朱貴偉 （北京空間科技信息研究所）

歐洲軍用通信衛(wèi)星發(fā)展研究（上）

Development of European Military Communication Satellites（Ⅰ）

朱貴偉 （北京空間科技信息研究所）

世界軍用通信衛(wèi)星發(fā)展集中在美國、俄羅斯與歐洲3個國家和地區(qū)，由于發(fā)展歷史、軍事需求、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)等各方面原因，三者的發(fā)展各有各的特點(diǎn)，也各有其獨(dú)特的發(fā)展途徑。其中，歐洲軍用通信衛(wèi)星的發(fā)展歷史較早，但需求相對有限，而且參與國家較多，英國、法國、意大利、德國和西班牙是歐洲軍用通信衛(wèi)星發(fā)展的主力軍。但近年來，北歐和東歐許多國家在軍事信息化潮流下開始發(fā)展軍用衛(wèi)星通信能力，無論是從需求、應(yīng)用水平還是技術(shù)基礎(chǔ)能力等方面來看，參與歐洲軍用通信衛(wèi)星發(fā)展路線與發(fā)展方向的角力因素較多，且較為復(fù)雜，但同時也有較高的研究價值和參考意義。

1 引言

當(dāng)前，國外軍用通信衛(wèi)星領(lǐng)域的發(fā)展呈現(xiàn)出美國獨(dú)大，俄羅斯與歐洲并列，以色列、澳大利亞、日本等國跟隨的發(fā)展格局。其中，美、俄、歐三強(qiáng)的發(fā)展和走勢在一定程度上會影響全球軍用通信衛(wèi)星的格局，并引領(lǐng)全球軍用通信衛(wèi)星的發(fā)展方向。從在軌衛(wèi)星規(guī)模、衛(wèi)星技術(shù)水平和應(yīng)用水平上來看，美國、俄羅斯與歐洲各有特色。

美國軍事和經(jīng)濟(jì)利益遍布全球，其軍用通信衛(wèi)星作為軍事力量全球存在的重要支撐性和基礎(chǔ)設(shè)施，具有全球常態(tài)化覆蓋和關(guān)鍵與熱點(diǎn)地區(qū)多重覆蓋的需求。因此，美國采取了地球靜止軌道（GEO）軍用通信衛(wèi)星保障全球常態(tài)化覆蓋，同時借助商業(yè)衛(wèi)星和盟國衛(wèi)星為補(bǔ)充的方式，實(shí)現(xiàn)全球多重覆蓋、關(guān)鍵地區(qū)和熱點(diǎn)地區(qū)增量覆蓋。

俄羅斯作為傳統(tǒng)軍事航天大國，軍用通信衛(wèi)星是其優(yōu)勢領(lǐng)域之一?？紤]到其地處高緯度地區(qū)，衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)也以低軌星座為主。此外，俄羅斯衛(wèi)星有效載荷研制水平相對不高，導(dǎo)致其在軌衛(wèi)星數(shù)量雖然多，但是衛(wèi)星能力與技術(shù)水平不高。

歐洲軍用通信衛(wèi)星在軌數(shù)量雖然不多，但均運(yùn)行在GEO軌道，且采用了抗干擾等多項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)手段。此外，由于積極參與聯(lián)合國和北約的軍事行動與維和行動，裝備了陸基、艦載等多種衛(wèi)星通信終端，整體的性能指標(biāo)與應(yīng)用水平相對較高。而且，受其多國聯(lián)合的政治與軍事特點(diǎn)影響，歐洲軍用通信衛(wèi)星在建設(shè)方式與發(fā)展思路方面具有獨(dú)特的特點(diǎn)，在國際合作、公私合營等方面具有開創(chuàng)性的創(chuàng)新實(shí)踐。因此，歐洲軍用通信衛(wèi)星的發(fā)展具有特殊的研究價值。

歐洲自20世紀(jì)60年代開始發(fā)展軍用通信衛(wèi)星，簡單來講，其發(fā)展經(jīng)歷了3個階段：第一個階段是在美國的支持下發(fā)展“納托”（NATO）軍用通信衛(wèi)星；第二個階段是20世紀(jì)80年代至90年代初，希望尋求獨(dú)立于美國之外的自主能力；第三個階段是20世紀(jì)90年代中期至今，在各自發(fā)展的基礎(chǔ)上尋求歐洲范圍內(nèi)的統(tǒng)一與合作。

2 發(fā)展現(xiàn)狀

從整體發(fā)展現(xiàn)狀上來看，歐洲軍用通信衛(wèi)星處于系統(tǒng)建設(shè)獨(dú)立分散、小規(guī)模國際合作，衛(wèi)星軍事應(yīng)用不斷深入和擴(kuò)散、參與國家眾多的局面。首先，在衛(wèi)星建設(shè)方面，目前擁有在軌軍用通信衛(wèi)星的國家分別是英國、法國、德國、意大利和西班牙等老牌大國，共計擁有16顆衛(wèi)星。其次，從軍用衛(wèi)星通信應(yīng)用的角度來看，除上述5個國家外，丹麥、盧森堡、荷蘭、挪威、波蘭、保加利亞、比利時、克羅地亞等10余個國家也通過國際合作、商業(yè)租用等方式獲得軍用衛(wèi)星通信能力。其中，盧森堡與挪威近期也透露出發(fā)展專用衛(wèi)星的計劃。

此外，雖然歐洲在發(fā)展軍用通信衛(wèi)星初期曾借助美國和北約的力量，并曾使用過美國和北約的軍用通信衛(wèi)星，但是，歐洲各國的發(fā)展計劃與北約和美國是獨(dú)立的，以滿足自身的需求為主。盡管如此，由于歐洲、美國、北約是軍事同盟，共同參加軍事行動，因此相互之間又存在著千絲萬縷的聯(lián)系，從而歐洲軍用通信衛(wèi)星在設(shè)計、互兼容性等方面會受到北約和美國的影響，但是這不影響我們將歐洲作為獨(dú)立的系統(tǒng)來看待。

英國通過公私合營方式構(gòu)建歐洲最強(qiáng)的軍用衛(wèi)星通信能力

早在1966年，英國就計劃部署軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)，最初的目的是建立本土與其遍布全球的部隊(duì)間的通信連接。即使從亞洲和中東部分地區(qū)撤軍，但英國仍需要在其本土總部與海上艦船和全球基地間建立穩(wěn)定的通信連接，提供戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)級的保密電話、電報及傳真服務(wù)。此外，英國參與美國及北約領(lǐng)導(dǎo)的軍事行動以及其軍隊(duì)的網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)，是其軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展的主要需求驅(qū)動力。

英國軍隊(duì)的信息化建設(shè)以其核心通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，要求建立覆蓋本土和全球的廣域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，通過衛(wèi)星、高頻、固定網(wǎng)絡(luò)等多種手段，最終實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的、無縫的、端到端全球指令信息系統(tǒng)，而衛(wèi)星通信則是其遠(yuǎn)程通信的重要手段。截至2016年11月底，英國共計擁有7顆通信衛(wèi)星在軌運(yùn)行，基本可覆蓋全球，提供特高頻（UHF）和超高頻（SHF）衛(wèi)星通信服務(wù)。

受預(yù)算緊縮限制和國際合作失敗的影響，英國選擇公私合營的方式發(fā)展第五代“天網(wǎng)”（Skynet）軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)，由范例公司（Paradigm）負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的采購、運(yùn)行和管理。英國國防部作為長期固定用戶，享有最低保障的容量使用權(quán)力，而剩余容量可在英國允許的情況下向第三方國家銷售。英國自2007年開始發(fā)射第五代“天網(wǎng)”衛(wèi)星，至2012年底共計成功發(fā)射4顆。在軌7顆衛(wèi)星分布在34°（W）～97°（E），基本上實(shí)現(xiàn)了全球覆蓋。與第四代“天網(wǎng)”衛(wèi)星相比，第五代“天網(wǎng)”衛(wèi)星在質(zhì)量、功率和壽命等方面大幅提升。更重要的是，有效載荷的通信容量、靈活性、支持小型終端方面有了大幅提升。在天網(wǎng)－5衛(wèi)星研制之初，英國國防部提出了多項(xiàng)具體的要求，例如：數(shù)據(jù)速率要達(dá)到8Mbit/s以上，支持終端口徑60cm，衛(wèi)星滿足靈活性、可重構(gòu)性和容量要求，衛(wèi)星軌位可以在軌調(diào)整等。

作為軍事專用通信衛(wèi)星，天網(wǎng)－5衛(wèi)星針對軍事需求進(jìn)行了特殊的加強(qiáng)。例如，采用有源接收陣天線，可根據(jù)用戶需求調(diào)整波束形狀與指向，并具備一定的抗干擾能力；采用保密指令與遙測系統(tǒng)，衛(wèi)星控制更加安全可靠；此外，還進(jìn)行了抗核加固與激光防護(hù)。

英國第四代與第五代“天網(wǎng)”衛(wèi)星性能比較

在衛(wèi)星通信終端方面，英國已成功部署65部戰(zhàn)術(shù)終端，并在36艘艦艇上安裝了衛(wèi)星通信裝備。其中，已部署6部REACHER大型終端，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)8Mbit/s，配備4.5m口徑天線，需2人配合進(jìn)行安裝、運(yùn)行和拆卸；已部署36部REACHER中型終端，最高數(shù)據(jù)傳輸速率為2Mbit/s，配備2.4m口徑天線，需2人配合進(jìn)行安裝、運(yùn)行和拆卸；已部署2部REACER RM終端，最高數(shù)據(jù)傳輸速率為2Mbit/s，配備2.4m口徑天線，需6人配合進(jìn)行安裝、運(yùn)行和拆卸；已部署21部TALON小型便攜式終端，1.9m口徑天線，典型速率256kbit/s，在作戰(zhàn)初期提供指揮控制通信。在海軍方面，已有38艘艦艇升級了SCOT－5終端，36艘艦艇安裝海事基帶設(shè)備。

法國在保障本國通信的基礎(chǔ)上開展有限的國際合作

衛(wèi)星通信已經(jīng)成為法國“網(wǎng)絡(luò)中心化”軍用信息網(wǎng)絡(luò)的核心組成部分，法國軍隊(duì)在境外的所有行動都需要衛(wèi)星通信的支持。依靠軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)，法國將本土與前向的通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，構(gòu)成一體化端到端的網(wǎng)絡(luò)，提供指揮控制、情報與后勤服務(wù)，支持前線地面戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)和海軍艦載信息網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。

目前，法國軍用通信衛(wèi)星體系由三部分構(gòu)成，即軍用的錫拉庫斯－3（Syracuse－3）、錫克拉－2（Sicral－2，全稱為意大利保密通信和告警系統(tǒng)－2，意法合作項(xiàng)目）衛(wèi)星系統(tǒng)、軍民兩用的“雅典娜-費(fèi)多思”（Athena-Fidus，全稱“雅典娜-法意軍民兩用衛(wèi)星系統(tǒng)”）衛(wèi)星系統(tǒng)和商業(yè)衛(wèi)星系統(tǒng)。其中，軍用系統(tǒng)主要采用UHF、X頻段和極高頻（EHF），目前在軌衛(wèi)星2顆，外加1顆與意大利合作的衛(wèi)星。這些衛(wèi)星支持法國在錫拉庫斯－3計劃下部署的軍用衛(wèi)星通信終端裝備，以路基為主，同時在艦船與潛艇上也部署了一定的裝備。商業(yè)衛(wèi)星則包括L、C、Ku和Ka等多頻段通信衛(wèi)星，通過“延長、投送和戰(zhàn)場額外容量”（COMCEPT）計劃下部署的衛(wèi)星終端提供服務(wù)。而軍民兩用系統(tǒng)主要為Ka頻段，同時支持錫拉庫斯－3和“延長、投送和戰(zhàn)場額外容量”計劃下部署的軍用終端裝備。

在空間段方面，由于開始啟用專用衛(wèi)星，法國軍用衛(wèi)星通信能力大幅提升。錫拉庫斯－3衛(wèi)星單星搭載9臺40MHz帶寬的SHF頻段轉(zhuǎn)發(fā)器和6臺40MHz帶寬的EHF頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，SHF頻段可形成4個點(diǎn)波束、1個全球波束和1個法國區(qū)域波束，EHF頻段可形成2個點(diǎn)波束和1個全球波束。在容量提升方面，轉(zhuǎn)發(fā)器功率提升10倍、轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量提升2倍、總吞吐量提升10倍、用戶終端數(shù)量提升4倍；在提供服務(wù)方面，可支持軍隊(duì)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)、保密話音和數(shù)據(jù)，以及視頻會議服務(wù)。此外，星上采用先進(jìn)的透明處理技術(shù)，可對接收信號進(jìn)行劃分，每臺轉(zhuǎn)發(fā)器最多可形成8個子信道靈活進(jìn)行交換，子信道帶寬可在1.2～40MHz之間調(diào)整。

在地面段方面，法國已經(jīng)部署了9個大型錨定站，天線口徑為2.4～18m，主要工作在X和Ku頻段。地面戰(zhàn)術(shù)移動通信終端已部署540套，包括P、V、THD、ML、TRIBANDES等系列終端。其中30%采用X和Ku頻段，天線口徑為0.8～4.5m，支持便攜式、運(yùn)輸式和車載等多種型號，單個終端最多可支持16條鏈路，單鏈路通量為19kbit/s～5Mbit/s。海軍的海面艦艇與潛艇共計部署45套終端，包括N、NL和SM等系列。其中50%采用X和C頻段，天線口徑為0.4～2.6m，單個終端最多可支持6條鏈路，單鏈路通量為19kbit/s～5Mbit/s。

德國起步較晚，通過運(yùn)管外包構(gòu)建獨(dú)立的軍用衛(wèi)星通信能力

德國在歐洲國家中發(fā)展軍用通信衛(wèi)星相對較晚，在1993年索馬里軍事行動中開始使用衛(wèi)星通信，當(dāng)時僅部署了少數(shù)幾套地面終端，并且租用他國衛(wèi)星容量進(jìn)行通信。在1996年巴爾干半島軍事行動中，地面終端數(shù)量有所增加，并且首次在其境內(nèi)安裝軍用專用錨定站，具備了網(wǎng)絡(luò)管理與控制能力。在隨后的行動中，德國更加重視網(wǎng)絡(luò)中心化能力的建設(shè)，軍用通信衛(wèi)星作用日益突出。

德國SATCOMBw計劃分兩個階段實(shí)施，第一階段始于2002年，由ND衛(wèi)星通信防務(wù)公司（ND Satcom）提供一整套終端和服務(wù)，包括工作在C、X和Ku頻段的2個錨定站、26臺用于軍用指揮控制的運(yùn)輸式終端（128kbit/s）、16臺運(yùn)輸式三頻段終端（6Mbit/s）、1個用于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃系統(tǒng)控制與監(jiān)控的中央加密網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，并且負(fù)責(zé)傳統(tǒng)終端的集成以及培訓(xùn)與后勤支持。第二階段主要是對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓展，包括在德國建立第三個錨定站，并提供兩類不同型號的用戶站。該用戶站與“納托”標(biāo)準(zhǔn)相兼容，用于為局部地區(qū)移動和固定數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供遠(yuǎn)程接入能力，可傳輸互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)和視頻等業(yè)務(wù)。

目前，德國可使用6顆衛(wèi)星UHF、C、X和Ku頻段的容量，其中包括2顆分別位于13°（E）和63°（E）的軍用衛(wèi)星、2顆分別位于27.5°（W）和66°（E）的C頻段商業(yè)租用衛(wèi)星，以及2顆分別位于34.5°（W）和66°（E）的Ku頻段商業(yè)租用衛(wèi)星。其軍用專用通信衛(wèi)星均為透明轉(zhuǎn)發(fā)體制，單星攜帶5臺UHF頻段轉(zhuǎn)發(fā)器（25kHz帶寬）和4臺SHF頻段轉(zhuǎn)發(fā)器。

在地面站方面，德國共計部署了超過500臺C、X和Ku頻段地面終端，超過200臺UHF頻段衛(wèi)星移動通信終端，以及超過2500部支持“國際移動衛(wèi)星”（Inmarsat）和“銥”（Iridium）衛(wèi)星的無線電終端。

在系統(tǒng)發(fā)展過程中，德國采取了與英國相似的方式，即軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行引入了私營企業(yè)。但與英國不同的是，德國擁有衛(wèi)星的所有權(quán)和控制權(quán)，只不過將衛(wèi)星的采辦和運(yùn)管交由商業(yè)公司負(fù)責(zé)。

意大利以網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)為動力，推動軍用通信衛(wèi)星能力發(fā)展

意大利于1996年啟動“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”是意大利第一個專用軍用衛(wèi)星系統(tǒng)，同時也是歐洲第一個采用EHF頻段的軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)，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(fèi)多思”，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。

意大利最新的錫克拉－2于2015年4月發(fā)射。衛(wèi)星采用空間客車－4000B2（Spacebus－4000B2）平臺，僅攜帶UHF和SHF有效載荷，未搭載EHF有效載荷，載荷的總質(zhì)量為700kg，總功率5kW。其中，UHF有效載荷可提供15路信道，帶寬為25kHz，通過東西兩側(cè)的平面天線來提供覆蓋；SHF有效載荷為10臺轉(zhuǎn)發(fā)器，帶寬為40MHz，通過對地面6副小口徑反射面天線提供覆蓋。整體來看，UHF有效載荷中，意大利擁有14臺、法國擁有1臺；而SHF有效載荷則可以分成兩部分，意大利和法國各占5臺。此外，錫克拉－2還配備標(biāo)準(zhǔn)S頻段測控和EHF/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SHF有效載荷方面提出了3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(dú)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的SHF有效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）3項(xiàng)技術(shù)分別實(shí)現(xiàn)。

西班牙軍用通信需求有限，維持有限的軍用衛(wèi)星通信能力

西班牙對于軍用衛(wèi)星通信的需求相對有限，自發(fā)展之初就采用軍民兩用的方式建設(shè)軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代，西班牙在西班牙衛(wèi)星－1A和1B（Hispasat－1A和1B）上搭載了3臺X頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，為本土總部與海外部隊(duì)間建立衛(wèi)星通信連接，而這2顆衛(wèi)星也成為西班牙的第一代軍用通信衛(wèi)星。1993年，勞拉西部開發(fā)實(shí)驗(yàn)室（LWDL）在馬德里安裝了一部衛(wèi)星通信終端，為本土與波斯尼亞間建立了12條話音/數(shù)據(jù)鏈路，成為西班牙軍方首次使用軍用衛(wèi)星通信。

進(jìn)入21世紀(jì)以后，西班牙通過商業(yè)公司與美國的合作，發(fā)展了2顆專門面向軍用市場的X和Ka頻段商業(yè)通信衛(wèi)星—“西班牙星”（Spainsat）和“X星”（XTAR）。而西班牙國防部在衛(wèi)星上擁有專用的轉(zhuǎn)發(fā)器，同樣也是采用了軍民兩用的發(fā)展方式。

其中，“西班牙衛(wèi)星”歸西班牙所有，而星上X和Ka頻段轉(zhuǎn)發(fā)器也是專為西班牙國防部預(yù)留。該衛(wèi)星定位于30°（W），覆蓋南北美洲、大西洋、歐洲和非洲。星上X頻段天線可形成2個全球波束、2個固定的戰(zhàn)場波束和5個寬度為4.5°的可控戰(zhàn)場波束。

其他國家以國際合作和商業(yè)租用為主

除上述幾個國家外，歐洲其他國家目前尚不擁有自己獨(dú)立專用的軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)。這些國家通過參與北約或聯(lián)合國的軍事行動，對軍用衛(wèi)星通信也存在一定的需求，主要通過國際合作和商業(yè)容量租用等方式來實(shí)現(xiàn)。

歐洲部分國家軍用衛(wèi)星通信容量使用情況

例如，荷蘭軍事戰(zhàn)略中稱，“諸如海洋、陸地、天空等傳統(tǒng)競爭領(lǐng)域現(xiàn)已擴(kuò)展，還包括信息和空間。對天基資產(chǎn)的依賴性要求我們具備進(jìn)入和使用空間的能力。然而，獨(dú)立擁有空間資產(chǎn)在目前的預(yù)算環(huán)境下是不允許的，但是可以通過國際合作的方式來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)入和使用空間對我們的軍事作戰(zhàn)至關(guān)重要?！?/p>

對于國際合作，典型的案例為其與美國在“寬帶全球衛(wèi)星通信”衛(wèi)星項(xiàng)目上的合作，包括盧森堡、荷蘭、丹麥等國。這3個國家與加拿大和新西蘭一起，共同出資研制寬帶全球衛(wèi)星通信－9，以獲得整個“寬帶全球衛(wèi)星通信”星座的使用權(quán)，可使用的資源按其出資比例計算。此外，北約也通過專門計劃，從英、法、意等國獲取容量。

對于商業(yè)容量租用，歐洲各國廣泛通過自主采購和聯(lián)合采購[歐洲防務(wù)局（EDA）的ESCPC計劃]來租用商業(yè)衛(wèi)星容量。（未完待續(xù)）

陸征/本文編輯