DARPA为其“黑杰克”低轨军事卫星星座开发定位、导航和授时（PNT）有效载荷

据军事宇航网站2021年5月6日报道，诺斯罗普·格鲁曼公司的卫星系统设计师将帮助美国军事研究人员为未来经济可承受的通信和监视航天器星座设计定位、导航和授时（PNT）卫星有效载荷。

美国国防高级研究计划局（DARPA）上周宣布，与诺斯罗普·格鲁曼任务系统公司签订一份价值1330万美元的合同，用于DARPA“黑杰克”（Blackjack）计划第二阶段。“黑杰克”计划将在轨维持一个由利用现代商业卫星技术的安全、经济实惠的军事小卫星组成的星座。

PNT有效载荷将使未来的“黑杰克”卫星能够确定它们在地球上方的位置以及彼此之间的相对位置。授时则对于卫星网络发送和接收准确数据至关重要。

DARPA称，该合同要求诺斯罗普·格鲁曼公司通过仿真和关键设计审查提升其PNT能力，为“黑杰克”计划第二阶段提供支持，并建造用于太空飞行的PNT有效载荷单元。

DARPA的“黑杰克”计划分为三个阶段：定义卫星平台和有效载荷需求；为两颗卫星在轨演示开发卫星平台和有效载荷；在低地球轨道上进行六个月的双轨道面系统演示。未来“黑杰克”演示星座将包括两个轨道面上的20个航天器，每颗卫星上有一个或多个有效载荷。

参加“黑杰克”第2阶段工作的还有蓝峡谷科技公司、SA光子公司和系统与技术研究有限责任公司。

“黑杰克”寻求开发低成本空间有效载荷和商品化卫星平台，平台尺寸要小，重量、功率和成本（SWaP-C）要低，卫星能力要与当今地球同步轨道（GEO）军事通信能力近似，但成本要低得多。

军事卫星对美国的作战能力至关重要。传统上，它们放置在地球同步轨道，向地球上的任何点提供持续过顶访问。然而，在竞争日益激烈的太空环境中，这些昂贵的单体系统是易受攻击的目标，如果其性能下降或被摧毁，替换它们需要几年时间。此外，这种单体系统的开发周期也很长，使其很难或不可能快速应对新威胁。“黑杰克”计划则旨在为低地球轨道全球高速网络骨干开发支持技术，实现网络化、韧性和持久的军事有效载荷，提供无限的超视距感测、信号和通信能力。

从历史上说，美国国防部卫星一直是定制设计，设计和升级周期漫长且昂贵。然而，商业太空的发展已经导致了低地球轨道宽带互联网通信卫星的出现，这些卫星可以提供很有吸引力的规模经济。“黑杰克”计划强调的是一种商品化卫星平台和低成本可互换有效载荷，设计周期短，技术升级频繁，基于为多种卫星平台优化的“足够好的”有效载荷。DARPA 称，基于开放架构电气、软件和网状网接口控制的商品化卫星平台可以为数十或数百种不同类型军事卫星有效载荷在低地球轨道上运行提供一种方法。

“黑杰克”计划有三个主要目标：

· 开发带有在轨分布式决策处理器的有效载荷和任务级自主软件，它们可以利用在轨数据处理能力自主运行，并在轨执行共享任务；

· 对军用有效载荷和航天器平台使用先进的商业制造技术，包括使用商业现货类零件的高速制造技术，减少对单个航天器的筛选和验收测试，降低航天器寿命预期；

· 演示低地球轨道卫星有效载荷，这些有效载荷与目前的地球同步轨道系统能力相当，但每颗卫星的成本不到600万美元。

为了降低集成风险，“黑杰克”计划将为每个航天器开发一个名为Pit Boss的航天电子单元，该单元带有高速处理器和加密设备，可用作公共网络和电气接口。SEAKR工程公司正在开发“黑杰克” Pit Boss。SEAKR上个月赢得了DARPA 6050万美元的合同，执行“黑杰克”PitBoss项目第二和第三阶段。SEAKR在2019年10月赢得了 “黑杰克”Pit Boss航天器航天电子设备设计合同。

每颗“黑杰克”卫星都将由一个能够与其他节点进行宽带全球通信的商品化平台、一个Pit Boss控制单元和一个或多个可以自主运行24小时以上的军事有效载荷组成。“黑杰克”计划目标是开发一个在地球表面上空310.7英里到807.8英里高度运行的60到200颗卫星的星座。一个运营中心将覆盖所有政府卫星和有效载荷，该星座能够在没有运营中心的情况下运行30天。“黑杰克”有效载荷数据处理将在轨进行，不需要地面数据处理的帮助。