第一顆國內通信衛星，同時也是中國向東盟國家和地區出口的首顆衛星。衛星項目合同由中國長城工業集團有限公司、中國亞太移動通信衛星有限責任公司與老撾郵電部三方共同簽署，中國空間技術研究院負責研制。衛星采用東方紅－4S平臺，應用了綜合電子技術、鋰離子電池技術等國際先進技術，可同時播出60～80套電視節目，為老撾及東南亞等區域用戶提供衛星電視直播、通信和數據傳輸等服務，服務壽命為15年。在該項目中，中國航天首創“天地一體化+商業運營”模式，不僅為老撾發射一顆衛星、建設地面應用系統，還將參與運營管理衛星資產。此外，中國還首次為外國提供了混合貸款，并為老撾培養了首批衛星人才。

3 總結

通信衛星作為一種廣域覆蓋、安全性和可靠性較高的通信手段和關鍵信息基礎設施，逐漸得到越來越多國家的重視和更加廣泛深入的應用。2015年，國外通信衛星的發展延續了近年的發展勢頭，多項系統和技術發展已經初露端倪。整體上，發展和應用通信衛星的國家越來越多，通信衛星成為開展信息化建設、消除數字鴻溝不可或缺的手段。在體系與系統方面，歐美等航天大國持續建設分層的彈性通信衛星體系，并進一步深化軍民融合實踐；在技術方面，市場激烈競爭的壓力促進了全電推進、3D打印、靈活有效載荷等技術的工程應用，而這些技術也有望成為改變現有通信衛星市場競爭格局的變革性技術；在應用方面，通信衛星持續向大眾個人消費者方向發展，寬帶通信、移動通信將進一步融合，滿足不斷發展的移動互聯需求。