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盘点美军通信卫星系统发展历程 或成太空军组建基础

2018-07-02 13:30:19  澎湃新闻    参与评论()人

美国总统特朗普组建“天军”的命令另外界愕然。“天军”并非无本之木,现役的大量军用卫星是组建“天军”的物质基础。卫星的出现已经极大地改变了现代战争,其中通信卫星更是现代军队的“力量倍增器”。美军建立了庞大的军用通信卫星系统,其规模和性能在当今世界上都是首屈一指。

美军现役宽带军用通信卫星是宽带全球卫星(WGS)。

美军现役宽带军用通信卫星是宽带全球卫星(WGS)。

凋零的老兵

通信卫星诞生后带来了前所未有的便利,美军也抓住机遇研制服役了多套军用通信卫星系统。美军把军用通信卫星划分为三类:宽带、窄带和受保护系统,宽带通信卫星强调通信容量,窄带通信卫星为语音等低速通信和移动用户提供支持,而受保护卫星通信系统关键在于保密和抗干扰能力。

美军宽带通信卫星以国防卫星通信系统(DSCS)为典型代表,美国空军研制了三代国防卫星通信系统,它的通信带宽大主要为固定和大型移动终端提供服务。第一颗DSCS卫星1966年发射成功,比首颗静止轨道通信卫星也就晚了两年。1982年第三代DSCS卫星发射投入使用,它使用超高频(SHF)转发器,频率带宽可达500兆赫兹,不过即使第三代卫星的性能也难以满足不断增长的军用需求,这个当时功能最完善和性能最强大的通信卫星系统还是走到了尽头,2003年发射了最后一颗卫星后被宽带全球卫星系统(WGS)取而代之。

窄带通信卫星系统里,美国海军先后发展了舰队卫星通信系统(FLTSATCOM)和特高频后续星(UFO)等通信系统。舰队通信卫星使用超高频转发器,主要用于满足美国海军和空军的移动通信需求,是确保美国海军战舰和飞机,以及空军飞机与司令部通信的关键,另外卫星还专门带有一台转发器用于美国总统和国防部之间的通信联系。首颗UFO卫星于1993年发射升空,最后一颗2004年发射完毕,它为美国部署在全球的舰艇、飞机以及陆地移动平台提供特高频窄带服务,虽然终端通信频率只有2.4kbit/s,但却是动中通的首选。

美军受保护的通信卫星系统,就是著名的军事星(MilStar)系统。军事星主要用保障核战争条件下的三军保密通信,它工作在极高频(EHF)波段,卫星首次使用数字信号处理,具有很强的抗干扰能力,军事星设计上还使用抗核加固设计,不过第二代军事星取消了抗核加固以降低制造费用,但通信容量从75kbit/s提高到40Mbit/s。虽然军事星带宽不高,但是胜在安全保密抗干扰,具备很好的低截获概率和低检测概率。

第三代DSCS卫星发射在1982年投入使用

第三代DSCS卫星发射在1982年投入使用

现役的支柱

俱往矣,数风流人物,还看今朝。无论是DSCS和UFO还是是保密的军事星,都已经成为昨日黄花,今天美军使用的是新一代军用卫星通信系统。美军的军用通信需求并没有发生翻天覆地的变化,新一代军用通信卫星仍然是老式系统的增强,而不是革命性的新概念系统。

美军现役宽带军用通信卫星是宽带全球卫星(WGS),WGS卫星原名宽带填隙卫星,意指填补DSCS卫星和未来先进宽带系统之间缝隙。WGS卫星性能上并没有独树一帜,而是直接使用商业通信卫星平台,缩短了卫星设计制造的时间。WGS卫星是有史以来最强大的宽带通信卫星,单星通信能力是DSCS-3的10倍。它还使用渐进式螺旋升级,3颗卫星为一个批次,每个批次改进提高性能尤其是带宽容量。WGS卫星使用X波段和Ka波段转发器,单星通信容量可达3.6Gbit/s,对美军作战尤其是大型无人机提供了有效的支持。美军已经发射了9颗WGS卫星,还要继续订购下一批构成12颗的星座,预计到2020年美军的WGS宽带卫星可提供超过10Gbit/s的通信能力。

窄带军用通信卫星由美国海军负责,目前美国海军的移动用户目标系统(MUOS)已经完成了5颗卫星的发射,构成了4颗工作星加1颗备份星的完整系统。MUOS系统主要为移动军用用户提供移动通信服务,上一代UFO系统只能提供2.4kbit/s的带宽,而MUOS卫星可以为终端提供348kbit/s的带宽,不仅语音和数据传输得到增强,还具备传输视频的能力。美军新一代窄带MUOS卫星同样以提供动中通服务为主,舰船、飞机和车辆都可以使用MUOS窄带通信,F-35战斗机也安装了MUOS通信终端。值得一提的是,MUOS卫星不仅将军用移动通信提高到地面3G网络的水平,还无需对准卫星就能实现通信。

准备发射的宽带全球(WGS)卫星,可见其卫星上安装了不少转发器。  

准备发射的宽带全球(WGS)卫星,可见其卫星上安装了不少转发器。  

 

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