美军这卫星分类多如牛毛不好背下来,不服其科技实力就行?

过去几十年间,美国空军的军用航天器都处于世界领先地位,但是现在空军的军用卫星事业面临低速发展的压力。即使是轨道航天器的最忠实支持者,也对政府平均花费数十亿美元、历时多年为军队建造大型航天器的模式产生了疑问。美国空军空间司令部指挥官威廉·L·谢尔顿将军在科罗拉多州斯普林斯市举行的国家空间研讨会上表示,美军下一代军用卫星将具备小型化、简易化的特征,商用宇宙飞船也将为美军运送军用载荷,成为上世纪50年代空军发射人造卫星以来最大的一次变革。

美国空军的军事战术与中继卫星系统(“军事星”)由5颗卫星组成,冷战时期负责核战争条件下的三军保密通信,传送美国的核指令,目前的应用重点由应付核战争的战略通信转变为常规战术通信。“军事星”每颗重10000磅,加载了核防护措施,在核战争环境下也能正常工作。“军事星Ⅱ”通信频率选用EHF极高频毫米波段,采用自适应调零天线技术、星上再生处理技术和扩频、跳频技术,抗干扰能力超强。由于超高的技术需求,目前“军事星”还存在许多问题。美国空军原计划采用转型通信卫星(TSAT)取代“军事星”,但是花费了数10亿美元之后,TSAT仍在研制阶段。之后,美国空军计划用“先进极高频(AEHF)”卫星取代“军事星”。2010年8月,美国空军和洛克希德·马丁公司组成的联合团队成功将“军事星”卫星地面控制系统转换成先进极高频卫星任务。

2010年8月,美国使用“宇宙神-5”火箭成功发射首颗AEHF卫星,美军军用通信卫星更新换代迈出关键一步,目前已有2颗卫星在轨。AEHF卫星重14000磅,在“军事星”基础上进行了诸多改进,可以担负战略通信和士兵在战场上的战术通信任务,也可以用于核战争环境下;使用新型相控阵天线、先进的集成电路、更有效的波形以及崭新的天基推进器,噪音管理更加清晰,作战效能提高了10倍,可以与“军事星”兼容,支持机载、舰载、车载和便携式多种终端,可为6000个终端和4000个网络提供服务。第1颗卫星计划于2008年4月发射,但是由于AEHF卫星研发也存在一些问题,因此首颗卫星发射比原定计划推迟了4年,发射成本也比原计划的50亿美元增加了10亿美元。由于推进系统故障,AEHF卫星发射后用了1年时间才进入最终轨道。

国防通信卫星系统(DSCS)是美军全球军事通信的骨干卫星,用于重要军事终端与国家指挥机关间的声音、数据、数字和电视传输,为大容量固定用户提供超高频音频和高数据率保密通信。第1颗DSCSⅢ卫星于1982年入轨,2003年发射了最后一颗,目前有8颗DSCS卫星仍在地球静止轨道运行,但是都已经达到了服役寿命。美国空军计划用宽频全球卫星通信系统(WGS)填补DSCSⅢ和其他研发中的更先进卫星之间的空白,在未来几十年内承担美军的通信任务。WGS卫星由加利福尼亚州艾尔斯贡杜的波音卫星制造公司研制,每颗重7600磅,与国防通信卫星的数据容量相同,目前已经有4颗在轨,未来将形成10颗在轨的卫星系统,是空军未来主要的通信卫星系统。WGS卫星可转发Ka波段和X波段频率信号,通信容量是DSCS卫星系统的十倍,在轨运行的3颗WGS卫星即可处理五角大楼90%的宽带需求。WGS卫星还具备“交叉频段”能力,能够以一种频率接收数据,以另一种频率发布数据,支持更多的终端类型用户。2012年1月,美国空军发射了WGS-4卫星,第五颗卫星定于2013年1月发射,直至WGS星座的5颗卫星实现全球覆盖。国防气象卫星计划(DMSP)从1962年开始为军方提供气象数据,由于没有合适的继任型号,美军决定继续使用至2020年。2009年10月,洛克希德·马丁公司发射了F-18 Block 5D-3卫星是DMSP的第7代型号,用于战略和战术气象预报,以援助美军在海、路、空的制定作战计划,尖端传感器套件可对可见光和红外云层进行成像,每6小时可提供一次全球卫星云图。DMSP还能测量降雨、地表温度、土壤湿度,可以全天候收集专业的全球气象学、海洋学、太阳-地球物理学信息,具有强大的星载计算机增强型存储和航天器自动化能力。美国空军共计发射了50颗DMSP卫星,大部分已经超过了服役年限,目前在轨的有2颗极地轨道的DMSP卫星以及4颗备用卫星,另外还有2颗在轨储备卫星,用于在未来几年替换服役期满的DMSP卫星。

1994年,克林顿政府要求美国空军与诺格宇航系统公司共同开发“国家极轨环境卫星系统(NPOESS)”,该系统由红外天气预报传感器和交叉跟踪红外探测器等传感器系统组成,红外光谱信息通道有达1000个,具有极高的水平空间分辨率,温度分布测量精度达到近IK,用来满足军用和民用气象预报需要。但是在经历了16年时间并花费了数百亿美元之后,白宫在2011财年中止了这项计划。NPOESS失败之后, 2010年6月,空军向国会提交了DWSS气象卫星系统的初步要点:DWSS系统计划使用诺格宇航系统公司建造的卫星平台,携带可见光成像仪辐射组件、太空环境监视传感器和微波传感器等10台气象与气候仪器,预计在2018年发射。2012年1月,美国空军宣布结束独有的国防气象卫星系统(DWSS)的研发工作,虽然该项目从立项到取消仅持续1年时间。谢尔顿表示,美国空军今年将启动全新的低成本气象卫星项目。

目前,美国空军的卫星系统建设既有强大的通信能力,又或多或少存在一些问题。谢尔顿在一次演讲中提到,美军以往的卫星研发要求一颗卫星具备所有功能,设计寿命也过长,造成了研发成本的浪费。从安全角度考虑,在轨卫星越多,受到攻击的可能性就越小,因为对手很难将其全部击毁。新型采购模式能够缩减预算,使空军选择性地采购先进系统,在美军轨道航天器面临的威胁持续增加的背景下,低成本系统也能间接提高安全系数。未来的军用卫星将大量运用一箭多星技术,向小型化、多样化方向发展,通过降低发射载荷控制卫星研发和推进系统成本。天基空间监视卫星(SBSS)等大型卫星将从美军退役,DMSP气象卫星、导弹预警卫星也将向小型化发展。但是并非所有的卫星都要小型化,地球静止轨道还将以大型卫星为主。美国空军空间与导弹系统中心(SMC)主任埃伦·M·帕夫利克夫斯基中将支持谢尔顿的观点,认为美军应当运用全新的空间任务模式,提高项目研发的灵活性和经济性。美国空军正在寻求“共享搭载”的发射模式,使用民用卫星为军方发射载荷,商用卫星也要通过高技术手段嵌入军事功能。2011年9月,美国空军在商业红外传感器(CHIRP)上开始了首次尝试,在阿里亚娜火箭发射的SES卫星公司的商用卫星上加装了红外导弹预警系统。CHIRP研发时间仅为39个月,创造了美军相关研发的速度纪录,虽然还处于实验阶段,但是却预示着未来发展方向。“共享搭载”的概念适用于导弹预警、气象预报、空间报知和多种通信卫星,是未来空军卫星体系的重要组成部分,2012年已经进入了实际操作阶段。退役中将布莱恩·A·阿诺德曾担任空军采购主管,他认为美国空军和合同商进行了多年的拉锯战,合同商一直拒绝采用新的合作模式。空间工业认为使用商业火箭发射军用载荷虽然不难,但是需要美国空军加快脚步,用更灵活的方式响应这一变革。美国空军空间与导弹系统中心已经成立了专门办公室,负责协调民用系统发射军用载荷事宜。劳拉空间系统公司高级执行官阿诺德·弗里德在克罗拉多研讨会上强调,目前已经接到未来3年内的75个商业静止轨道卫星订单,美国空军在每个项目上都有合作机会。美国空军军用卫星简表卫星系统研发计划名称主要功能轨  道数量先进极高频卫星(AEHF)军用卫星通信地球静止轨道2国防卫星通信系统(DSCS III)军用卫星通信地球静止轨道8军事战略战术与中继卫星系统(Milstar)军用卫星通信地球静止轨道5宽带全球卫星通信系统(WGS)军用卫星通信地球静止轨道4全球卫星定位系统(GPS)定位、导航、测速中地球轨道31国防支援计划(DSP)导弹预警地球静止轨道*天基红外预警系统(SBIRS)导弹预警地球静止轨道*国防气象卫星系统(DMSP)气象数据采集低地球轨道2空间作战响应卫星系统(ORS-1)情报、监视、侦察低地球轨道1天基空间监视卫星(SBSS)空间情报报知低地球轨道1太空跟踪与监视系统(STSS)空间情报报知低地球轨道2备注1、*在轨卫星数量为美军机密2、表格数据截止2012年6月27日

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