國外軍用衛星通信現狀和發展趨勢

賴武文 孫健航 甄 靈 林 蔚 董宇光 霍 炎 /文

衛星通信具有通信覆蓋區域大、通信距離遠、通信頻帶寬、機動靈活組網等優勢，使其在戰爭中的作用日益突出，特別是信息化條件下的現代戰爭對軍用通信衛星依賴程度越來越高。美軍在阿富汗戰爭、伊拉克戰爭中能夠迅速取勝，其衛星通信起到了決定性作用。

軍用衛星通信現狀

目前，美、英、法等國均擁有成體系的軍用衛星通信系統，其中以美軍的衛星通信系統最具代表性，不但技術先進，還具有可持續發展性。

美國衛星通信系統美軍衛星通信市場占全球軍用衛星通信市場收入的三分之一，美軍要求軍用衛星通信系統支持具有全球影響力的核威懾力量，并在全球范圍內部署來自美國的部隊，以完成軍事和人道主義或者災難（HADR）救援任務。美軍軍用衛星通信系統體系結構主要由寬帶軍用衛星通信系統、窄帶軍用衛星通信系統、受保護軍用衛星通信系統組成。其中寬帶軍用衛星通信系統提供高速數據傳輸，最有代表性的是國防衛星通信系統（DSCS）和寬帶全球衛星通信系統（WGS）。WGS 系統作為第三代國防衛星通信系統的后繼星，是美軍在X 頻段和Ka 頻段的主力衛星通信系統。WGS 系統原計劃發射10 顆衛星，2018 年美國國會又增購了兩顆，預計在2023 年前組網完畢，第10 顆WGS 衛星已于2019 年3 月成功發射。WGS 主要為固定和大型移動終端提供服務，承擔了美國國防部90%的寬帶衛星通信需求，可為美軍提供視頻、遠程會議、數據傳輸和高分辨率成像等通信服務，還支持美軍新型無人機的數據傳輸，使各種平臺、陸海空部隊能夠快速地訪問信息。

受保護軍用衛星通信系統強調抗干擾、隱蔽性和核生存性，可提供保護能力而使鏈路免受物理、核和電磁輻射的破壞，具有極低到中等的終端數據速率，極高頻的衛星有效載荷。典型的受保護型通信系統有Milstar 系統、空軍衛星通信（AFSATCOM）系統。作為現役5 顆Milstar 的后繼者AEHF 衛星通信系統，其通信能力超過目前5 顆Milstar 之和。此外美軍還引入先進的商業衛星通信系統作為軍事通信的補充。

美軍級高頻通信衛星

英國衛星通信系統天網衛星計劃（Skynet）是英國國防部的太空項目，由一系列軍用衛星組成，目的是為英軍和北約部隊提供戰略通信服務。這一計劃耗資36 億英鎊，是英國最大的單一太空項目。

Skynet 5 衛星在2007 年3 月發射，已為在伊拉克和阿富汗的英軍提供安全情報服務。Skynet 5 是接替英國國防部Skynet 4 星座的衛星系統，Skynet 5共有4 顆衛星，可支持機動、靈活的跨區作戰，提供穩定和完全的綜合業務。相較Skynet 4，Skynet 5不僅提高了系統的可靠性、生存能力和安全性，通信容量提高4倍，同時還具有超強的抗干擾、抗竊聽能力。Skynet 5 系統提供UHF、SHF 和EHF 的3 個頻段的通信能力，其中EHF 頻段可與美軍AEHF 聯合，為英國和北約部隊提供安全、可靠的戰略通信和政府通信服務。

目前Skynet 5 衛星星座壽命即將到期，而新一代軍事衛星通信能力還要等十余年，Skynet 6A 衛星旨在填補這一段空白期。英國國防部即將向空中客車防務及航天公司授出其Skynet 6A 軍事通信衛星合同，Skynet 6A 衛星預計將在2025 年中期實現運行能力。Skynet 6A 項目分為三個部分：由空客公司負責建造一個臨時過渡衛星；自2022 年起提供一種用于管理地面運行的服務包；持久能力項目，提供未來十年后所需要的通信系統能力。

法國衛星通信系統法國擁有成熟的航天工業，在通信、偵察、早期預警和COMINT/SIGINT 領域的軍事和政府能力方面進行了大量投資。法國工業在價值鏈上基本上自給自足，能夠滿足復雜衛星系統和空間基礎設施的設計、制造、發射和運營。

作為法軍的新一代通信衛星系統的“錫拉庫薩”系統（Syracuse 3），其性能與任務需求與美軍WGS接近。Syracuse 3 系統由2 顆衛星組成，于2006 年服役；采用SHF、EHF 頻段，其中EHF 頻段用于支持高速率的移動通信。Syracuse 3 衛星吞吐量達數百兆比特每秒，可支持多媒體業務，同時還具有增強的抗核/電磁輻射加固性能。

WGS、MUOS、AEHF、Skynet、Syracuse 等衛星都屬于GEO 衛星。GEO 衛星雖然具有高速帶寬、覆蓋范圍廣等優點，但是GEO 衛星建設周期過長，無法覆蓋北極地區。

軍用衛星通信發展趨勢

GEO 衛星建設周期過長不但無法及時保障用戶通信保障能力，而且會造成建設成本過高。目前北極圈自然資源競爭的加劇帶來了對軍事通信的需求增加。由于距離遙遠，缺乏固定的基礎設施，與大多數環境相比，可行的通信手段較少，GEO 衛星也無法滿足北極地區的軍事通信需求。隨著萬物互聯、全球化發展，軍事通信對帶寬需求越來越大。此外，目前全球經濟不景氣，過高的衛星通信系統建設成本也給各國帶來了巨大的經濟壓力，作為軍事衛星通信強國的美國也不例外。因此，軍用衛星通信網絡向著低軌、寬帶、低成本的衛星通信系統發展。

由窄帶衛星向寬帶衛星發展從傳統的頻率范圍（如C、X 和S）轉向更高的頻率范圍（如Ka/Ku和AEHF）。與傳統頻率相比，較高頻帶（如Ka 和Ku）的可用頻譜數量變多，使其具有提供更高速度的能力。

衛星小型化為了滿足人們對更高帶寬、更高速度和減少通信延遲的日益增長的需求，在低地球軌道（LEO）的商業和軍用衛星通信市場上，小衛星的使用呈上升趨勢。美國陸軍空間與導彈防御系統啟動了一項名為“納米衛星作戰效應”的計劃，該計劃主要致力于開發和安裝納米衛星，以促進“獅子座”的戰術通信。

小衛星標準化、低成本的特點，使其有可能實現成百上千顆衛星部署，例如：Space X 和Oneweb 的近地軌道衛星星座計劃。小衛星能夠實現全球實時覆蓋，可在數據采集、移動通信及網絡星群等建設上具備發展潛力，而研制周期短、部署靈活等優勢，將使應急通信業務微小衛星系統具備優勢。

租用商業衛星商業通信衛星建設周期遠快于軍用通信衛星；商業衛星的星上數字能力不斷增強，靈活有效的載荷受到軍方青睞；商業通信的應用日益廣泛，對C、Ku 和Ka 頻段的終端需求逐漸增加，具有多頻段支持能力的軍用通信終端能夠很好地與商業衛星網絡保持互聯互通；商業的“動中通”達到了軍事水平，能夠很好地支持戰場移動通信。鑒于此，軍方將會加大租用商業衛星的力度。

增強星上防御能力太空日益成為軍事對抗場所，對于順利展開軍事行動至關重要，保護衛星成了戰略要務。為了提高太空防御能力，可以在衛星上安裝監控和主動防御兩個子系統。例如，可以在衛星上安裝監控攝像機，當衛星受到敵方衛星威脅時，可以采用沖鋒槍或者激光武器攻擊敵方衛星，從而使敵方衛星喪失功能。

由化學推進向電推進發展由于電力推進劑的質量較低，衛星運營商正在尋求用電力推進取代化學推進。這意味著，與化學推進相比，全電動航天器的重量要輕得多。創建的自由空間可以用于放置越來越多的有效載荷，或者實際上可以減小衛星的大小，使發射成本更加有效。