耗資百億美元的戰場生命線，極高頻通信衛星的故事

最新 09-28

2011年5月1日深夜，意外的大停電，令巴基斯坦阿伯塔巴德的一處大宅漆黑一團，美國海豹突擊隊特種行動小組無聲無息的包圍並潛入了住宅，激烈的槍聲過後，當場擊斃令美國人恨之入骨的本拉登。其中有意思的一個細節是，整個行動過程中，位於萬里之外的時任美國總統奧巴馬，在白宮戰情室全程觀看了行動的現場直播。

那麼遠隔萬水千山的半個地球之外，沒有電視轉播車，美軍是如何做到把現場圖像傳到白宮的呢？

視頻，擊斃本拉登

其實當時美軍利用衛星通訊網路，將現場的圖像實時回傳給後方。不僅如此，發達的三代軍用通信衛星還承擔著美軍70%以上的軍事通信任務，無論是在遠海航行的艦艇和潛艇，空中飛行的重型轟炸機，甚至遠在阿富汗的捕食者無人機都依託高效的衛星通信網路實現了跨越地球的異地操作，高效的衛星通信構成了看不見的戰場生命線。

那麼美軍衛星通信系統大致情況怎樣？耗資百億的AEHF極高頻通信衛星為何單價比黃金還貴三倍？是由誰來製造的？有哪些高明之處？今天和大家聊聊《耗資百億美元的戰場生命線，美軍先進極高頻通信衛星》。

先進極高頻(AEHF)衛星通信系統是美國第三代軍用通信衛星，由美國空軍太空司令部負責, 將由六個靜止軌道地球衛星(已服役三顆），將提供44 GHz上行(極高頻）和20 GHz下行衛星通信，可在全球65度以下緯度地區提高高速安全的衛星通信服務，衛星之間直接中繼通信而不通過地面站。信息傳輸能力是現役第二代「軍事星」的10倍，帶寬是5倍，可以給戰區指揮官提供高安全性的、抗干擾的、不易截獲的通信服務，可滿足實時圖像、戰場地圖和跟蹤數據傳輸等戰術通信需求。先進極高頻衛星通信速度從第二代「軍事星」的每秒40M提高到每秒430M，信道數量3倍，單星通信能力超過了5顆第二代「軍事星」衛星總和，而且由於採用洛馬A2100通用衛星平台，價格降到約7億美元（最新型10億美元），僅相當於上一代單星的一半。

極高頻這個名字的來歷

這與美軍在本世紀初提出的「網路中心戰」作戰理論是分不開的。基於「網路中心戰」的作戰理論，作戰部隊將能夠承擔多樣化任務，具備靈活反應能力，能夠基於戰場環境的變化迅速做出調整。而這種靈活反應能力則嚴重依賴於對戰場環境、氣象條件、敵我友三方態勢的精確把握。雖然在地面戰場已經有光纖、微波通信系統能夠提供高速通信，但是對於美軍的全球作戰任務來說，軍用衛星通信系統仍然居於不可替代的地位。據統計，美軍戰場通信中的70%是由軍用衛星系統承擔的。這種衛星其實為了網路中心戰的要求研製的，第二代「軍事星」極高頻通信速率為每秒100M，發命令沒問題，不過美帝當時想打電游聯網一樣打仗，這個速度不足夠好，於是決定單星通信速度從第二代「軍事星」的每秒40M提高到每秒430M，為了提高速度，就要提高頻率，於是推出了44.5G的變態頻率（家用WIFI通常為2.4和5G），這也是極高頻這個名字的來歷。頻率高了，接收裝置的體積也會變小，以往衛星通信要有個大鍋，現在只有一英尺左右的盤子就行。

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第一代「軍事星」改變戰斧巡航導彈指令需要100秒，傳輸1.1M的戰機任務需要1.02小時，傳輸一幅偵察衛星圖像（24M）需要22.2小時；用第二代「軍事星」傳輸相同大小的信息只需花0.16秒、5.7秒、2.07分鐘；用先進極高頻(AEHF)衛星僅用0.03秒、1.07秒、23.6秒，與第一代衛星相比提高效能600倍，而且安全保密性更好，接收裝置體積更小可便攜。

美軍通信衛星終端，與飛機大炮相比，這才是他們戰鬥力的生命線

先進極高頻(AEHF)研發論證始於1999年，2001年11月，洛克希德馬丁空間系統和諾斯羅普·格魯曼公司空間技術被授予合同研製該型衛星及系統，前後投資包括地面控制系統將超百億美元，美軍負責單位為美國空軍軍事衛星通信項目辦公室的空間與導彈系統中心，衛星控制中心是施里弗空軍基地的第4空間作戰中隊。

施里弗空軍基地（Schriever Air Force Base）位於美國科羅拉多州春田市以東16公里處

施里弗空軍基地（Schriever Air Force Base）

一波三折，獨自上路

先進極高頻 (AEHF)衛星項目由於技術要求高，多次被修改設計，並推遲發射2年， 2010年8月14日，首顆衛星才發射升空，然而，發射地面工作人員就被嚇壞了。

被營救的第一顆星

霍曼轉移軌道，先上低軌，轉一段再上高軌，節省燃料

衛星進入進入近地點275千米，遠地點50000千米的轉移軌道後，準備啟動大推力的主發動機，居然毫無反應。

滿頭大汗的專家急忙會診，靠資本，判斷推進劑線路堵塞。怎麼辦，價值7億美元，重約6噸的大衛星將無法進入地球同步軌道。由於當時高度低，衛星與稀薄大氣摩擦，以每天 2.5千米的速度往下掉，而且隨著大氣密度增加，會越掉越快，這有點象開車上坡失去動力。

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低軌道太空碎片也多，隨時可能擊毀衛星。好在衛星上有兩個小發動機，一個是只有 1/20推力的反作用發動機，還有一個是僅能提供 0.02千克推力的氙離子流體霍爾推進器.

霍爾推進器是一種牛頓力學無法解釋的推進器，僅要電力就能推進，不過推力小

好在地面人員腦洞大，歷時14個月，經過500多次點火，這顆衛星終於一步一個檻兒，一點點爬上了預定的位置（相當別人大步上台階，他小步一點點蹭，霍爾推進器功不可沒。）在2011年11月份，衛星終於入軌，主發動機故障並未影響功能，推進劑燃料充分，足夠服役14年。由於排除1號星的故障，2012年5月4日，2號星才入發射。

有啥先進的地方

先進極高頻 (AEHF)有三大絕活：一是帶霍爾推進器的組合推進方式；二是相控陣天線為代表的抗干擾能力；三是星間通信技術。

一、三駕馬車的組合推進方式

AEHF攜帶3套推進系統，分別為主推進、反作用推進和霍爾推進器。為了保證未來在靜止軌道上，不斷調整位置，不被敵人打擊，衛星也要機動。先進極高頻衛星攜帶的大推力發動機具備凌波微步避開惡意撞擊的能力，氙離子流體霍爾推進器，這個拯救先進極高頻-1衛星立下汗馬功臣，別看力氣小，卻有10倍於傳統推進系統的比沖值，而且可以節省燃料，晒晒太陽就能機動，減少燃料你，意味著衛星可以帶更多東西。

二、衛星上的相控陣

AEHF採用相控陣天線技術，,便捷地使用戶之間的波束瞬間跳變、自由切換。這種天線的「波束成形網路」能讓天線對準指定的區域，避天附近的干擾，比如這玩對著清華大學，那麼北大學生想蹭網是沒門的，想干擾也是白費勁，極大提高了整個系統的反應速度和抗截獲能力。

三、自說自唱不受干擾

AEHF具有強大的星間傳輸和星上處理能力。

衛星攜帶了14副不同形狀和用途的通信天線，並用電子管功率放大器取代了行波管功率放大器，使星間通信的波形保真度大幅提高。星間鏈路的通信速率比一代提高六倍。全球範圍的遠程跨區通信下行地面中繼，直接星間通信（這一點很難的，是太空軌道上動對動的瞄準），即使地面控制系統被打掉，整個衛星系統仍能自說自唱收報發報運行6個月以上。