美军“先进极高频”(AEHF)军用通信卫星 2010年8月12日，美国将用“宇宙神-5”火箭发射第1颗“先进极高频”(AEHF)军用通信卫星，用于取代现役的“军事星”(Milstar) 卫星系统，这是美国军用通信卫星迈出更新换代的第二步。新发射的美国“AEHF”军用通信卫星也叫第3代“军事星”，用于替换第2代“军事星”。其信息传输能力是现役第2代“军事星”的10倍，军方操作人员所获得的带宽将增大5倍，且体积更小，更耐用，可处理更多的通信数据量，从而能够支持战术军用通信。另外，每颗AEHF卫星造价5.8亿美元，约是“军事星”的1／2，寿命预计为15年。该卫星的主承包商是美国洛克希德·马丁公司，总共研制5颗。 AEHF卫星能给战区指挥官提供离安全性的、抗干扰的、不易截获的通信服务，可满足实时图像，战场地图和跟踪数据传输等战术通信需求，将成为美国国防部在军用卫星通信体系结构中期阶段使用的骨干。
新旧技术相结合 AEHF采用A2100卫星平台，发射质量约6600千克，入轨质量4100千克，比采用“波音-702”平合的“宽带全球卫星通信”卫星还大10％以上。它采用了“军事星”上已有的扩频，调频，星间链路和星上处理等技术，所以能增强路由选择，能根据用户优先级别来提供点对点通信以及网络服务，并通过星间通信实现全球服务。卫星具有非常强的战场生存能力，特别是减小了对地面支持系统的依赖程度，降低了地面破坏攻击的可能性。即便地面控制站被破坏，整个系统仍能自主工作半年以上。 AEHF采用了相控阵天线技术，波束成形网络技术、毫米波单元(AMU)技术和电推进系统等一些新技术。为了满足战争的特殊需要，该卫星一共携带有14部天线：1个极高频上行相控阵天线(波束可在用户之间瞬变)，2个超高频下行相控阵天线，2个V频段(60吉赫兹)星间链路天线(口径为 1.83米的卡塞格伦天线)，1个上／下行收发共用全球覆盖喇叭天线，2个上／下行收发共用调零天线(用于自适应调零和抗干扰)，6个上／下行装有平衡架的收发共用可旋转碟型天线。它还用电子管功率放大器取代了行波管放大器，提供了较高的保真度，但降低了功率传输门限，以确保和以往的卫星系统的兼容。 此前的卫星基本采用机械方式来改变波束反射面，因此某一个时刻波束只能属于某一用户，而AEHF是通过电子方式来改变射频波束的指向的，能很便捷地使用户之间的波束瞬间跳变，而卫星的上行相控阵天线可直接接收来自地面终端的信号。卫星相控阵天线采用一种先进的半导体材料——铟的磷化物，它使天线的噪声更低，信号更加清晰。各个AEHF卫星之间利用卡塞格伦星间链路天线实现通信，该天线馈源能在60吉赫兹的频率上以5％的带宽实现单脉冲跟踪。 由诺·格公司研制的“波束成形网络”(BFNs)可使AEHF卫星天线自动调零，以便对付潜在的干扰，而在波束覆盖范围内的合法用户将能正常使用卫星，这种抗干扰功能不需要由地面控制和干涉。 卫星采用氙离子流体霍尔推进器，所以可少携带很多推进燃料，从而承载较多的有效载荷。不过，卫星也因此在上天105天前后才能定点。 技高一筹的新星 AEHF在第2代“军事星”低数据率载荷(LDR)和中数据率载荷(MDR)的基础上，增加了扩展数据率载荷(×DR)，即能提供高数据率传输服务，同时其覆盖区范围也大大扩大。该星单星通信总容量从第2代“军事星”的40兆比特／秒提高到430兆比特／秒，同步信道数量增加2～3倍。这样的传输速率可允许战术通信系统传输准实时视频、战场地图和目标数据。 第1代“军事星”极高频通信速率为75千比特／秒，第2代“军事星”为100兆比特／秒，而AEHF超过1吉比特／秒。 AEHF用于战术通信数据速率是8.192兆比特／秒(第2代“军事星”为1.544兆比特／秒)，用于战略通信的数据速率是19.2千比特／秒，可以服务6000个终端和4000个网络(比第2代“军事星”多2500个)，并同时提供50个下行链路信道。按照这个容量，新系统在点波束数量上将有近10倍增长，极大地提高了用户接入能力。同时，AEHF的点波束更小，功率更高，提高了通信的可靠性和数据率，极大地降低了敌方侦听和干扰的可能性。“军事星”的星间链路通信速率为10兆比特／秒，而AEHF可以达到60兆比特。秒，同时，AEHF的星间链路还增强了路由功能和抗干扰能力。 具体来说，用第1代“军事星”传输“战斧”式巡航导弹的任务命令需要100秒，传输1.1兆大小的空中任务命令需要1.02小时，传输1幅侦察卫星拍摄的可见光图像(24兆)需要22.2小时；用第2代“军事星”传输只需花0.16秒、5.7秒、2.07分钟；用AEHF则仅用0.03秒、 1.07秒、23.6秒。传送雷达图像通常需要更高的传输速率，例如“全球鹰”无人侦察机拍摄的雷达图像，用“军事星”传输需要4天多，用“先进极高频” 卫星只需2分钟，而用未来的“转型通信卫星”(T-SAT)则不到1秒。如果用“军事星”传送未来的“空间雷达”卫星获取的图像大约需要一个多月；用 AEHFT卫星传送需要17分钟，而用T-SAT则不到1秒。 可支持多种终端 “先进极高频”能在任何时候提供世界范围内的军事应用，并兼容现有的“军事星”系列终端，支持提供机载，舰载，车载和便携终端，如：海军多频段终端(NMT)、单信道抗干扰便携式终端、先进极高频通用系统试验终端(AUST-T)，保密移动抗干扰可靠型战术终端(SMART-T)和先进超视距系列终端(FAB-T)以及潜艇高数据速率(Sub-HDR)系统。其中先进超视距系列终端综合了以前的2个项目，即机载宽带终端(AWT)和指令递送终端替代系统(CPTR)，从而建立了一个通用的开放式、覆盖天基地基的综合应用体系。 按计划，到2010年美军将采购2500套地面终端，包括高、中，低不同数据率的便携式移动和固定终端。地面系统的天线直径最大为3米，最小的可做到几厘米。 因为AEHF工作在较高的频段，其用户终端也在不断向小型化发展。一种称为LTCC的技术可把有源和无源的射频元件以一种多层布局的形式封装在一个低损耗的绝缘材料中，用该技术所集成的相控阵天线尺寸更小，损耗更低。 总之，AEHF卫星具备抗干扰、低检测概率、低截获概率的特点和先进的加密系统，其对战术网络的支持能力比“军事星”提高了2倍，且能与其他军用网络和盟军网络兼容。AEHF能够支持动中通，提供数据、语音、视频会议和图像传输业务，为美国的战略和战术力量在各种级别的冲突中提供安全、可靠的全球卫星通信。每颗AEHF-P卫星可连接上百个直径1英尺的终端天线，把战场上的所有梯队联接成具备太空路由的虚拟网络。它还能为那些需要快速、精确信息的用户提供实时地图、目标信息和先进的智能监视和侦察信息。它也可直接对来自用户终端的请求做出回答，并根据优先级提供点对点通信和网络服务。 2002年12月，由于考虑后续卫星采用T-SAT，所以美国取消了第4、5颗AEHF卫星的采购。然而在2009年4月份，美国国防部长宣布取消T-SAT项目。为了填补项目取消造成的能力空隙，美国军方计划增加AEHF卫星的采购数量。在2009年9月份，授予洛·马公司新的合同，开始采购第4颗AEHF卫星的部件。前3颗卫星研制总成本约21亿美元。但是由于美军在时隔7年后又决定采购第4颗卫星，造成卫星成本急剧上升，第4颗AEHF 卫星的成本达到了10亿美元以上。 三类超级通信兵 美国军用通信卫星可分为宽带、受保护和窄带3类。宽带系统强调大容量；受保护系统着重抗干扰特性、保密性及核生存能力：窄带系统则重点支持需要语音或低数据率通信的用户，以及移动用户和小型终端的用户。 在宽带系统建造方面，美国先后发射了3代“国防卫星通信系统”(DSCS)卫星，以及装载在“特高频后继星”(UFO)上的“全球广播业务” (GBS)系统。这些卫星数据传输速率较高，主要用户是固定和移动的陆基终端，还有一些大型军舰和飞机上的终端等。其中第3代DSCS装有6台超高频转发器，总带宽500兆赫，是世界首颗采用电子切换超高频多波束天线的卫星，有较强的抗干扰生存能力，用于为美国国家指挥机关和作战部队提供高质量的保密通信和高速数据传输。 GBS系统的工作方式与商用电视直播卫星类似，是一种高速单向的广播通信系统，可直接向世界各地的战区作战人员提供大量信息，有“智能推”和 “用户取”两种服务方式，前者把新闻、天气等标准节目和战区通报等定期播发，后者是部队“点播”的特殊信息。其宽频带及高速传输能力，可使大型作战文件的传输由过去几小时变为几秒钟，因而能协同美国海军的巡航导弹发射前的最后1分钟进行最终目标修正；也可把来自卫星或无人飞机的各类数据传送给远航的舰艇，而以前的海军“舰队卫星通信”(FltSatCom)要达到这种能力还比较勉强。在海湾战争时，特别详细的作战命令必须用飞机送到航母上，而同样详细的作战命令若用“全球广播业务”则可在1分钟内送达。 现在，美国正用“宽带全球卫星通信”(WGS)卫星替换DSCS卫星和GBS，并降低美国政府对商业卫星通信服务的依赖。WGS的信息传输能力是DSCS的10倍，工作寿命10-15年，目前已发射3颗，未来还将发射3颗，用于为三军提供通信支持。该卫星采用“波音－702”卫星平台，工作在 X频段和Ka频段。该卫星拥有18个可重新配置的覆盖区，以及具备向不同覆盖区进行广播和多点广播的传送能力，并且能够连接位于任意区域和所有区域的用户，即使他们处于不同工作频率。 在受保护系统建造方面，美国先后发射了6颗“军事星”卫星，是世界上首颗采用数字处理和调频技术的卫星，抗摧毁和生存能力强。前2颗为第1代 “军事星”，它们采用了抗核加固，抗干扰和极高频等技术，具备在核战争条件下的生存能力；后4颗为第2代“军事星”，它们放弃了核加固能力，以降低制造费用和难度，但在第1代“军事星”192条低速率信道的基础上增加732条1.5兆比特／秒的中速率有效载荷，以适应当前战术用户的需求；还增加了自适应调零天线，具有很高的灵活性和抗干扰、防截获，防侦收能力。美国从2010年起用AEHF替换“军事星”，其容量是“军事星”的12倍，可同时用于战略和战术通信。 在窄带系统建造方面，美国先后发射了“舰队卫星通信”卫星、“租赁卫星”(Leasat)和UFO。目前在轨服役的UFO有11颗，每颗可提供39个信道，为舰队广播业务提供了高保密链路。这些卫星虽然同属一个系列，但仍有不断的改进，例如第1～3颗UFO载有特高频、超高频有效载荷，从第4 颗卫星开始增加了极高频有效载荷；第8～10颗卫星上的特高频有效载荷则被GBS系统所替换。美国将从2011年开始发射“移动用户目标系统” (MUOS)，以替换UFO，前者比后者信息传输能力提高10倍，容量提高15倍，主要为海军服务。 未来的军用通信 从2011年起，美国还将陆续用洛·马公司的6颗MOUS替换UFO，为多种地面用户提供移动通信服务。MOUS采用商用通信卫星技术，为使用各种大型、小型和手持终端的用户提供服务。 目前，美国UFO星座由8颗工作星和1颗在轨备份星组成，每颗卫星提供38个带宽为5千赫兹和25千赫兹的通信信道，以及1个25千赫兹的舰队广播信道，现有约7500套特高频频段的地面终端在使用。该系统的能力已经远远满足不了飞速增长的军用通信需求，美国预计2011年将需要42兆比特／秒的通信容量，提供2300个用户同时接入，因此美国转向发展全新的“移动用户目标系统”。 预计，到2013年MOUS可全部部署完毕，形成作能力。届时，各种窄带卫星通信终端总数将达到82000套，其中50％为手持式战场幸存者逃生定位设备(CSEL)，其余终端为先进的联合战术无线电系统终端和先前UFO的系统。一旦MOUS投入使用，将可有效为美军机动作战部队提供通信保障，为所有军事部门的任务目标提供超视距通信支持。该系统采用了现代化第3代移动通信技术，可同步传输语音，数据和图像，同时系统的传输容量也能够获得提升。它能不受天气和环境限制为舰艇，飞机和地面部队提供更可靠的窄带通信能力，是美海军下一代窄带卫星通信星座。 美国还曾计划研制T-SAT，它是美国“全球信息栅格带宽扩展”计划的天基部分，也是美国情报、国防和航天三类机构共享的下一代空间通信基础设施。该卫星能实现大容量全球通信；利用激光链路和因特网协议(IP)等新技术向成千上万用户提供高机动、超视距和受保护的通信；向战术用户提供中速率通信能力，向机载的情报、监视和侦察平台提供更强大的连通能力，用户数量将是AEHF卫星系统的6～10倍。 首颗T-SAT原定于2013年发射升空，并通过激光通信的方式保障卫星之间的协调运行。此卫星系统投入使用后将能够简化各种无线通信工具接收卫星信号的过程，使处于运动状态的技术装备无需再频繁地调整天线方向。最主要的AT-SAT系统可以提高图片的传输速度。不过，由于多种原因，T- SAT项目2009年被取消。 未来的军用通信卫星将普遍采用商用大型公用平台，重点发展有效载荷技术，面向效能全面集成，重视系统功能的互补，以及系统的兼容性和互联互通性能：提高卫星系统网络化通信能力；向更高的频段和激光通信方向发展，发展星间和星地激光通信系统，以大幅度提高系统的有效带宽，并使扩频和跳频范围更宽，传输的方向性更强，抗干扰能力更高；星上处理技术向基带处理发展，从而提高有效载荷利用率，实现一点至多点传输和广播通信，星上交换灵活，系统实现按需多址，抗干扰能力强，提供通信业务更灵活，网络化能力更高；向多点波束方向发展，实现频率复用，扩大卫星容量，提高卫星功率和系统的适应性，灵活的改变系统的配置：综合采取多种技术提高抗干扰性能。 转自《现代军事》2010年9期 |
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