朱貴偉 （北京空間科技信息研究所）

2015年4月27日，歐洲阿里安航天公司的阿里安－5（Ariane－5）運(yùn)載火箭采用“一箭雙星”的發(fā)射方式，成功將索爾－7（Thor－7）和錫克拉－2（SICRAL－2）衛(wèi)星送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。其中，錫克拉－2衛(wèi)星是意大利新一代軍用通信衛(wèi)星，用于接替2001年發(fā)射的錫克拉－1A衛(wèi)星，成為未來意大利軍用衛(wèi)星通信的主力。

1 發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

為發(fā)展獨立于美國和北約的軍事衛(wèi)星通信能力，意大利于1996年啟動了“錫克拉”計劃，預(yù)算約為4.6億歐元，包括2顆衛(wèi)星的研制與發(fā)射、維尼亞·迪瓦萊地面控制中心的建設(shè)，以及107部固定和移動式通信終端?！板a克拉”的全稱為“意大利保密通信與告警系統(tǒng)”（Sistema Italiano per Comunicazioni Riservate ed AIIarmi），是意大利第一個軍用衛(wèi)星系統(tǒng)，同時也是歐洲第一個采用極高頻（EHF）的軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)，用于提供戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星通信服務(wù)，支持國防作戰(zhàn)、維和行動、應(yīng)急救災(zāi)、人道主義援助等任務(wù)。

綜合來看，意大利軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)配合網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)建設(shè)，將整個系統(tǒng)分成空間段和地面段兩大部分，空間段目前包括4顆衛(wèi)星，分別為錫克拉－1A、1B、2和“雅典娜-費多思”（Athena-FIDUS），地面段包括網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)管中心、各類通信終端以及綜合后勤支持系統(tǒng)三大部分。

2001年2月7日，錫克拉－1 A衛(wèi)星發(fā)射，定點在16.2°（E）。該衛(wèi)星采用地球靜止客車（Geobus）衛(wèi)星平臺，功率3.28kW，設(shè)計壽命10年。星上攜帶特高頻（UHF）、超高頻（SHF）和極高頻轉(zhuǎn)發(fā)器。其中，特高頻有效載荷工作在240～300MHz，利用全球波束提供戰(zhàn)術(shù)移動通信服務(wù)；超高頻有效載荷工作在7～8GHz，提供大容量通信服務(wù)；極高頻有效載荷工作在20～44GHz，覆蓋意大利本土，用于基礎(chǔ)通信。

2009年4月20日，錫克拉－1B衛(wèi)星發(fā)射，定點在11.8°（E），用于提供備份及補(bǔ)充，因而衛(wèi)星設(shè)計基本與錫克拉－1A相同。但是，衛(wèi)星在技術(shù)上有所改進(jìn)，性能也有所提升。首先在衛(wèi)星方面，發(fā)射質(zhì)量增加了500kg，功率提升至4.2kW，設(shè)計壽命提升至13年。其次，在有效載荷方面，雖然同樣仍攜帶特高頻、超高頻和極高頻頻段有效載荷，但是增加了抗核電磁脈沖能力和抗干擾能力。

2014年2月6日，“雅典娜-費多思”衛(wèi)星發(fā)射，定點在38.7°（E）。該衛(wèi)星為意大利和法國聯(lián)合研制的軍民兩用通信衛(wèi)星，采用空間客車－4000B2（Spacebus－4000B2）衛(wèi)星平臺，發(fā)射質(zhì)量3080kg，設(shè)計壽命15年。衛(wèi)星工作在Ka頻段和極高頻，有效載荷可分為兩個部分，分別由意大利和法國管理。

2015年4月27日，錫克拉－2衛(wèi)星發(fā)射，定點在37°（E）。該衛(wèi)星用于替代超期服役的錫克拉－1A衛(wèi)星，攜帶特高頻和超高頻有效載荷，確保意大利軍用衛(wèi)星通信能力延續(xù)。

意大利軍用衛(wèi)星通信體系

2 錫克拉－2衛(wèi)星性能指標(biāo)

2010年5月7日，泰雷茲-阿萊尼亞航天公司（TAS）、空間通信公司（Telespazio）和意大利國防部、法國裝備采購局簽署了錫克拉－2衛(wèi)星和地面段的研制合同，合同總價值2.95億歐元，其中泰雷茲-阿萊尼亞航天公司1.93億歐元、空間通信公司1.02億歐元。經(jīng)過4年多的研制，錫克拉－2衛(wèi)星于2015年發(fā)射。衛(wèi)星采用泰雷茲-阿萊尼亞航天公司的空間客車－4000B2平臺，發(fā)射質(zhì)量4400kg，有效載荷功率7.7kW，設(shè)計壽命15年。

在有效載荷方面，錫克拉－2衛(wèi)星僅攜帶特高頻和超高頻有效載荷，未搭載極高頻有效載荷，載荷的總質(zhì)量為700kg，總功率5kW。其中，特高頻有效載荷為15臺轉(zhuǎn)發(fā)器，帶寬為25kHz，通過東西兩側(cè)的平面天線來提供覆蓋；超高頻有效載荷為10臺轉(zhuǎn)發(fā)器，帶寬為40MHz，通過6副小口徑反射面天線提供覆蓋。從整體來看，意大利擁有14臺特高頻轉(zhuǎn)發(fā)器、法國擁有1臺特高頻轉(zhuǎn)發(fā)器；意大利和法國各擁有5臺超高頻轉(zhuǎn)發(fā)器。此外，錫克拉－2衛(wèi)星還配備標(biāo)準(zhǔn)S頻段測控和極高頻/Ka頻段抗干擾測控鏈路。

意大利在發(fā)展錫克拉－2之初，主要目的是維持在軌軍用衛(wèi)星通信能力，在超高頻有效載荷方面提出了三個要求：一是覆蓋靈活性，要求有6個靈活機(jī)動的波束；二是頻率靈活性，要求上下行鏈路的帶寬和頻率計劃可以調(diào)整；三是功率靈活性，要求6個獨立波束的等效全向輻射功率（EIRP）可以調(diào)整。在此需求下，錫克拉－2衛(wèi)星超高頻頻段載荷主要通過多波束可切換天線（MBSA）、數(shù)字信道化處理器和多端口放大器（MPA）這三項技術(shù)分別實現(xiàn)。

錫克拉－2衛(wèi)星在軌示意圖

錫克拉－2衛(wèi)星超高頻有效載荷框圖

其多波束可選擇天線共包括3組，均由反射面和饋源陣構(gòu)成，共產(chǎn)生19個點波束，形成全球覆蓋，其中有6個波束可同時處于接收狀態(tài)。此外，超高頻接收天線還具備自適應(yīng)調(diào)整能力，從而針對干擾源地理位置而進(jìn)行動態(tài)調(diào)零。其綜合前端設(shè)備為8保6配置，具備低噪放大和抗干擾防護(hù)能力，數(shù)字信道化換處理器則是專用星上處理器，通過對數(shù)字載波進(jìn)行解復(fù)用和復(fù)用，實現(xiàn)射頻信道頻率靈活性管理。其多端口放大器組件是在不損失互調(diào)性能并優(yōu)化功率消耗的前提下實現(xiàn)功率靈活性的核心部件。其解復(fù)用和復(fù)用鏈路組件，與數(shù)字信道化處理器一起，支持點波束級別頻率靈活性的實現(xiàn)。

總的來看，錫克拉－2衛(wèi)星超高頻有效載荷是歐洲邁向“靈活有效載荷”的重要一步，實現(xiàn)了在空間、頻率和功率等三個方面的靈活性，支持意大利軍方在多個戰(zhàn)場上的直接通信。而且，其星上數(shù)字信道化處理技術(shù)的應(yīng)用，使得波束內(nèi)和波束間支持柵格網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)單跳通信、支持組播能力，能保證錫克拉－2衛(wèi)星即使是在嚴(yán)酷的通信對抗條件下也可以靈活支持地面部隊的通信需求。

3 未來發(fā)展計劃

意大利未來軍用衛(wèi)星通信能力的發(fā)展，一方面取決于自身需求，另一方面也考慮了北約衛(wèi)星通信需求的發(fā)展。2004年，意大利、法國、英國與北約簽署了合作備忘錄，利用三個國家的軍用通信衛(wèi)星來支持北約的衛(wèi)星通信需求，即“北約21世紀(jì)衛(wèi)星通信計劃”（NP2KSP）在2005—2019年間為北約軍事行動提供衛(wèi)星通信支持。意大利在其中提供100%的特高頻段衛(wèi)星通信容量和10%的具備抗干擾能力的超高頻衛(wèi)星通信容量。

目前，意大利瞄準(zhǔn)國內(nèi)需求和北約2020年以后的衛(wèi)星通信需求，提出了“意大利古格里埃爾默馬可尼衛(wèi)星”（SIGMA）和錫克拉－3衛(wèi)星計劃。其中“意大利古格里埃爾默馬可尼衛(wèi)星”采用特高頻和Ka頻段，主要面向政府和民用機(jī)構(gòu)；錫克拉－3衛(wèi)星采用特高頻和超高頻有效載荷，主要面向軍事用戶。

意大利軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展路線圖

“意大利古格里埃爾默馬可尼衛(wèi)星”主要利用Ka頻段提供寬帶衛(wèi)星通信服務(wù)，計劃2016年啟動，將采用各種先進(jìn)的技術(shù)，支持雙向?qū)拵ㄐ?，同時支持IP協(xié)議，并且能夠與地面下一代網(wǎng)絡(luò)交互。意大利航天局為主要的采辦機(jī)構(gòu)，而考慮到意大利發(fā)展軍民兩用衛(wèi)星系統(tǒng)的傳統(tǒng)，國防部也將給予部分資金支持，承擔(dān)部分成本。

錫克拉－3衛(wèi)星則是意大利國防部主導(dǎo)的衛(wèi)星計劃，主要用于替代錫克拉－1B衛(wèi)星，滿足國內(nèi)軍方和北約盟友的軍事衛(wèi)星通信需求。該計劃將于2018年啟動，目前計劃采用特高頻和超高頻有效載荷的方案，尚未考慮極高頻有效載荷能力的發(fā)展。

4 總結(jié)

21世紀(jì)以來，意大利在國內(nèi)需求和預(yù)算條件的雙重限制下，成功發(fā)展出了獨立于美國及其北約盟友的軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)，這既受益于其堅實的航天工業(yè)基礎(chǔ)，同時也與其獨特的發(fā)展思路息息相關(guān)。意大利軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)的思路和特點，值得深入研究和分析，具有一定的參考和借鑒意義。

第一個特點是公私合營方式發(fā)展軍事衛(wèi)星通信能力，即民間資本為軍所用，利用商業(yè)公司的資金來發(fā)展軍用通信衛(wèi)星。意大利是歐洲第三個采用公司合營方式發(fā)展軍用通信衛(wèi)星的國家，錫克拉－1B、2衛(wèi)星都得到了空間通信公司的資助。錫克拉－1B衛(wèi)星計劃耗資3.2億歐元，其中空間通信公司出資25%，同時擁有星上特高頻和超高頻有效載荷25%的容量資源，可開展商業(yè)銷售服務(wù)。目前，節(jié)省軍事預(yù)算已經(jīng)成為意大利的首要任務(wù)，因此在發(fā)展未來衛(wèi)星計劃時，意大利也在考慮應(yīng)用公私合營方式，包括私營公司或機(jī)構(gòu)以何種方式參與進(jìn)來，并且保證軍事能力不會降級。

第二個顯著的發(fā)展特點就是國際合作。首先，“錫克拉”系列衛(wèi)星雖然是意大利獨立發(fā)展的，但是為北約提供衛(wèi)星通信服務(wù)，而北約的通信需求在一定程度上也影響了其發(fā)展思路和方向。其次，錫克拉－2衛(wèi)星計劃由意大利與法國兩國的合作建設(shè)。

在項目出資方面，意大利占62%，法國占38%。星上攜帶特高頻和超高頻有效載荷，分別供法國、意大利和北約使用。其中，供法國使用的有效載荷是針對錫拉庫斯－3（Syracuse－3）衛(wèi)星的增強(qiáng)和擴(kuò)展；供意大利使用的載荷是針對錫克拉－1A和1B衛(wèi)星的擴(kuò)展；供北約使用的載荷則是具備抗干擾能力的，作為錫克拉－1B的備份。衛(wèi)星歸法國和意大利共同所有，在使用上和管理上有所區(qū)分。衛(wèi)星的工程測控由意大利軍方通過位于維尼亞-迪瓦萊的測控站負(fù)責(zé)，通信載荷的管理與配置由法國和意大利分別負(fù)責(zé)，法國的測控站位于巴黎郊區(qū)的梅森-拉斐特。

在衛(wèi)星的研制過程中，充分考慮了兩國的均衡。衛(wèi)星平臺由法國提供，特高頻有效載荷由意大利研制，超高頻有效載荷由法國和意大利分別研制。衛(wèi)星平臺與通信載荷的總裝在意大利的圖靈完成，震動、熱和聲試驗則是在法國戛納完成。

法國和意大利的這次合作得益于兩國的合資公司泰雷茲-阿萊尼亞航天公司，使許多問題變得簡單。同時，錫克拉－2衛(wèi)星項目是產(chǎn)業(yè)級和政府級的國際合作，除了為兩國節(jié)省了大量資金以外，也為全球軍用通信衛(wèi)星領(lǐng)域的國際合作樹立了一個典范。