力量倍增器的嬗變：美國軍用通信衛星走向何方

美軍現役寬頻軍用通信衛星是寬頻全球衛星（WGS）

美國總統特朗普組建「天軍」的命令另外界愕然。「天軍」並非無本之木，現役的大量軍用衛星是組建「天軍」的物質基礎。衛星的出現已經極大地改變了現代戰爭，其中通信衛星更是現代軍隊的「力量倍增器」。美軍建立了龐大的軍用通信衛星系統，其規模和性能在當今世界上都是首屈一指。

凋零的老兵

通信衛星誕生後帶來了前所未有的便利，美軍也抓住機遇研製服役了多套軍用通信衛星系統。美軍把軍用通信衛星劃分為三類：寬頻、窄帶和受保護系統，寬頻通信衛星強調通信容量，窄帶通信衛星為語音等低速通信和移動用戶提供支持，而受保護衛星通信系統關鍵在於保密和抗干擾能力。

美軍寬頻通信衛星以國防衛星通信系統（DSCS）為典型代表，美國空軍研製了三代國防衛星通信系統，它的通信帶寬大主要為固定和大型移動終端提供服務。第一顆DSCS衛星1966年發射成功，比首顆靜止軌道通信衛星也就晚了兩年。1982年第三代DSCS衛星發射投入使用，它使用超高頻（SHF）轉發器，頻率帶寬可達500兆赫茲，不過即使第三代衛星的性能也難以滿足不斷增長的軍用需求，這個當時功能最完善和性能最強大的通信衛星系統還是走到了盡頭，2003年發射了最後一顆衛星後被寬頻全球衛星系統（WGS）取而代之。

窄帶通信衛星系統里，美國海軍先後發展了艦隊衛星通信系統（FLTSATCOM）和特高頻後續星（UFO）等通信系統。艦隊通信衛星使用超高頻轉發器，主要用於滿足美國海軍和空軍的移動通信需求，是確保美國海軍戰艦和飛機，以及空軍飛機與司令部通信的關鍵，另外衛星還專門帶有一台轉發器用於美國總統和國防部之間的通信聯繫。首顆UFO衛星於1993年發射升空，最後一顆2004年發射完畢，它為美國部署在全球的艦艇、飛機以及陸地移動平台提供特高頻窄帶服務，雖然終端通信頻率只有2.4kbit/s，但卻是動中通的首選。

美軍受保護的通信衛星系統，就是著名的軍事星（MilStar）系統。軍事星主要用保障核戰爭條件下的三軍保密通信，它工作在極高頻（EHF）波段，衛星首次使用數字信號處理，具有很強的抗干擾能力，軍事星設計上還使用抗核加固設計，不過第二代軍事星取消了抗核加固以降低製造費用，但通信容量從75kbit/s提高到40Mbit/s。雖然軍事星帶寬不高，但是勝在安全保密抗干擾，具備很好的低截獲概率和低檢測概率。

第三代DSCS衛星發射在1982年投入使用

現役的支柱

俱往矣，數風流人物，還看今朝。無論是DSCS和UFO還是是保密的軍事星，都已經成為昨日黃花，今天美軍使用的是新一代軍用衛星通信系統。美軍的軍用通信需求並沒有發生翻天覆地的變化，新一代軍用通信衛星仍然是老式系統的增強，而不是革命性的新概念系統。

美軍現役寬頻軍用通信衛星是寬頻全球衛星（WGS），WGS衛星原名寬頻填隙衛星，意指填補DSCS衛星和未來先進寬頻系統之間縫隙。WGS衛星性能上並沒有獨樹一幟，而是直接使用商業通信衛星平台，縮短了衛星設計製造的時間。WGS衛星是有史以來最強大的寬頻通信衛星，單星通信能力是DSCS-3的10倍。它還使用漸進式螺旋升級，3顆衛星為一個批次，每個批次改進提高性能尤其是帶寬容量。WGS衛星使用X波段和Ka波段轉發器，單星通信容量可達3.6Gbit/s，對美軍作戰尤其是大型無人機提供了有效的支持。美軍已經發射了9顆WGS衛星，還要繼續訂購下一批構成12顆的星座，預計到2020年美軍的WGS寬頻衛星可提供超過10Gbit/s的通信能力。

窄帶軍用通信衛星由美國海軍負責，目前美國海軍的移動用戶目標系統（MUOS）已經完成了5顆衛星的發射，構成了4顆工作星加1顆備份星的完整系統。MUOS系統主要為移動軍用用戶提供移動通信服務，上一代UFO系統只能提供2.4kbit/s的帶寬，而MUOS衛星可以為終端提供348kbit/s的帶寬，不僅語音和數據傳輸得到增強，還具備傳輸視頻的能力。美軍新一代窄帶MUOS衛星同樣以提供動中通服務為主，艦船、飛機和車輛都可以使用MUOS窄帶通信，F-35戰鬥機也安裝了MUOS通信終端。值得一提的是，MUOS衛星不僅將軍用移動通信提高到地面3G網路的水平，還無需對準衛星就能實現通信。

準備發射的寬頻全球（WGS）衛星，可見其衛星上安裝了不少轉發器

美軍還升級了保密通信衛星體系，新一代的先進極高頻衛星（AEHF）又名第三代軍事星，其通信傳輸能力是第二代軍事星的約10倍，而通信終端的帶寬也獲得了5倍左右的升級。先進極高頻衛星使用洛·馬的A2100衛星平台，除了軍事星上使用的擴頻跳頻、星上數字處理以及星間鏈路等功能，還增加了相控陣天線和波束成形網路（BFNs）等先進技術，衛星本身還使用了電推進技術。先進極高頻衛星單星通信容量從40Mbit/s提高到430Mbit/s，足以支持終端傳輸戰場地圖和實時視頻。作為一個具備抗干擾、低截獲/檢測概率的先進加密衛星通信系統，先進極高頻衛星系統可以為6000個終端和4000個網路提供服務，極大的提高了用戶接入能力，可以有效的承擔其戰略和戰術保密通信的任務。

這個打著「大傘」的衛星就是MUOS衛星，這個「大傘」其實是一個巨大的天線，直徑達14米

另類的中繼星

大家對數據中繼衛星系統（TDRSS）都不會感到陌生，美國航天局建立了跟蹤和數據中繼系統，目前多顆工作衛星組成的星座，為美國火箭、衛星和國際空間站提供數據中繼服務。我國也建立了類似的「天鏈」數據中繼系統，2013年王亞平在「天宮一號」上進行太空授課，「天鏈」系統保證了數十分鐘連續視頻傳輸。

美國航天局建立了中繼衛星系統，但軍用很少使用，另起爐灶研製了衛星數據系統（SDS）。SDS中繼衛星主要用於為美國國家偵察局（NRO）的「鎖眼」光學偵察衛星和「長曲棍球」雷達偵察衛星提供數據中繼服務，另外有些SDS衛星上還帶有通信載荷，為高緯度尤其是極地的核力量等重要部隊提供通信支持。數據中繼衛星提高了對中低軌道衛星的覆蓋範圍，方便了實時傳遞情報，不過它們位於3.6萬公里外的靜止軌道上，要為中低軌道衛星提供數據中繼，不僅要自行跟蹤捕獲衛星，而且天線要長時間活動跟蹤，這對通信波束和跟蹤精度提出很高的要求，對天線驅動機構的可靠性要求也很高。

早期發射的SDS中繼衛星

SDS中繼衛星已經發展了三代：第一代1976年發射投入使用，共發射了12顆衛星，它是一種重量630千克的特高頻（UHF）通信衛星；第二代從1989年開始發射只發射了4顆衛星，其重量可達2335千克，三個通信天線其中一個用於K波段下行通信；1998年到現在發射的屬於第三代SDS衛星，其中3顆「閃電」大橢圓軌道的衛星發射較早，最近十年來發射的衛星都是靜止軌道衛星。從衛星軌道推測，第三代SDS衛星很可能逐步放棄了為高緯度部隊提供支持的業務，集中精力為美軍的偵察衛星提供數據中繼。自2011年以來，美軍發射了,5顆第三代SDS衛星，為光學和雷達偵察衛星系統提供中繼支持，是美國衛星偵察能力的堅強後盾。

來源：澎湃新聞

轉載自：慧天地公眾號

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