美軍軍事衛星通信體系結構的未來構想（下）

+ 方志英

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衛星軍事

美軍軍事衛星通信體系結構的未來構想（下）

+ 方志英

1.彈性與分散式空間系統體系結構

在《彈性與分散式空間系統體系結構》白皮書中，針對衛星星座和空間系統體系結構，空軍航天司令部做出如下定義：彈性是指某個系統體系在面臨系統故障、環境挑戰或對手攻擊時，能夠繼續提供所需的能力；分散式空間系統是指將天基任務、功能或傳感器分散部署到多個系統上，橫跨一個或多個軌道、平臺、宿主衛星或作戰域。分散式空間系統體系結構就是提高空間系統彈性的一種途徑，通過分散設計，可以幫助空間系統規避風險，提高空間對抗下的系統的生存能力，為威脅環境下的能力重構、恢復或運行提供保障。更為重要的是，該策略將空間能力“分散”到多個平臺或系統上，通過增加目標的數量和多樣性，提高系統的生存能力，為對手的攻擊決策制造困難，降低其成功打擊的概率。

彈性與分散式空間系統體系結構實際上即為分散式空間系統體系結構，既是美軍在新的歷史時期、新安全環境下提出的轉型舉措，也是美軍對近年來一系列創新理念的綜合集成。為了實現分散式空間系統體系結構，美軍提出了五種實現方法：結構分離、功能分解、有效載荷搭載、多軌道分散、多作戰域分解。應該說這些方法沒有一種是普適的，都具有各自的優勢和不足。因此，美軍的設想是并行發展、相互補充，通過技術驗證，漸進推進。

（1）結構分離

結構分離是將系統分解為多個模塊，通過無線互聯的方式，提供類似于大型衛星的能力。這種方法具有幾個潛在優勢：一是無需更換整個衛星便可實現升級或組件更換；二是增加發射方案的靈活性和選擇性；三是降低集成和調試的成本；四是具有抵御更大風險的能力。結構分離最典型的例子是美軍在2007年提出的F6計劃，即一組在軌編隊飛行的功能模塊，通過無線數據連接，構成了一個功能完整的虛擬航天器。

（2）功能分解

功能分解是指將傳感器分散部署，將原有集中在一個系統上的多個載荷分散部署到多個獨立的平臺上。這種方法可以降低平臺的復雜性，實現方案和需求間的快速匹配，縮短采辦時間，降低成本。目前，美軍正在研究高級極高頻衛星的功能分解，將戰略通信有效載荷和戰術通信有效載荷分開部署，預計在2025年以后實現。

（3）有效載荷搭載

有效載荷搭載是指將軍用載荷作為次級載荷部署到其他衛星平臺，利用宿主衛星的星上電源、處理設備、溫度和姿態控制能力，不必再部署一套自身的總線平臺。宿主衛星可以是隸屬于不同機構的國家空間資產，也可以是完全不同用途的衛星平臺。軍用載荷作為次級載荷的部署，可以降低項目成本，增加對手攻擊該載荷的難度，但也面臨很多問題，如次級載荷與實現不同任務目標的衛星主體集成在一起時，必須解決信號和結構干擾、溫度限制等問題。美軍已經在“天基紅外系統”、“商業搭載紅外有效載荷”等計劃中試驗軍用有效載荷的搭載問題。

（4）多軌道分散

多軌道分散是指將衛星分散部署到多個軌道，以增加彈性，增加對手選取攻擊目標的難度。目前，美軍的氣象衛星就采用了多軌道分散部署的模式，主要目的是提供所必需的地理覆蓋。部署在地球同步軌道，提供連續覆蓋；部署在太陽同步軌道，則是為了增加周期性的重訪次數。多軌道分散一方面可以滿足特定任務需要，另一方面還可以增加體系的彈性。但這種方法通常需要以傳感器性能衰減或通信鏈路延遲為代價。

（5）多作戰域分解

多作戰域分解是指利用空間域以外的系統，如陸基和空基能力，通過系統的協同工作，利用天基傳感器的廣域覆蓋特性和空中或地面傳感器的戰術能力，實現最具彈性的工作方式。橫跨多個作戰域的空間能力分解可提供特有的應急規劃和響應能力。例如，為補充衛星通信能力不足或作為其特殊情況下的備份，美軍正在大力發展空中層通信。2008年，參聯會提出了聯合空中層網絡概念，2009年10月，聯合需求審查委員會批準、簽署了聯合空中層網絡初始能力文檔，在2010年的JP6-0《聯合通信系統》中增加了“空中層通信”，并進行了正式定義。2010年6月，美空軍發布了《2024空中層組網構想》，標志著空中層網絡發展與實踐轉型的開始，為空中層網絡的聯合發展指明了方向。在未來的局部沖突，尤其是“重返亞洲”戰略下引發的沖突中，美軍希望空中層通信系統，除了承擔常規的中繼通信任務以外，還能夠作為太空通信的備選通信手段，在太空通信資源容量不足、訪問受限、受到干擾或破壞時，敏捷、及時、靈活、可靠地為地面和海面部隊提供超視距通信鏈路。

結語

本文主要論述了美軍軍事衛星通信體系結構的兩大未來構想，從中可以看到美軍軍事衛星通信的發展方向，兩大構想相輔相成，必將對美軍軍事衛星通信系統的建設發展產生重大影響。