美国军用卫星全面升级换代 传输速率大幅提高

　　新闻背景

　　据美媒透露，美国预计4月27日用“宇宙神-5”火箭，发射号称“顶尖级”的第2颗“先进极高频”卫星，用于替代现役的第2代“军事星”，这将是美国今年发射的第3颗新型军用通信卫星。此前，美国先后发射了第4颗“宽带全球卫星通信”卫星和首颗“移动用户目标系统”卫星，它们是不同类型的新型军用通信卫星，每颗卫星价值4-10亿美元，代表了当今世界军用通信卫星的最高水平和发展趋势。 

　　战场上70%通信要靠军用卫星

　　从原理上讲，军用通信卫星与民用通信卫星是一样的。但由于军用通信联络要求迅速、准确、保密和连续，因此，通常会采用不同的通信体制以及扩频、调频和自适应天线调零等先进技术，改变天线波束宽窄和指向，实行星上信号交换和处理以及星间链路，调整发射功率和接收灵敏度，强化遥控指令系统等一系列措施。简言之，“军星”比“民星”具有可靠性高、生存能力强、抗干扰性好、机动灵活性大等优点，并可减少对地面站的依赖。它不仅能使广泛“散步”的武器平台与作战部队有效集成，还可让“观测、判断、决策、行动”环路所需的平均时间达到最短。 

　　现在，军用通信卫星已被誉为现代战争的生命线，因为战场上70%以上的通信是靠军用通信卫星来完成的。它使信息迅速、安全、灵活的传输，实现全球无缝覆盖，从而夺得和确保制信息权，满足优势机动、精确部署、聚焦后勤和全维防护的作战要求，从根本上改变了现代军事作战的方式。至今，美国、俄罗斯、英国、意大利、德国和欧洲等均拥有军用通信卫星，其中以美国的军用通信卫星阵容最为整齐、技术最为先进。 

　　3代星地面站被毁仍能自主工作半年

　　“先进极高频”卫星也叫第3代“军事星”，其信息传输能力是现役的第2代“军事星”的10倍，带宽增加了5倍，且体积小和更耐用，可处理更多的通信数据量，从而能够同时支持战略和战术军用卫星通信，设计寿命为15年。 

　　该卫星能给战区指挥官提供高安全性的、抗干扰的、不易截获的、不易探测到的通信服务，可满足实时图像、战场地图和跟踪数据等战术军事通信的需求，将成为美国军用卫星通信体系结构中期阶段使用的骨干。 

　　“先进极高频”卫星采用了“军事星”上已有的扩频、调频、星间链路和星上处理等技术，能增强路由选择，根据用户优先级别来提供点对点通信以及网络服务，通过星间通信实现全球服务，并有非常强的战场生存能力，减小了对地面支持系统的依赖程度和地面破坏攻击的可能性，即使在地面控制站被破坏后，整个系统仍能自主工作半年以上。它还采用了相控阵天线、波束成形网络、毫米波单元和电推进系统等一些新技术。 

　　为了满足战争的特殊需要，“先进极高频”卫星共携带14部天线，并用电子管功率放大器取代了行波管放大器，提供了较高的保真度，但降低了功率传输门限，以确保和以往的卫星系统的兼容。 

　　推进器变轨耗时长但效率高

　　此前的卫星，多是采用机械方式来改变波束反射面的，所以只能使波束在某一个时刻属于某一个用户。而“先进极高频”卫星是通过电子方式来改变射频波束指向的，其相控阵天线能便捷的使用户之间的波束瞬间跳变，卫星的上行相控阵天线可直接接收来自地面终端的信号。

　　星上的“波束成形网络”能使“先进极高频”卫星天线自动调零，以便对付潜在的干扰，而在波束覆盖范围内的合法用户将能正常使用卫星。而且，这种抗干扰功能不需要由地面控制和干涉。

　　由于采用了氙离子流体霍尔推进器，该卫星可少携带很多推进器燃料，从而能承载较多的有效载荷。氙离子流体霍尔推进器虽然推力小，变轨定点耗时较长，但使用效率高。首颗“先进极高频”卫星是在2010年8月14日发射的，但上天后星上肼推力器出现异常，不得不使用氙离子流体霍尔推进器执行了500多次点火来变轨，直到2011年10月24日才进入预定的地球静止轨道，挽救了这颗价值近10亿美元的卫星，并于2012年2月开始服役。

　　传输一幅雷达图像只需2分钟

　　从实战来说，用第1代“军事星”传输战斧式巡航导弹的任务命令需要100秒，传输1.1兆大小的空中任务命令需要1.02小时，传输一幅光学成像侦察卫星拍摄图像(24兆)需要22.2小时；用第2代“军事星”传输相同大小的信息只需花0.16秒、5.7秒、2.07分钟。而用“先进极高频”传输相同的信息则仅用0.03秒、1.07秒、23.6秒。传送雷达图像需要更高的传输速率。例如传输“全球鹰”无人侦察机拍摄的雷达图像，用“军事星”需要4天多，用“先进极高频”卫星只需2分钟。 

　　“先进极高频”卫星能在任何时候提供世界范围内的军事应用，并兼容现有的“军事星”系列终端，支持提供机载、舰载、车载和便携终端。目前，美军已采购了2500多套地面终端，包括高、中、低不同数据率的便携式移动和固定终端。地面系统的天线直径最大的为3米，最小的仅有几厘米。

　　每颗“先进极高频”卫星，可连接上百个直径为1英尺的终端天线，把战场上的所有梯队连成一个具备太空路由的虚拟网络，还能为那些使用这些快速、精确信息的人们提供实时地图、目标信息和先进的智能监视和侦察。也可直接对来自用户终端的请求做出回答，并根据优先级提供点对点通信和网络服务。 

　　延伸阅读

　　指挥作战就像看战争大片

　　尽管国防预算缩水，但是美国军方的太空计划“不差钱”。2012年，美国将总共发射3颗“宽带全球卫星通信”卫星、3颗“先进极高频”卫星和1颗“移动用户目标系统”卫星。它们都是价值连城的新一代军用通信卫星，其中“宽带全球卫星通信”用于宽带战略与战术通信，“先进极高频”主要用于受保护性战略通信，“移动用户目标系统”用于窄带战术移动通信。

　　的确，随着军用通信卫星的全面升级换代，高速的数据率正在实现军事通信的变革。战场视频、战场地图和目标数据等信息都显示在屏幕上，如同看电视玩电子游戏一样；战机、坦克、潜艇、士兵如同摄像师，将侦察到的视频发给司令部；指挥员指挥战争就好像是“导演”，有时自己也成了“演员”……用美国国防部官员的话来说，只靠通话和文字指挥作战的时代已经过去。（庞之浩）