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美军：妄想军事卫星通讯的未来
2019-07-02 / 阅读次数：2659
泉源 | 电科小氙
编译 | 王煜
卫星通讯由于笼罩广、通讯距离远 ，一直以来就倍受军方青睐 ，是最主要的远程超视距军事通讯手段之一 。在军事卫星通讯方面 ，无论是在轨卫星的数目、质量照旧性能 ，美军无疑处于绝对领先职位 ，是着实现信息优势的主要包管 。美国空军可为美军提供全球卫星通讯能力 ，可为美军联相助战职员的种种军事行动提供包管 。卫星通讯关于信息需求日益增高的未来战场则更为主要 。
也正因云云 ，美国空军以为 ，美国的军事卫星一定会成为敌手重点针对的目的 ，美国的潜在敌手会一直实验拒止、降级和破损美国在太空中的差池称优势 ，因此美国空军正在加鼎力大举度 ，为美军作战职员及其战略盟友进一步生长卫星通讯能力 。
美国近期在装备现代卫星通讯系统方面一直取得新希望：2018年10月发射了第四颗“先进极高频”（AEHF-4）卫星 ，2019年3月又发射了第十颗“宽带全球卫星通讯”卫星（WGS-10） ，其整个卫星通讯企业（军事卫星、商用卫星和国际同伴卫星）也正在向一种能够在对抗、降级、以及运行受限情形中具备更强鲁棒性、弹性、无邪性以及作战能力的综合系统中迁徙 。
1、接纳疏散系统 ，实现更强弹性和无邪性
美军实现这种综合卫星通讯新系统的主要一步就是在军事卫星通讯空间层实现疏散战略 ，在继续坚持后向兼容能力的同时提升系统弹性 。
现在的受�；た棺倘臕EHF卫星星座与其前任“军事星（Milstar）”系统一样 ，既提供受�；ふ绞跬ㄑ� ，也为美国总统和其他决议者提供战略核加固通讯 。而美军妄想的新一代受�；の佬强占湎低吃虬袮EHF的战略和战术卫星通讯使命划分剖析到了“演进的战略卫星通讯”（ESS）和“受�；ふ绞跷佬峭ㄑ丁保≒TS）两个项目中 。
接纳这种疏散方法能够减轻多使命卫星固有的单点故障问题 ，从而提升弹性 ，同时还可使用搭载有用载荷（用商用卫星搭载军用载荷）提升系统无邪性 。
接纳专用“自由航行”卫星也可镌汰为了顺应多种使命而在卫星设计时举行的手艺折中 ，而实现这些手艺上的折中和妥协往往会以牺牲某些详细使命能力为价钱 。
（1）战略卫星通讯与核指挥控制与通讯（NC3）
未来美军将使用“演进的战略卫星通讯”（ESS）妄想提供新一代核指挥控制和通讯使命能力 ，替换中纬度AEHF系统的战略通讯能力 ，并将抗毁通讯能力扩展到北极地区 。这一妄想也将知足增强弹性的新需求 ，以应对未来挑战
（2）受�；ふ绞跷佬峭ㄑ叮≒TS）
“受�；ふ绞跷佬峭ㄑ丁保≒TS）项目是美军“受�；た棺倘耪绞跷佬峭ㄑ丁保≒ATS）系统的天基段 ，其目的是为遍布全球的美军作战职员实现更强的卫星通讯能力和通讯�；つ芰� ，并可提升卫星系统的经济性（使用搭载式载荷） 。PTS将是一个由漫衍式搭载有用载荷和自由航行的自力卫星组成的星座 ，相比目今系统 ，其抗滋扰�；つ芰Ω� ，容量更大 。
PTS有用载荷可在星上处置惩罚受�；ふ绞醪ㄐ危≒TW）（一种政府专用波形 ，可实现增强型受�；ねㄑ叮� ，为处于反介入/区域拒止情形中的作战职员提供抗滋扰卫星通讯能力 。
受�；ふ绞跗笠敌Ю停≒TES）则是PATS的地面段 ，认真各网络构件的控制治理 。凭证美军近期签署的条约透露 ，PTES现在正在实现一种立异的原型设计要领 ，预计2022年将在WGS卫星上为太平洋责任区提供PTW波形效劳 。
随着美国及其友邦在北极地区运动的一直增添 ，美国及其友邦对这一地区的战术通讯能力需求也日益增添 ，美军的“增强型极地——资产重组”（EPS-R）妄想就是为处于北纬65度以上地区的战术用户提供有包管抗滋扰LPD/LPI卫星通讯 。EPS-R的容量将是原有“过渡性极地系统”（IPS）的26倍 。
别的 ，美国空军还在就搭载有用载荷系统计划与其响应友邦举行协调 ，希望大幅降低美国肩负的用度 ，并使用搭载载荷计划填补专用卫星投入使用之前三年北极地区卫星通讯的空窗期 。这一协议将第一次为美国作战职员提供北极X波段卫星通讯资源 。
图1 2040美军卫星通讯企业系统运行视图
2、实现综合卫星通讯系统
美国空军太空司令部司令官的卫星通讯设想是 ，由空军太空司令部提供有用运行、经济可肩负、弹性并且清静的卫星通讯系统 ，这一系统能够为多种优先级的全球使命提供支持 ，并且可顺应需求、手艺和威胁的迅速转变 。
美军设想 ，未来卫星通讯系统将能为美国太空司令部司令官提供企业卫星通讯能力 ，在对抗、降级和运行受限情形中以适当的速率在种种冲突中为联相助战职员提供支持 。美国空军太空司令部将这一未来卫星通讯运行设想称为“作战卫星通讯”（Fighting SATCOM） 。
美军以为 ，实现Fighting SATCOM系统的要害要素是：能够协调资产/使命分派的治理控制框架；能够在多种军事平台/情形中运行的无邪终端；能够快速恢复网络毗连的无邪网络；能够提供路径冗余且运行无邪的多样化太空资产池 。这样 ，随着作战情形的转变 ，美军可以接纳无邪终端跨多种波形、波段和其他系统要素（包括商用和国际同伴系统）实现周游 。
为实现这一综合卫星通讯系统 ，美军还统一了卫星通讯采购职能 ，从机构组织架构上对实现综合卫星通讯系统予以包管 。美军军事卫星的采购权原本就归属美国空军太空司令部 ，而2018年12月12日 ，美军的商用卫星带宽租用职能也从国防信息系统局（DISA）移交到了美空军太空司令部 ，美国空军太空司令部建设了空军商用卫星办公室（AFCSCO） ，该办公室成为唯一认真为美国国防部采购商用卫星通讯效劳的机构 。
这样美军整个军事相关卫星通讯的采购权就都统一到了美空军太空司令部 。军用卫星通讯和商用卫星通讯采购权的合并让美空军太空司令部能够交付切合其司令官设想的更为综合的解决计划 。
美国空军太空和导弹系统中心（SMC）也向太空企业团结体（一个由顶级工业企业、学术研究机构和立异首创公司相助开发新一代太空手艺的团队）多位成员授予了企业治理控制原型开发条约 ，进一步推动Fighting SATCOM的生长 。
原型计划将演示实现卫星通讯企业需要的要害属性 ，包括卫星通讯快速、弹性、可一连和全球会见能力；终端、调制解调器和网络迅速性；网络、链路和运行清静；与团结指挥控制系统的互操作能力 。
2019年的原型设计事情主要是交付态势感知能力并提供公共作战图 ，资助用户执行企业卫星通讯妄想、署理和编排功效 。这些原型将是界说系统、降低危害并确定可迅速迁徙到运行状态的早期手艺和能力的要害办法 。
界说一种顶层企业架构将让未来妄想和能力可迅速无缝整合既有系统 ，同时将种种卫星通讯效劳能力组合到一起 。
美空军商用卫星办公室还将探索采购、交付并将动态商用卫星通讯需求整合到卫星通讯企业中的增强模式 。以这种方法实现商用卫星通讯转型将能包管商用卫星通讯在全球都处于准备停当状态 ，实现种种商用卫星通讯能力的随时按需会见 ，为实现系统间周游提供支持 ，并使用美国国防部的集采能力降低本钱 。美国空军商用卫星办公室将采购多种工具 ，实现营业与需求数据的近实时会见 ，提升使命数据妄想和分发能力 。
图2 美国空军上尉与加拿大联络官设置美国空军的地面多波段终端（GMT）天线
美空军商用卫星办公室还将提供商用卫星可治理效劳功效试验 ，详细评估手艺和运营危害与机缘 。
由于美军现在运行的卫星通讯终端类型很是之多（约135个终端项目采购了17000多部终端） ，终端问题特殊贫困 。美国空军空间和导弹系统中心的卫星通讯试验项目阶段2事情乐成对终端无邪性举行了原型设计和演示 。这些演示通过在既有终端中插入预装设置文件 ，对其举行了刷新 ，实现了在差别卫星通讯效劳间的周游 。此项事情还开发了政府企业治理控制功效、卫星效劳提供商以及无邪终端接口和标准 。
别的 ，美国空军还举行了普遍钻研 ，继续获得种种用户、业界和国防部其他利益相关人的起劲加入 ，实现未来接口标准 。
3、探索倾覆性手艺
倾覆性手艺也将在未来卫星通讯中施展主要作用 。
现在全天下有多家商用提供商在起劲探索由大宗低轨（LEO）小卫星组成的卫星通讯解决计划 。接纳低轨卫星可实现带宽容量的大幅增添 ，但其生长可能会受到缺少可用相控阵终端天线的制约 。与古板碟形天线差别 ，相控阵天线不需要机械指向卫星就能实现快速运动卫星信号的跟踪和吸收 。
响应地 ，移动用户相控阵天线的成熟度也会对LEO卫星星座的生长有重大影响 。别的 ，激光星间链路也是主要探索偏向 。接纳激光星间链路可在天基资产间实现大宗数据的快速转达 ，进一步增强卫星通讯系统弹性 。
对卫星通讯有重大影响的其他手艺前进还包括网状网以及使用新频谱体制 。网状网是一种每个节点都能转发数据并有用用作自力路由器的网络拓扑结构 ，综合卫星通讯系统中可能会普遍使用这一看法 。美国空军现在正在举行种种频率应用实验 ，有可能实现卫星通讯应用带宽容量的大幅增添 。
4、加速交付
美国空军太空司令部除合并了军事卫星通讯和民用卫星通讯采购权外 ，还在起劲探索提高效率并使用新的法定权限缩短交付时间 。
美国空军空间和导弹系统中心花了险些6个月的时间实现“SMC 2.0” ，对其结构和历程举行了彻底检查 ，通过建设面向行动的决议框架 ，推动立异 ，作育同伴关系 ，纳入企业头脑 ，建设一直进取提高的文化气氛 ，加速交付历程 。
为加速购买历程 ，美国2016财年国防授权法案的804条款新建了中心采购层权限 ，实现快速原型设计和装备 。这些权限为原型开发（使用立异手艺快速开发可装备原型 ，从而演示新能力并知足新兴军事需求）和装备（使用已证实手艺装备抵达生产数目的新系统或升级系统）提供了快速决议途径 。ESS、PTS和PTES均已接纳新的快速804条款采购权限 。
美国空军除遵从美国国会的指导时 ，还在采购WGS星座第11颗卫星（WGS-11）时使用了商用手艺和实践 。WGS-11容量比近几颗WGS卫星都要高 ，容量和带宽增添2倍 ，接纳更多波束提高卫星弹性 ，增强了笼罩能力 ，具备更好抗滋扰性能 ，提高了无邪性和性能 ，可更好地为作战职员提供效劳 。
别的 ，美国空军空间和导弹系统中心还在继续推动WGS和AEHF项目与10个国际同伴国家的相助协议 。这些相助以及就EPS-R项目与挪威的相助代表了美军要实现更大规模国际相助的生长偏向 。
美国空军通过开发普遍的友邦、跨机构和商业相助同伴网 ，可在实现互操作能力更强、弹性更好、本钱效益更高的Fighting SATCOM时 ，配合分担本钱 ，并更快推动和交付未来卫星通讯系统 。
5、结语
综合卫星通讯企业可向联相助战职员提供亘古未有的选择 ，为其乐成执行使命提供包管 。与目今的烟囱式卫星通讯系统荟萃相比 ，综合卫星通讯企业将能提供应对21世纪对抗性空间域所需的性能和弹性 。美国空军正在加速交付这一企业系统 ，包管作战职员能够在对抗、降级、以及运行受限情形中享有卫星通讯带来的种种优势 ，并纳入更快采购历程和更快指控结构 ，在任何冲突中维护美军的优势 。
向作战职员交付Fighting SATCOM系统将是美军未来维持其战场卫星通讯优势的重放纵措 。
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