波音公司2015年航天防務領域的開發與拓展

張京男 （中國運載火箭技術研究院研究發展中心）

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波音公司2015年航天防務領域的開發與拓展

Research Report on 2015 Boeing Aerospace & Defense Development and Expansion

張京男 （中國運載火箭技術研究院研究發展中心）

2015年，波音公司航天防務業務亮點主要集中在戰略投送力量的鞏固與發展、全電推進商業衛星的不斷崛起、載人航天任務的承擔，以及多項戰略合作帶來了技術與市場方面的深遠意義，相關裝備的發展對美國航天防務能力發揮著重大作用，是美國國防建設的戰略基石。

1 火箭發射情況

波音公司當前研制的正在服役的運載火箭是德爾他－4和2（Delta－4和2），2015年發射次數較少，共3次，1次是科學觀測衛星，2次是軍事衛星。

2015年波音公司“德爾他”運載火箭發射情況

2 航天器情況

2015年，波音公司研制的航天器主要突破是X－37B進行第4次試飛和在軌交付了世界首顆全電推進衛星并開始工作。

軍用領域

（1）X－37B空天往返飛行器第4次試飛

2015年5月，波音公司為美國空軍實驗室與快速響應辦公室研制的X－37B進行了第4次試飛，由洛馬公司的宇宙神－5發射入軌，軌道高401～422km。此次搭載的X－37B/“軌道試驗飛行器”（OTV－4）是第2次X－37B試飛中返回的軌道試驗飛行器－2，主要進行霍爾助推器電推進技術試驗，收集遙測信息并測算推力值，從而改進“先進極高頻”（AEHF）通信衛星的性能。目前，“先進極高頻”衛星的霍爾助推器由阿羅杰特·洛克達因公司（Aerojet Rocketdyne）生產，功率4.5kW。此次試驗還將進行NASA的100種不同材料在太空暴露200天的試驗，包括聚合物、復合材料與涂層等。

即將發射的美國X－37B與宇宙神－5火箭對接

（2）GPS－2F衛星星座加速部署

2015年，波音公司第9～11顆GPS－2F衛星發射入軌，并發回信號。入軌后，波音公司還需要用1個月的時間幫助空軍在軌檢驗衛星。波音公司已準備向空軍交付第12顆GPS－2F衛星。

波音公司正在開發數字波形發生器，支持美國空軍提出的與GPS－3交替的要求。7月，波音公司成功演示了數字格式的GPS－3導航信號，克服了在多信號融合等新要求下對當前GPS模擬載荷的數量限制，使組件更少、質量更輕、成本更低、集成與測試更簡化，并可以加入未來新的信道。同時，還驗證了普通GPS信號可以在變功率下從不同的代碼群中以數字化形式產生。

（3）寬帶全球衛星通信－7軍用帶寬提升17%

2015年7月，波音公司第7顆“寬帶全球衛星通信”衛星發射入軌。由于有效載荷進行了升級，為美國與盟國提供的安全通信帶寬將比之前的“寬帶全球衛星通信”提升17%。

寬帶全球衛星通信－7采用了商業化流程，大大降低了成本，從寬帶全球衛星通信－7～10共4顆衛星總共可降低成本1.5億美元。寬帶全球衛星通信－8～10這3顆衛星帶寬將會在寬帶全球衛星通信－7的基礎上再加倍，寬帶全球衛星通信－8將于2016年底發射。波音公司向空軍交付的“寬帶全球衛星通信”共計10顆。

測試中的美國寬帶全球衛星通信－7

商業衛星

（1）全球首顆全電推進衛星入軌運行

2015年1月，波音公司生產的全球首發的2顆全電推進衛星—亞洲廣播衛星－3A（ABS－3A）與歐洲通信衛星－115西B（Eutelsat－115 West B）均采用全電氙離子推進系統，壽命超過15年，由獵鷹－9v1.1（Falcon－9v1.1）火箭進行“一箭雙星”發射入軌，并開始正式工作。這2顆衛星均采用了BSS－702SP小衛星平臺，平臺從開發到傳回在軌信號，一共不到3年時間，是波音公司快速將創新技術向市場轉化的成功案例之一。BSS－702SP平臺還是該公司4年內引入的關于衛星的3個新設計之一，其他2個是BSS－702MP與“502鳳凰”（502 Phoenix）小衛星平臺。

BSS－702SP小衛星全電推進平臺上的雙星垂直放置結構，具備雙星發射能力，可大大降低發射成本，波音公司已取得該項技術的專利。

（2）再簽2顆全電推進衛星研制合同

2015年2月和6月，波音公司分別與歐洲衛星公司（SES）、亞洲廣播衛星公司簽署合同，為他們各研制一顆基于BSS－702SP平臺的全電推進衛星歐洲衛星－15（SES-15）、亞洲廣播衛星－8。

2015年全球首發全電推進歐洲通信衛星－115西B

歐洲衛星－15是歐洲衛星公司近25年來從波音公司采購的第12顆衛星，也是首顆全電推進衛星，計劃于2017年交付。該衛星帶有寬光束與高通量有效載荷，功率達到8kW，采用Ku、Ka頻段，可為歐洲衛星公司航線客戶提供空中娛樂節目與WiFi，覆蓋整個北美、中美與加勒比地區，將加強歐洲衛星公司在北美政府與航空運輸市場占有率。

亞洲廣播衛星－8是波音公司為亞洲廣播衛星公司研制的第3顆全電推進衛星，將擴展廣播與娛樂服務，覆蓋澳大利亞、新西蘭、中東、俄羅斯、南亞與東南亞。該衛星上載荷包括C、Ku、Ka頻段，可為政府、運輸、電信、直接到戶（DTH）與鄉村寬帶等領域提供服務，將于2017年交付，替代亞洲廣播衛星－7。

（3）莫雷洛斯－3衛星服務于墨西哥國家通信

2015年10月，波音公司為墨西哥政府研制的基于BSS－702HP（高功率）平臺的莫雷洛斯－3[Morelos－3，即墨西哥衛星－2（MexSat－2）]通信衛星發射入軌，并納入“墨西哥衛星”體系中。該衛星在軌控制權已轉交給墨西哥政府，由墨西哥電信公司代表國家通信與運輸部，通過墨西哥兩處衛星控制中心進行管理。波音公司將配合墨西哥政府進行幾個月的測試，預計2016年中期全面運行。

“墨西哥衛星”通信體系將為墨西哥國防、民用、人道主義援助的移動終端提供3G話音與數據服務，范圍涉及墨西哥本土與周圍水域。波音公司主要負責交付2顆衛星、2套位于墨西哥的地面網絡與衛星控制站，以及相關運行網絡和用戶終端。波音公司制造的第一顆衛星墨西哥衛星－1，曾在2015年5月由“質子”（Proton）火箭發射，但由于火箭三子級發動機故障導致任務失敗。

（4）絲波－1衛星拓展亞洲市場

2015年，波音公司正在研制基于新型BSS－702衛星平臺的絲波－1（Silkwave－1）衛星，它將拓展亞洲包括中國、印度在內多國市場的移動中用戶多媒體通信服務，2018年發射并開始服務。目前，美國紐約廣播有限公司（NYBB）正在采購該衛星。該公司在美國運營12個特高頻（UHF）電視站。衛星將功能租用給香港的中國移動多媒體廣播控股有限公司（CMMB Vision），進行全套的媒體與信息服務。

組裝中的墨西哥衛星－2

中國移動多媒體廣播控股有限公司引領中國移動手持電視技術的標準，將為亞州絲綢之路沿線地區提供前所未有的視頻、話音、數據等數字媒體的服務能力。絲波－1最終將替代目前美國紐約廣播有限公司在軌運行的“亞洲之星”（AsiaStar）衛星及其L頻段頻譜，傳輸能力為原來的100倍，實現移動中用戶使用多媒體。

（5）2顆國際移動衛星－5入軌并驗證了軍用通信能力

波音公司研制的國際移動衛星－5F2和5F3 （Inmarsat－5F2和5F3）分別于2015年2月和8月由質子－M/微風－M火箭發射入軌并運行。國際移動衛星公司（INMARSAT）通過國際移動衛星－5星座建立的“全球快訊”（Global Xpress）網絡，將提供首個全球高速Ka頻段寬帶網絡及其商業服務，包括船舶通信與客機乘客飛行中上網、高分辨率視頻、話音與數據流等。第4顆國際移動衛星－5目前正在生產，預計2016年交付。

波音公司還首次測試了“全球快訊”網絡的軍用Ka頻段能力。試驗中，在美國國防部多個機構配合下，“全球快訊”網絡通過其國際移動衛星－5F2向快速移動的平臺以高速率傳輸數據。使直升機上處理數據速度達到30Mbit/s，遠高于現有的能力，且沒有信號失真或丟失。試驗還驗證了“全球快訊”與美國國防部衛星通信主干網“寬帶全球衛星通信”的兼容性，實現了無縫對接。

空間站任務

（1）將用“星際客車”執行波音公司首次載人空間站任務

2014年9月，波音公司獲得42億美元商業載人航天運輸合同后，2015年5月，波音公司得到NASA認證，將在2017年使用洛馬公司的宇宙神－5火箭發射“星際客車”（Starliner），即乘員空間運輸－100 （CST－100）飛船，執行“國際空間站”航天員替換任務。這是NASA首次通過與商業公司簽署合同并執行此類任務，也是波音公司50年太空飛行歷史中的首例此類任務。根據合同，波音公司保證至少2次、最多可能6次的飛行。“星際客車”可以運輸超過7名乘客或者乘員與貨物共用，至LEO軌道的“國際空間站”，也可能是比格羅航天公司（BigelowAerospace）自建的空間站。12月，波音公司第2次取得NASA載人太空飛行任務認證。

正在與“國際空間站”對接的美國“星際客車”示意圖

為取得NASA的認證工程授權，波音公司在2015年進行一體化設計成熟度驗證、飛行器就緒資質試驗、飛行軟件與控制系統成熟度評審。負責發射的聯合發射聯盟公司（ULA）完成了航天員出入塔的主體建設，這也是卡拉維拉爾角空軍基地41號發射臺首次有航天員出入塔。

（2）將繼續維護“國際空間站”運行

2015年9月，波音公司取得NASA價值11.8億美元合同，繼續為空間站提供工程保障、資源與人力，直到2020年9月30日。NASA開始與其他16個國家分析空間站能夠延續至2024年，并按照合同評估空間站主結構件延長至2028年的可行性。空間站于2002年11 月2日正式運行。

3 技術開發與拓展

新成立的開發部關注國防與航天項目方案改進

2015年2月，波音公司開始將重要航天防務開發項目的管理職能集中到一個新的部門——波音公司防務航天事業部（BDS）下屬的開發部，并任命了部門總裁，目的是增強生產前的開發效率，打破項目原有的成本曲線，設計出可降低風險、提高經濟可承受能力的最佳方案。波音公司首批進入波音公司防務航天事業部的項目有6個：“星際客車、“航天發射系統”（SLS）、波音公司“502鳳凰”平臺小衛星等。

成立仿真與技術研究中心

2015年6月19日，波音公司在阿拉巴馬州新建的研究與技術中心（BR&T）開始運營，作為在美國東南部與科研機構協同開發的集中地，主導未來公司遠期的仿真與技術創新。

研究與技術中心有220名工程師、技術人員與管理人員，將進行波音公司宇航產品的仿真分析、系統分析、應用數學、化學、復合材料、金屬與陶瓷、推進技術、航電系統與傳感器、通信與探測、網絡技術、物資與流程、產品標準等研究，設計宇航系統解決方案，從而縮短周期，降低成本，提高質量。

研究與技術中心建立了全球網絡，能整合全球研究人員仿真與技術開發，進行快速協同開發，保持在宇航領域的世界領先。目前，波音公司有11家研究機構與技術中心，分別位于為澳大利亞、巴西、中國、歐洲、印度、俄羅斯，以及美國的阿拉巴馬州、加州、密蘇里州、南卡羅林那州與華盛頓。

成立防務數據分析部門，重視信息價值

2015年5月，波音公司防務航天事業部增加了一個數據分析部，為客戶提供產品與服務中包含的數據服務，是波音公司重新定位核心能力的一項重要舉措。波音公司為該機構任命的首席數據分析師是曾經的網絡與航天事業電子信息方案部的副總裁。此舉與美國奧巴馬總統于2015年2月在白宮任命國家首席數據科學家遙相呼應，表明從國家到企業都開始重視數據科學。

4 戰略合作

2015年3月，波音公司開始在2014年3月新成立的日本軟銀衛星規劃公司占有一定的股份（具體份額未明），聯合為日本設計基于衛星的災難響應通信系統概念。軟銀衛星規劃公司將評估這些概念，并提交至日本總務省。日本軟銀衛星規劃公司將規劃衛星通信技術的研發與運營，而波音公司的加入將利用自身優勢幫助該公司具備核心技術。波音公司當前為墨西哥政府研制部署的“墨西哥衛星”通信體系，可提供災難響應等多種服務，2016年全面運行。

日本軟銀衛星規劃公司是由孫正義于1981年在日本創立并于1994年在日本上市，在全球范圍提供移動通信、固定線路通信與互聯網服務。2013年，日本軟銀衛星規劃公司收購了美國斯普林特公司（Sprint）78%的股份，用戶數量達到1億，致力于通過IT技術實現全新的生活方式，并使用清潔、安全能源。

5 總結分析

繼續強化美國戰略投送裝備頭號承包商這一角色

在美國傳統“三位一體”的核威懾能力中，波音公司承擔了陸基、空基2個平臺的核打擊力量建設，同時波音公司正在發展的X－37B飛行器已開始第4次入軌試飛，具有戰略投送及相關應用潛力。

可以看出，一方面美國仍然依賴于原有的陸基、空基核力量，長期保持與改進能力的決心十分堅強；另一方面，波音公司不但穩固了原有國家核力量建設的角色，還有望演化出新的天基力量平臺。

取得了新型航天器技術與應用創新的重要成果

2015年，波音公司在航天器領域取得2項重大突破，一是在軌交付了2顆全電推進的商業衛星，以“一箭雙星”的方式成功發射，并且持續研制全電推進衛星并簽署訂單合同；二是波音公司的“星際客車”將成為美國航天史上首個執行商業載人航天任務的航天器，同時也創造了波音公司的歷史。其他商業衛星優勢在于有針對性地搶占了相應的市場。莫雷洛斯－3主要服務于墨西哥國家及周邊海域，絲波－1衛星主要服務于亞洲絲綢之路沿線國家，可能與我國衛星應用在“一帶一路”上的布局有所沖突，而國際移動衛星－5原本提供商業服務，但美國國防部使其具有了高速的軍用移動通信能力，是衛星實現軍民兩用的重要實踐。

可以看出，波音公司在航天器領域取得的創新及其成果在美國乃至世界航天界都具有重要影響力。航天器的創新涵蓋了新動力、新任務、新地域、新功能等多個層次，未來必將創新成果轉化為更多的實際應用。

技術開發拓業務，戰略合作謀市場

波音公司對新技術、新方案、新業務的謀劃2015年仍在持續進行著。波音公司防務航天與安全事業部下設了開發部、數據分析部2個新的職能部門，同時還成立了仿真與技術中心，從而加強了對原有項目方案的重新思考，重視潛藏在產品與服務中的數據價值，并關注應用數學、金屬、網絡等技術基礎的打造，有利于對波音公司重大工程給予源動力支撐。

另外，還有一種對波音公司支撐的力量來自于戰略合作，從市場占有與技術輸出層面大力拓展。2015年波音公司戰略合作重點對象是日本軟銀衛星規劃公司等，每一項合作都具有技術與市場的雙重意義，且各代表了一類合作模式，分別為入股、收購、合資、合作。波音公司在其中發揮的主要作用是與合作伙伴分享優勢技術，提供成熟大型平臺，并融合各自擁有的全球市場。

2015年，波音公司航天與防務業務發展取得了多項重大進展，技術創新成果顯著。通過不斷突破傳統業務，改變舊模式，在全球開展深度合作，波音公司未來將進一步提高全球競爭力。