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中国军用卫星

亟待提高的中国军用卫星

时间:2010-11-15 09:36:32 来源:网易 作者:

随着现代科技的发展,卫星在世界各大军事强国的国防体系中表现出了日益强大的支撑作用。当中与空军进攻能力有着密切联系的有通讯卫星、成像侦察卫星和GPS导航卫星。空军在组织进攻战役时,必须有不断更新的卫星地图,还需要通过通讯卫星对攻击机群进行远程指挥,GPS卫星则可以将炸弹准确引导至敌人头顶。国产卫星技术是否满足中国空军攻势转型的需要?下面我们将进行一番探讨。21世纪前后的高科技局部战争中,军事卫星得到了广泛的应用,成为制空权和信息化作战的基础,被誉为现代战争作战能力的“倍增器”,世界列强都非常重视军事卫星的发展。

随着现代科技的发展,卫星在世界各大军事强国的国防体系中表现出了日益强大的支撑作用。当中与空军进攻能力有着密切联系的有通讯卫星、成像侦察卫星和GPS导航卫星。空军在组织进攻战役时,必须有不断更新的卫星地图,还需要通过通讯卫星对攻击机群进行远程指挥,GPS卫星则可以将炸弹准确引导至敌人头顶。国产卫星技术是否满足中国空军攻势转型的需要?下面我们将进行一番探讨。


作为世界唯一的超级大国,美国军事力量傲视群雄,而它强大力量的基础,正是密布全球的军事卫星。美国空军每年投入天基系统的资金,一直以来都超过了举世瞩目的美国航空航天局(NASA)的预算,雄厚的资金编制了一张货真价实的天网,保障了美国空军不仅具有强大的战术攻防能力,更有强大的战略打击能力。

侦察卫星可以分为光学成像侦察卫星和雷达成像侦察卫星、电子侦察卫星和预警卫星等,可以提供全天候、全方位的情报收集和预警探测能力,是世界军事强国力量不可缺少的触角。今天可以毫不夸张的说地球的每个角落都在各国侦察卫星的监视下,但把各国换成美国也是一样的。

KH-12:分辨率高达0.1米的光学侦察卫星

和很多人想象的不同,近些年美国发射的侦察卫星的数量并不多,如美军现役只有3颗KH-12系列卫星,但KH-12卫星提供了高达0.1米的超高分辨率,尽管KH-12首颗卫星1992年就发射升空,但高分辨率的记录至今也没有被其他国家达到更不用说超越。高分辨率下KH-12几乎能识别地面所有的军事目标,在历次战争中为美军提供了大量敌军部署和调动的情报。1991年海湾战争中由于美国缺乏中东地区的地形数据,KH-12的前身KH-11曾紧急调动拍摄了大量高精度的三维照片,为空中打击和战斧导弹的地形匹配制导提供了地形数据。

Lacrosse:不受天气影响的雷达成像卫星


学侦察卫星容易受到不良天气的影响,雷达成像侦察卫星则不受此影响,美国累计发射了5颗Lacrosse/长曲棍球雷达侦察卫星,目前仍有4颗正常运行。长曲棍球一号卫星1988年发射,它的合成孔径雷达(SAR)分辨率高达0.3米,这同样是令其他国家望而兴叹的高指标,目前国际主流SAR卫星也只是达到了1米的分辨率。

长曲棍球雷达成像卫星不仅对地表进行侦察,还有一定的穿透土壤、冰层的能力,不受云雨雪雾以及黑夜的影响,配合光学侦察卫星实现全天候全时段的监视能力,对美国空军对地打击提供了大量高精度的目标数据。

美军在预警卫星和电子侦察卫星方面在全球中也是具有压倒性的优势。如DSP红外预警卫星为美国提供了至关重要的早期导弹预警情报。1991年爱国者大战飞毛腿,多次拦截成功就是依靠DSP提供了飞毛腿的初始发射数据。而电子侦察卫星则为美国进行信息侦听,提供敌方电子情报,了解敌方的指挥和部署,俨然已经成为美国的太空耳朵。

除了侦察卫星外,美国的导航卫星和通信卫星在美军中同样发挥了不可或缺的作用。它们在战争中为美军各级单位提供定位和通信支持,其中通信卫星为美军C4ISR指挥系统直接提供了天基的通信基础。

通信卫星:美军的天基宽带网络

卫星通信已经成为现代高科技战争中进行信息情报传递和指挥控制的重要工具,提供了灵活高效的全球通信覆盖能力,这是其他通信方式无可比拟的。美军通信卫星主要包括第三代国防通信卫星(DSCS),特高频后继通信卫星(UFO)和军事星通信卫星(MilStar)以及数据中继星。

美国现有军事通信卫星尽管在历次战争中较好的完成了关键信息传递的作用,但仍有很大不足,尤其是带宽和接入能力有限,1991年海湾战争期间军用卫星承担了绝大部分通信量,到了科索沃战争和阿富汗战争承担大部分通信量的却是临时租用的商业卫星,这主要是战场图像和视频数据激增的结果。

美军正在发展的新一代通信卫星如宽带全球卫星通信系统(WGS),先进极高频卫星通信系统(AEHF)和移动用户目标系统(MUOS),提供了远超上一代系统的通信能力,这些卫星近两年来已经陆续开始使用。

与世界先进水平相比,中国军队的军用卫星的数量和性能都有很大差距,无法满足中国空军攻防兼备尤其是远程打击的需求。中国军用侦察卫星主要分为早期的返回式侦察卫星和现有的传输型成像侦察卫星、雷达侦察卫星以及电子侦察卫星。中国早期返回式卫星主要着眼于为战略武器提供目标指示,直到20世纪80年代末才获得足够的目标数据,确保第二炮兵战略部队具备有效的

打击能力。



为了获得高分辨率图像,返回式卫星一般工作在低轨道上,轨道运行时间短,无法长期稳定的提供敌方军力部署和调动信息。传输型成像侦察卫星可以提供长期稳定的侦察能力,但由于技术限制分辨率要低于返回式卫星。中国很早就确定发展传输型侦察卫星实践三号,可惜由于各种原因,即使转为中巴合作,资源一号(后来命名有变)直到1999年才发射上天。

资源一号:战术侦察能力基本为零

1999年发射上天的资源一号卫星不具备高分辨率能力,20米分辨率的CCD相机对于战术侦察来说聊胜于无。相机地面分辨率是衡量侦察卫星的重要指标,分辨率指的是照片上区分两点的最小间距,或者说照片上一个像素点代表的目标尺寸。一般地说,从照片上能识别的最小目标是地面分辨率的3倍以上。资源一号20米分辨率CCD相机,指的是20米长宽的目标在资源一号的照片上显示为一个像素点,它能识别的目标尺寸长宽要达到60X60米以上,根本无法对飞机、军舰、坦克等战术目标进行识别。

资源二号和遥感二号卫星

2000年后中国资源二号遥感卫星投入使用,分别在2000年、2002年和2004年进行发射,资源二号卫星成像分辨率提高到3米,这也是中国第一代军用传输型光学成像遥感卫星。资源二号的发射与服役,提高了解放军的侦察能力,初步具备了长期稳定的成像侦察能力,但由于资源二号分辨率不足,同期中国仍然继续发射返回式卫星,在必要时刻进行高分辨率的成像侦察。

21世纪以来中国大力加强了高分辨率对地观测系统的建设,传输型侦察卫星进步很快。由于资源二号寿命将尽,在新一代传输型侦察卫星服役前,中国还在中巴资源卫星02B上加装了2.36米分辨率的相机填补空白。

2007年新一代遥感卫星二号发射服役,这一代传输型侦察卫星分辨率进一步提高到2米,根据Gunter's Space网站的猜测,遥感卫星二号、四号、七号、十一号是同型号卫星,目前这种卫星四星高照,缩短了重访周期,不过这个分辨率只能用于目标普查,无法提供可供打击使用的精确详查数据。

遥感五号:分辨率首次达到1米级

2008年中国发射了遥感卫星五号,根据Gunter的判断,这是另一种光学遥感卫星,综合各种消息它具有1米的分辨率, 这也是中国传输型侦察卫星首次达到详查的1米分辨率。遥感卫星五号的服役无疑大大强化了中国战术侦察能力,不过由于目前只有一颗卫星,重访周期较长时效性不足,还远不能满足中国空军进行远程精确打击的要求。此外中国还发展了天绘一号等三维立体绘测卫星,为空军巡航导弹等远程

打击手段提供关键的地形匹配数据,保障了远程打击能力的有效性。

雷达成像卫星分辨率同样不足

中国还发展了雷达侦察卫星和电子侦察卫星,遥感卫星一号就是众所周知的雷达侦察卫星,汶川地震时官方公开消息称分辨率5米,同样根据Gunter的猜测,遥感卫星一号和遥感卫星三号、遥感卫星十号是同型号卫星。

目前遥感卫星一号已经失效,而三号和十号还在服役中,由于分辨率问题它们只能用于详查信息,判断部队部署集结调动尚可,提供目标数据同样不够精确。

总的来说,中国军用遥感卫星尽管有了一系列的进步,但与世界水平的差距仍是显而易见的。事实上即便不与美国相比,就是邻国印度的遥感卫星水平也已凌驾中国之上。2010年7月12日,印度使用PSLV火箭成功发射了最新的Cartosat-2B遥感卫星,该卫星分辨率达到0.8米,性能远超中国同类遥感卫星。尽管与世界先进水平相比,印度在遥感卫星方面也只能算是二流水平。如果说军用侦察卫星上中国还可圈可点的话,在军用通信卫星上则实在乏善可陈。中国通信卫星事业长期以来远远落后于世界先进水平。1984年发射的东方红二号卫星只有2个C波段转发器,历经8年时间研制的东方红三号卫星转发器数量增加到24个,但外国进步更快,研制时东方红三号还是大容量通信卫星,在发射时只能称为中容量通信卫星了,而且东方三号卫星直到2000年才成熟稳定。长期以来,中国并没有专用的军用通信卫星,指挥通信能力与世界先进水平的差距可想而知了。

2000年才真正开始军用通信卫星建设

2000年中国发射了军用的中星22号通信卫星,开始军用通信卫星网络的建设,2006年发射了备用和接替工作的中星22A通信卫星。10年后的今天中星22号卫星仍在工作,创造了东方红三号卫星平台的寿命记录,但由于东方红3平台和载荷性能的限制,中星22号卫星转发器数量有限,而且主要使用C波段转发器,Ku波段转发器只有两个,与外军使用X/Ka/Ku波段为主的军用通信卫星形成了鲜明的对比。

中星22号卫星不仅通信带宽和接入能力不够,也基本不具备抗干扰能力,甚至不如美军租用的商用通信卫星安全可靠。2003年中国发射了军用的中星20号卫星,它同样以东方红三号卫星平台,是中国战略军用卫星,尽管没有更多公开信息,但从技术水平推断,其实际能力很难满足21世纪解放军日益增长的指挥通信和信息传递需求。在中国空军进行攻防兼备转型,大幅度提高远程打击能力的同时,卫星通信能力不足的瓶颈却日益严重的制约着空军作训水平的提高。当前中国军用卫星的数量和质量无

疑无法满足中国军队尤其是中国空军战略转型的需求,这种差距实际上是中国卫星平台和卫星载荷落后的必然结果。中国的元器件基础水平不高,又长期受国外技术封锁,缺乏技术引进和技术交流,导致中国卫星平台和载荷发展缓慢,性能落后。

东方红二号和三号平台早已落后

以通信卫星为例,东方红二号的落后自不待言,中国主力卫星平台东方红3的性能和世界先进水平差距太大,突出表现在电力供应功率小,寿命短,有效载荷低。东方红3平台初始版本太阳能电池功率只有1.7千瓦,设计寿命8年,载荷质量更是只有170千克,此后几乎每颗新的东方红3平台卫星都进行改进,到2008年东方红3A平台电源功率已经提高到4千瓦功率,其中供应载荷为2.5千瓦,有效载荷质量增加到360千克,设计寿命增加到12年。

麻烦不断的东方号四号平台

中国还开发了性能更为强大的东方红4卫星平台,东方红4平台太阳能电池提供功率高达10.5千瓦,可为载荷提供8千瓦电力供应,设计寿命15年,有效载荷质量达到了600千克,就平台的技术水平而言达到了世界90年代先进水平。可惜东方红4平台一直问题多多,前两令人扼腕的是原始设计中东方红4平台太阳能电池板采用二次展开的先进技术,在鑫诺二号的事故后改回老式的一次展开,太阳翼也从每侧四片电池板改为三片。

更无奈的是东方红4系列卫星理论上可携带50个以上的转发器,而实际转发器数量一直在20~30之间徘徊。由于东方红4平台问题很多还不成熟,计划使用东方红4平台的新型军用通信卫星和新型数据中继卫星不得不推迟,东方红3平台也只好继续挖潜,这不得不说是一种无奈。可惜东方红4平台一直问题多多,前两颗卫星鑫诺二号和尼日利亚一号分别在入轨和轨道测试阶段彻底失效,最新发射的鑫诺六号发射又出现了高压氦气泄露的新问题,发射的四颗东方红4卫星中三颗出现了致命的故障。

大量卫星核心部件仍需进口

中国卫星的国产化也存在很大问题,虽然通信卫星转发器为国产,但核心元件转发器行波管放大器(TWTA)完全依赖进口,全国产行波管的通信星大概只能去早已失效的东方红2系列卫星上找了。

在北斗导航定位卫星上,进口元器件也占据了很大的比重,第一届北斗导航年会上航天科技袁家军总经理的论文提到:“约有200余种进口元器件和6类核心单机产品需要国产化替代;当前在性能指标、质量等级和长寿命高可靠等方面基础尚比较薄弱”。 经过数十年的发展,中国航天工业为解放军提供了种类齐全的军事卫星体系,这个成果即使在世界范围内也是名列

前茅的。但我们同时也要看到,这个体系里的各种卫星质量仍非常落后,不要说美国,即便与欧洲日本等国相比也要逊色得多。中国在高性能卫星平台和航天电子技术方面的落后,直接影响了中国军用卫星的发展。

由于缺乏高分辨率的侦察卫星和大容量的通讯卫星,战略侦察和远程通讯已成为中国空军进攻能力中最短的木板。目前,国产大型运输机、五代战斗机(俄标)、各种精确制导武器都在快速向前发展,唯独国产卫星技术进展缓慢。中国空军能否进一步发展成为远程进攻型空军,就视乎国内航天工业能否提供高质量的军用卫星。但现在的情况令人失望,有限的资源被大量投入到更具宣传价值的载人航天、探月工程中去,而非急需提高的实用型卫星,这也许就是中国空军去年高调提出“空天一体化”战略、以求重视的原因之一。(文/松鼠)





我国卫星通信发展的探讨(姚永炀)

2010-03-05 09:15

摘要:

回顾了卫星通信的发展史,对我国卫星通信今后的发展和应努力的方面,如:资源利用、监测台站的建立、通信卫星运营及卫星通信系统的研究开发等进行了探讨。 关键词 卫星通信 资源 探讨 发展前景 一、卫星通信发展史回顾 利用人造地球卫星作为转发器进行洲际通信的设想是1945年A.C.克拉克在《无线电世界》杂志上发表的“地球外中继”一文中提出的。但当时的技术条件和这种设想的实现相距甚远。在40年代后期,仅达到和用100MHz频段的特高频小容量的模拟接力通信系统在地面上投入工程实用。其后进入50年代,由于微波电子器件的发展,才出现2GHz、4GHz等频段的微波接力通信系统。其站间通信距离仅为40-50km,属“视距”范围传输。及至50年代末期,由于千瓦级的大功率微波管研制成功和大型抛物面天线与低噪声接收机的应用,在地面上才进行对流层散射通信的试验与应用,使站间通信距离拉长到300-600km。其后至60年代中期,由于火箭发射技术与地面微波通信技术的结合,终于促成在距离地球36000km的赤道上空定位于“静止轨道”的第一颗通信卫星的出现——1964年8月发射了"洞步3号”卫星,并进行了奥林匹克运动会实况的转播试验;1965年4月发射“晨鸟”号卫星用于欧美洲际间的通信,这种通信系统可使两个地球站间的通信距离延长到10000km以上变成事实。从此“静止卫星”通信系统在70-80年代成为发展最快的国际间重要通信手段。至90年代,由于地面蜂窝移动通信系统的发展,为了达到“任何地点、任何时间、与任何人实现通信”的目的,卫星移动通信系统亦应运而兴起,除“静止轨道”——高轨道外,

还有中轨道、低轨道各类卫星移动通信系统出现,成为地面移动通信网的延伸与补充所不可忽略的重要组成部分。 中国自60年代初,即开始研制了微波接力通信系统和人造地球卫星,它标志着中国人民已有能力依靠自己的力量,涉足于卫星通信领域,为通信网增加新的通信手段。及至70年代中期,中国已有大型地球站为国内、国际通信服务。近20余年来,中国卫星通信,在研究、开发、制造和发射、运营等多领域,由于国家重视和国内科技人员、管理人员等各方面的共同努力,得到了长足的发展,为下一步发展奠定了坚实基础。 二、我国卫星通信发展前景探讨 我们清楚,卫星通信系统本身是个复杂的大系统,涉及很多学科,综合工艺和技术,需要多部门的相互协助,资金和人力方面加大投人,才能促进其更快发展,适应社会各部门多方面需求,现仅就今后发展前景和努力方面,作些初步探讨。 1.充分利用好宝贵资源; 频谱资源与轨道资源,是发展卫星通信的先决条件,必须搞好发展规划,以满足国家各方面的需求。要有专门的科技队伍进行长期不间断的研究、分析和多方面协调工作。在国际上多做工作,争取获得尽可能多的频谱与轨道资源,并把这些宝贵资源充分利用好。 2.建立必要的监测台站 建立必要的监测台、站(固定、移动),除对已投入运营的通信卫星运行情况等及时了解、分析、加强管理外,更重要的还要监测国外的卫星在国内空间场强覆盖情况,及时克服和减少电磁波的干扰,以保护我国的电磁环境和合法权益。这样为我国卫星通信创造良好的环境,以利于更快地发展。 3.通信卫星运营方面 在通信卫星运营方面,要充分利用卫星通信的覆盖广,传输质量好,能以各种组网方式适应不同用户、不同领域、不同地理空间应用的特点,搞好卫星通信网的建设,发挥其应有作用。 (1)卫星通信系统,它的转发器可作为通信网的干线传输手段。在“静止轨道”上,它覆盖广,特别适合于我国边远地域稀路由(用户少而分散)的通信之需,而对地面通信系统无法达到的或用地面通信系统建设投资过大的农村地区,则卫星通信系统,可发挥其独特的作用。 (2)卫星通信系统与地面通信系统综合,可作为通信网的重要组成部分,并和地面的传输系统相配合,可以提高传输的可靠性(特别在干线传输方面,地面的光纤传输系统、微波接力通信系统和卫星通信系统的综合使用),可发挥各自优势,并互为备份与补充,这在我国幅员广大的国家,特别显得重要。因此在每个通信网建设、规划中,要综合考虑这些因素。 (3)卫星通

信系统可独立组网,也可作为地面通信网的接入网,特别适合于各种速率信息的传输接入,也适合于不对称业务的传输和集话音、数据与图象三者组合的终端配合,实现多媒体通信。因此,在整个通信网规划中,要充分考虑卫星通信手段的这种优势,而且一旦通信卫星发射成功,卫星通信建设速度快,受地理条件限制较小,能迅速满足通信需求,这是它“ 得天独厚”的特点。 (4)中、低轨道的卫星移动通信系统与地面蜂窝移动通信的综合与互通,是整个移动通信发展的必由之路。从通信容量,全网结构等角度分析,前者是后者的延伸和补充,因此要把这两者作为一个大系统来看,特别是在用户终端、使用频段、调制方式和协调核心网规范等方面,总体方案应统一起来考虑,这将符合发展方向。 4.卫星通信系统研究、开发方面 (1)由于卫星通信系统涉及到多部门、多学科的协作,因此要有跨部门的专家联合参加,总体规划与设计,以充分发挥整个国家的人才和技术优势,作出有自己特色的系统,达到国际上先进水平,并能满足国家各方面需求。 (2)当前的重点是通信卫星本身的开发工作,在保证质量前提下,首先注意两个问题: ①研制出大容量通信卫星的平台和小卫星平台。有了这两种平台,以利加速发展高、中、低各种轨道,各种用途的卫星通信系统。这样,在研制卫星过程中就可避免很多重复工作,节省了人力和物力。 ②在研制各类卫星本身时,应采用模块式的生产线方法,这样可缩短研制、开发时间。若在时间上取得优势,就可在竞争中争取到主动权。 (3)对于卫星通信系统的地球站设备,要考虑到高可靠性,并用创新精神,力求使系统达到最佳化,在关口站设备方面,则要强调灵活性,要能适应多方面需求,具有与地面多种通信系统互联互通的能力,至于卫星通信系统的用户终端,要达到人机界面友好,小巧可靠操作方便等。 摘自《电信网技术》

当代军用通信卫星的发展

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在人类历史上,每一次科技大变革,必然会推动军事的革命,从而提高武器性能,扩大 战争范围,改变作战模式。例如,以蒸汽机为代表的第一次工业革命造就了一个“日不落” 帝国,海军成为战场的重要力量。第二次工业革命则将战场扩展到天空,并使闪电战成为新 的作战模式。同样,第三次技术革命也正引发一场新的军事革命,信息战将成为未来的作战 模式,而空间将成为决定信息战胜负的重要场所。

在信息战中,军用通信卫星举足轻

重,它在兵力部署、支援和指挥控制过程中有巨大的作用 ,是力量的倍增器,因此受到各军事大国的高度重视,都竞相发展,现已显露“杀机”。

1 超级“通信兵”

军用通信卫星除具有一般通信卫星所具有的通信距离远、容量大、质量高、寿命长、覆盖区 域广等优点外,还具有保密性好、抗干扰性强、数据处理快、可靠性高和灵活机动及核环境 下的生存能力等特点,所以技高一筹。

按用途它可分为战略通信卫星和战术通信卫星,前者提供全球性的战略指挥、控制、通信和 情报传输,其中包括传输各种侦察卫星所获得的信息;后者则提供地区性军事信息的传输, 如军用飞机、舰船、车辆,乃至小分队或单兵背负终端的移动通信。不过,战略、战术通信 卫星现正向合二为一的方向发展。

目前,美国、俄罗斯、北约和英国均拥有军用通信卫星,另有一些国家也在发展之中。其中 以美国的军用通信卫星最为先进,并已在1991年的海湾战争中、1998年的“沙漠之狐”行动 中和1999年侵略南联盟的行动中多次大打出手,效果十分明显。

2 阵容整齐

美国现有多种军用通信卫星系统,它们功能各异,用途不一,一代比一代先进。

(1) 第三代国防卫星通信系统(DSCS-3) 它用于为美军各军兵种提供全球通信,即在重要军 事终端与国家指挥机关之间提供话音、数据、数字和电视传输,主要是为大容量固定用户提 供保密的话音和高速数据率通信。其标准星座由5颗工作星和至少3颗备用星组成,采用超高 频。美国定于2000年、2002年和2003年再发射3颗DSCS-3,并正在制定更换DSCS系统容量的 新计划,以使更多的战术用户能用上DSCS。

(2) “租赁卫星”(LEASAT) 其星座由3颗工作星和1颗备用星组成,为美国海军提供服务。 

(3) 第二代“舰队卫星通信系统”(FLTSATCOM-2) 它为美国海军,也为空军、陆军及总统 指挥网络提供全球战略和战术通信。该星使用特高频在各军种之间建立保密的通信联络,每 颗星上有23个信道。在第7、8颗舰队卫星通信系统-2上还采用了先进的抗干扰极高频有效载 荷。

 (4) “特高频后继星”(UFO) 它是替换“舰队卫星通信系统”的新一代卫星,具有容量大( 39个信道)、功率高的特点,且与“舰队卫星通信系统”使用的终端兼容。第4颗UFO卫星是U FO系列中第1颗带有极高频通信有效载荷,且抗干扰遥测、控制、广播和舰队间通信能力 有所加强的卫星,其极高频有效载荷使卫星信道数增加了11个。另外,在1998~1999年发射 的第8、9、10颗UFO卫星上还搭载了采用Ka波段的“全球广播系

统”(GBS)转发器,使通信实 力大增。

(5) “军事星”(Milstar) 它原旨是建立核战争条件下生存的抗干扰、抗辐射、高可靠的 战 略战术通信卫星系统,但冷战结束后,为提高战术通信能力,“军事星”总数从10颗调整至 6颗,并且分为两代。第一代的两颗“军事星”已于1994年、1995年发射成功,它们仍是冷 战时期的产物,采用了许多最新的抗核加固、抗干扰、极高频、自适应天线调零、扩展调频 、跳频、星上信号处理和核能源等技术,是迄今为止美国最大(4.53 t)、最先进的军用通 信卫星。第二代“军事星”放弃了核加固能力,以降低制造费用和难度,但它在原“军事星 ”192条低速率信道的基础上增加了32条1.5 Mbit/s的中速率有效载荷,以适应战术用户的 需求。不过,首颗第二代“军事星”在1999年4月30日发射时因火箭故障而损失了。美国原 计划200 2年完成4颗第二代“军事星”的发射任务,用它们组成完整的星座,形成全球覆盖的抗干扰 保密通信网,但现在很可能要推迟了。

(6) “卫星数据系统”(SDS) 上述卫星均运行在静止轨道,而SDS则为大椭圆轨道卫星,倾 角 57°,卫星远地点在西伯利亚上空,主要为KH-11侦察卫星和地面站提供双向中继通信。

3 五花八门

俄罗斯军用通信卫星也不少,种类也较多。

(1) 闪电-1、3战略通信卫星 它们采用62.8°~65.5°倾角的大椭圆轨道,通常为8颗卫 星分布在相隔90°的4个轨道面内组网工作。 (2) “宇宙”战术通信卫星 一般由12颗卫星分布在两个轨道面工作,主要用于军舰、飞机 与基地间的战术通信。

(3) “急流”(Potok)静止轨道卫星 它用于为俄第5代照相侦察卫星提供数据中继通信。

(4) “宇宙”转储型卫星 它主要供俄在世界各地的间谍进行远距离通信。

(5) 军民合用静止轨道通信卫星 它包括“虹”、“地平线”和“荧光屏”等通信广播卫星 。

其新一代静止轨道军用通信卫星大多混编在“宇宙”系列内。

4 “天网恢恢”

北约目前使用纳托-4卫星,英国还“单干”,使用天网-4卫星。这两种静止轨道军用通信卫 星相类似,并与美国的“国防卫星通信系统”卫星相兼容,可以相互支援。

英国第一代天网-4包括3颗卫星,它们使用特高频和超高频天线,可支持潜艇等移动用户通 信,具有抗核电磁脉冲的能力和反阻塞功能。这个系统在1991年海湾战争中、90年代中期的 波黑危机中、1997年英国撤出香港的通信高峰时期和1999年北约空袭南联盟行动里,都充分 发挥了作用。

英国第二代天网-4系统的卫星

也已开始陆续发射,它包括3颗卫星,通信容量增大了,增加 了超高频可控的大功率点波束天线,每个转发器的发射功率提高到50 W,覆盖全欧洲的宽 波束 天线也可控,还具有可调谐的特高频天线。该系统支持水面舰艇、潜艇、机载和个人移动通 信,接收天线直径不足1 m,这对常规作战非常有用。

更先进的天网-5卫星定于2005年首次发射,但它有可能被英、法、德的“三国军事卫星通信 ”系统所取代,后者定于2004年升空。

5 今日“大哥大”

美国军方对“军事星”偏爱有加,主要原因之一是它采用了极高频通信方式,因而抗干扰和 防截听等能力很强。

军用通信卫星按频率可分为特高频(UHF,300~3000 MHz)、超高频(SHF,3~30 GHz)和极高频( EHF,30~300 GHz)。特高频卫星成本低,但易受干扰;超高频卫星比特高频卫星抗干扰能力 强;极高频卫星抗干扰能力最强,可提供的频带也宽,易于实现星上处理,很有发展前途, 所以“军事星”采用了它。

“军事星”还采用了交叉链路通信技术,这使得“军事星”不仅与“舰队卫星通信系统”等 卫星兼容,还可提高保密性,减少对地面站的依赖。

第一代“军事星”能以5 bit/s~2.4 kbit/s的低速率通信,其传输能力相当于1小时发送5 万页传真,并且能同时为1 000名用户提供服务,它只适用于传输简单的核武器发射命令, 为核战时的高层指挥官传输信息,但不能进行大容量的战术通信。美国东海岸的军官曾用它 直接与西海岸的军官进行过如电传打字机般的通信,在没有地面站协助的情况下传输了话音 和电报。在1994年的海地军事行动中,该星为弗吉尼亚州的海军指挥官和部署在海地沿海的 美国舰 船提供了备份话音通信,效果很好。已发射的两颗“军事星”直接由科罗拉多州的福尔肯空 军基地控制,而不像其它军用通信卫星那样要依靠海外的跟踪站。

6 战术通信盼新星

当前的国际形势表明,打世界大战,尤其是打核大战的可能性越来越小,但局部战争日渐增 多,所以,从现在到21世纪初,对战术通信的需求日益增大。在海湾战争中,尽管美国和北 约动用了所有军用乃至商用通信卫星,但仍未能满足战场需求,原因是这些卫星的容量有限 、抗干扰能力差,只能用于军团级以上,无法解决战区之间的广泛联络和指挥控制问题。

对美国来说,要把以前陈兵欧洲的局面转变到以美国本土为基地,就至少有25%的兵力具有 全球应急能力,以适应各种作战环境。要做到这一点,其关键是要有强大的战术通信能力, 靠快速、可靠和超视距的战术通信卫

星迅速集结和远征。理论和实战均已证明,战术通信卫 星再加上各种小型、轻量、便携式移动通信终端,将成为未来军事通信的重要组成部分。

所以,美国军方正急切等待装有中速率有效载荷的第二代“军事星”早日升空。它比第一代 “军事星”的通信容量增加了100倍,而且一个新用户只需几分钟就能与卫星联通,并有轨 道机动能力,这些对实战非常有用。它也不依赖地面站,用户接收终端天线的直径可小到14 cm,使全球任何一地的美军能与战术指挥官联系,进行各种情况下的战术指挥。例如,用 于传输侦察卫星的图像,给美军飞机下命令;能防截听,特别适合于潜艇使用。该星将主要 为美国海军和陆军提供话音通信,为国防部和有关指挥当局传送图像数据,也为小型战术部 队服务。它综合了DSCS-3、UFO和第一代“军事星”各自的优点,能在不同的终端平台之间 提供前所未有的互通能力,使生成和分发命令的时间由过去的几小时缩短为几分钟。在海湾 战争期间,由于缺乏卫星通信能力,美国空军有时不得不依靠飞机及人工拷贝方式,将有关 命令传送、分发给部队。

简言之,“军事星”系统是90年代后期和21世纪初美国军用通信网络的基础,是美国指挥、 控制与通信系统中最重要的发展项目,与80年代美国发展洲际导弹计划的重要性相当,它 被评为90年代世界空间舞台的十大明星之一。

美国现又开始研制第3代“军事星”,它又称“先进极高频系统”,即对极高频频段技术进 行改进,其中包括星上有效载荷处理技术、60 GHz星间链路技术、轻型多功能通信天线的组 合阵列和宽带频率合成技术等。其星座包括4颗可相互交叉通信的卫星,它们覆盖南北纬65 °间的广大地区,每颗星有50多个信道,传输速率最高可达500 Mbit/s,2006年开始发 射。 该星比前两代“军事星”体积小,但能处理更多的通信数据,尤其是其成本大大下降,故是 未来战术部队的生命线。

7 国防信息高速公路

现代信息战包含信息获取、传输和加工3个环节,目前最弱的是中间一环节传输,它已成 为军用通信系统的“瓶颈”。1993年,美国商用数字电视直播卫星的问世,给军用通信卫星 的发展提供了新思路。为了给美军提供革命性的信息战能力,美国于1995年决定发展“全球 广播系统”(GBS)。它不替代美军现有的通信卫星系统,而是通过把大量信息快速分发给用 户的服务,来扩展现有通信卫星的能力。

其工作方式与商用电视直播卫星类似,是一种高速单向的广播通信系统,可直接向世界各地 的 战区作战人员提供大量

信息,有“智能推”和“用户取”两种服务方式,前者把新闻、天气 等标准节目和战区通报等定期播发,后者是部队“点播”的特殊信息。这两种工作方式的组 合有巨大潜能,可极大提高联合作战部队的战斗力,增加信息传递速度。其宽频带及高速传 输能力,可使大型作战文件的传输由过去几小时变为现在几秒钟,因而能协同美国海军的巡 航导弹在发射前的最后1 min进行最终目标修正;也可把来自卫星或无人飞机的各类数据传 送 给远航的舰艇,而目前的海军通信卫星要达到这种能力还比较勉强。在海湾战争时,特别详 细的作战命令必须用飞机送到航母上,而同样详细的作战命令若用GBS则可在1 min内送达。 

GBS最显著的特点就是有极强的战术用户支持能力和多点广播能力。战术用户通过便携式终端, 就能随时随地得到各类大量信息,从而大大提高信息保障能力,掌握战争的主动权。因此, 它可称得上是超豪华神经系统。

GBS计划分3个阶段实施:第1阶段是在商用卫星上试验;第2阶段是在3颗UFO卫星上装GBS转 发器;第3阶段是发射专用GBS卫星。现已完成第2阶段,并投入实战,例如在空袭南联盟行 动中,美国利用UFO-9的GBS转发器,从本土向战区传送了大量侦察情报和后勤保障信息。

8 军星闪烁全球通

未来军用通信卫星的发展趋势是:采用更高的频段,更完善的星上处理技术,使星上天线更 好地适应战术变化的需求,提供灵活的覆盖范围和抗干扰性,具备为生存而重构网络的能力 ,以及更有效的按需分配技术和抗辐射、抗实际攻击的能力。选择更高频段可使天线波束变 窄,频带宽,实现跳频范围大,减少信息被截和受干扰的可能性,使地面天线等设备小型化 ,通信终端更加机动灵活。采用星上计算机处理技术可使卫星能独立运行,并根据需要改变 卫星轨道位置,更有效地传送卫星数据。

美军在1999年曾用大型低轨道小卫星星座“铱”进行数百次军用通信试验,效果良好,这也 将是今后的发展方向。

总之,在现代战争中,通信已成为事关战争胜败的重要战略因素,交战双方谁先获得信息谁 就占据主动权,而军用通信卫星则是传输信息的最佳利器,其价值连城,前景十分广阔。




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