李博（北京空間科技信息研究所）

2017年，世界主要航天國(guó)家穩(wěn)步推進(jìn)現(xiàn)役軍用通信衛(wèi)星升級(jí)補(bǔ)充，同時(shí)以在軌彈性、防護(hù)能力牽引下一代體系化變革；高通量衛(wèi)星系統(tǒng)性能不斷增強(qiáng)、應(yīng)用深度拓展，并逐步顯現(xiàn)出載荷靈活性的新特征和新需求；新興低軌通信星座在資本支持下從概念構(gòu)想迅速轉(zhuǎn)向?qū)嵸|(zhì)建設(shè)，驅(qū)動(dòng)全球衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)鏈格局和發(fā)展模式的整體趨勢(shì)性演變；歐美衛(wèi)星制造商積極引入虛擬現(xiàn)實(shí)、3D打印等智能制造工具與技術(shù)，推動(dòng)衛(wèi)星研制效率、載荷性能大幅提升。

1 以美軍為代表推進(jìn)現(xiàn)役系統(tǒng)升級(jí)、補(bǔ)充，在軌彈性、防護(hù)能力牽引下一代體系化變革

2017年，美軍繼續(xù)推進(jìn)現(xiàn)役寬帶通信衛(wèi)星星座建設(shè)，同時(shí)先后發(fā)布多份招標(biāo)合同，邀請(qǐng)產(chǎn)業(yè)界共同深化論證其下一代軍用通信能力的發(fā)展途徑，其防護(hù)分級(jí)理念逐步明晰，引發(fā)歐洲各國(guó)的共鳴。

WGS系統(tǒng)再發(fā)高性能新星，多國(guó)共建、利患共擔(dān)模式初具雛形

2017年，美軍成功發(fā)射寬帶全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)－9（WGS－9）衛(wèi)星，相比WGS系列的其他衛(wèi)星，WGS－9星上載荷的核心寬帶數(shù)字信道化器采用新一代集成電路技術(shù)，大幅提升了處理性能，其可用帶寬增長(zhǎng)了45%，容量則提升了2倍以上，將在一定程度上彌補(bǔ)美軍近年來(lái)不斷拉大的容量需求缺口。

WGS－9 衛(wèi)星的一大亮點(diǎn)在于其采用了國(guó)際盟友合作的機(jī)制。2012年，美國(guó)聯(lián)合加拿大、丹麥、盧森堡、荷蘭與新西蘭五國(guó)軍方高官在華盛頓簽署諒解備忘錄，正式確定由五國(guó)出資6.197億美元，用于研制、發(fā)射、部署和在壽命周期內(nèi)運(yùn)維WGS－9衛(wèi)星，并由此獲得前9顆衛(wèi)星的接入和使用權(quán)，但整個(gè)系統(tǒng)（從平臺(tái)到載荷以及任務(wù)資源的調(diào)度）的運(yùn)管權(quán)歸美國(guó)軍方所有。這種新型的軍用系統(tǒng)聯(lián)合發(fā)展模式，體現(xiàn)出美軍近年來(lái)不斷加大與國(guó)際盟友之間粘度、提升體系彈性的發(fā)展策略。此前，美軍已經(jīng)在WGS－6衛(wèi)星上開(kāi)始了這種嘗試，不過(guò)當(dāng)時(shí)只是澳大利亞單個(gè)盟國(guó)通過(guò)注資擴(kuò)大了星座的所有權(quán)結(jié)構(gòu)。此次，五個(gè)盟國(guó)的加入，使得WGS系統(tǒng)的屬性再次發(fā)生較大調(diào)整，形成了以美國(guó)為主的七國(guó)共有、共用體制，從而實(shí)現(xiàn)利益共享、風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)，不但有力地補(bǔ)充了星座的效能，還可大幅提升敵對(duì)方發(fā)動(dòng)針對(duì)性攻擊和威脅時(shí)所面臨的國(guó)際經(jīng)濟(jì)、政治制裁成本，從而實(shí)現(xiàn)高度的在軌彈性能力。此外，這種合作方式也可以幫助美軍降低系統(tǒng)的整體投入，以更低的成本來(lái)構(gòu)建所需的寬帶通信保障能力。

戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)分離理念凸顯，謀劃構(gòu)建分級(jí)防護(hù)衛(wèi)星通信體系

2017年，美軍著眼下一代軍用通信衛(wèi)星體系的建設(shè)，發(fā)布多輪招標(biāo)合同開(kāi)展深化研究，其構(gòu)建防護(hù)戰(zhàn)略與防護(hù)戰(zhàn)術(shù)分層式的體系構(gòu)想也日趨明確。在防護(hù)戰(zhàn)略通信系統(tǒng)方面，將基于現(xiàn)役“先進(jìn)極高頻”（AEHF）系統(tǒng)，發(fā)展專用的防護(hù)戰(zhàn)略通信衛(wèi)星，為南北緯65°（S)～65°(N)的用戶提供正常環(huán)境26Mbit/s和核環(huán)境0.4Mbit/s的傳輸速率；對(duì)極地65°以上區(qū)域的用戶，則分別提供1Mbit/s和0.1Mbit/s的數(shù)據(jù)服務(wù)能力。在部署初期，該系統(tǒng)將通過(guò)星間微波鏈路與AEHF系統(tǒng)互聯(lián)組成混合星座，提供連續(xù)和增強(qiáng)服務(wù)。系統(tǒng)計(jì)劃于2029年一季度正式啟動(dòng)交付，支持2030年以遠(yuǎn)的戰(zhàn)略通信需求。

在防護(hù)戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)方面，繼續(xù)以“防護(hù)戰(zhàn)術(shù)波形”（PTW）為核心構(gòu)建抗干擾衛(wèi)星通信能力，主要由WGS衛(wèi)星、租用的商業(yè)衛(wèi)星，以及新型專用防護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星（PTS）三類系統(tǒng)組成。其中，防護(hù)戰(zhàn)術(shù)衛(wèi)星包括2種實(shí)現(xiàn)方式，一種是專用衛(wèi)星星座，由3顆地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星和3顆“凍土”（Tundra）軌道衛(wèi)星組成，具備星上信號(hào)處理能力；另一種則通過(guò)在商業(yè)衛(wèi)星上搭載有效載荷實(shí)現(xiàn)，具體包括5種備選方案，分別實(shí)現(xiàn)區(qū)域性EHF頻段覆蓋、區(qū)域性Ka頻段覆蓋、點(diǎn)波束EHF頻段覆蓋、點(diǎn)波束Ka頻段覆蓋，以及自跟蹤型Ka頻段覆蓋等。

受美國(guó)影響，英國(guó)、法國(guó)、意大利等歐洲主要航天國(guó)家均明確提出在下一代衛(wèi)星系統(tǒng)中增加體系彈性需求，抗核加固、GEO定位、干擾調(diào)零、網(wǎng)絡(luò)攻擊對(duì)抗等多種先進(jìn)軍用級(jí)技術(shù)將在下一代衛(wèi)星上出現(xiàn)，在物理、鏈路和網(wǎng)絡(luò)等各層面著力提升核心軍用系統(tǒng)的防護(hù)性能。

2 高通量衛(wèi)星系統(tǒng)性能持續(xù)提升、應(yīng)用深度不斷拓展，載荷靈活性需求與特征日益顯現(xiàn)

2017年，高通量衛(wèi)星在全球發(fā)射的GEO通信衛(wèi)星中占比繼續(xù)增大，在提升服務(wù)性價(jià)比的同時(shí)，也將行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)推向新高點(diǎn)；以機(jī)載聯(lián)網(wǎng)等為代表的新興應(yīng)用逐步成為高通量系統(tǒng)重要的市場(chǎng)切入點(diǎn)；載荷靈活性則成為制造商和運(yùn)營(yíng)商重點(diǎn)關(guān)注的新技術(shù)趨向。

衛(wèi)訊－2刷新全球單星容量記錄，高通量衛(wèi)星系統(tǒng)深度布局機(jī)載應(yīng)用

近年來(lái)，在各大運(yùn)營(yíng)商的共同努力下，新型高通量衛(wèi)星系統(tǒng)的部署越發(fā)密集，通信衛(wèi)星傳輸速率飛速增長(zhǎng)。2017年6月，衛(wèi)訊公司（VIASAT）成功發(fā)射了其第二代高通量衛(wèi)星衛(wèi)訊－2（ViaSat－2），該衛(wèi)星最大容量可達(dá)300Gbit/s，成為迄今為止單星容量最大的衛(wèi)星系統(tǒng)。該公司正在發(fā)展新一代超高通量GEO衛(wèi)星星座ViaSat－3，將由3顆超過(guò)1Tbit/s的衛(wèi)星組成，前2顆已于2017年9月通過(guò)了關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)審（CDR），預(yù)計(jì)2020年前后發(fā)射，旨在提供全球高速寬帶接入服務(wù)。

在積極發(fā)展高通量衛(wèi)星系統(tǒng)的同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商也不斷向機(jī)載寬帶等新興業(yè)務(wù)領(lǐng)域拓展。以衛(wèi)訊公司為代表，其在商業(yè)航空市場(chǎng)提供Exede?服務(wù)，可為乘客提供12Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，在通用航空市場(chǎng)打造Yonder?品牌網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。2017年，衛(wèi)訊公司推出了新一代空中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（Gen－2），兼容該公司所有的Ka頻段衛(wèi)星，可以為航空公司提供質(zhì)量更優(yōu)、速度更快的機(jī)載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。業(yè)界目前對(duì)該市場(chǎng)的發(fā)展前景普遍看好，根據(jù)歐洲咨詢公司（Euroconsult）2017年發(fā)布的市場(chǎng)預(yù)測(cè)，到2026年將有25000架客機(jī)和35000架公務(wù)/私人飛機(jī)具備聯(lián)網(wǎng)功能，總需求容量將超過(guò)330Gbit/s，衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商總體收入可達(dá)13億美元，而機(jī)載聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商收入可達(dá)65億美元。

靈活載荷能力需求日益增大，軍民融合應(yīng)用服務(wù)前景巨大

高通量衛(wèi)星系統(tǒng)容量不斷增加，加劇了本就激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，為了提高轉(zhuǎn)發(fā)器使用率、提升投資回報(bào)率，運(yùn)營(yíng)商對(duì)衛(wèi)星靈活服務(wù)能力需求迫切。2017年發(fā)射的多顆高通量衛(wèi)星均采用靈活有效載荷技術(shù)，支持在軌波束覆蓋、容量分配、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞榷鄠€(gè)層級(jí)的靈活性。如國(guó)際通信衛(wèi)星公司（INTELSAT）的“史詩(shī)”（Epic）系列衛(wèi)星采用的數(shù)字透明轉(zhuǎn)發(fā)器（DTP），可在整個(gè)壽命周期內(nèi)根據(jù)用戶需求的變化調(diào)整波束間鉸鏈方式，除支持“小站-關(guān)口站”的星型拓?fù)鋺?yīng)用之外，也支持波束下的“環(huán)回”工作方式，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀通信。此外，歐洲航天局（ESA)目前正在聯(lián)合產(chǎn)業(yè)界研制軟件定義的“量子”（Quantum）衛(wèi)星，將利用相控陣天線、星載可再編程信號(hào)處理器、多端口放大器網(wǎng)絡(luò)等，支持波束形狀、位置實(shí)時(shí)可控及跳波束，同時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)器中心頻率、帶寬和功率的靈活調(diào)節(jié)。

值得一提的是，衛(wèi)星的靈活性特征具備很強(qiáng)的軍事應(yīng)用潛力，軍事作戰(zhàn)對(duì)衛(wèi)星性能的要求與傳統(tǒng)商業(yè)系統(tǒng)不同，如支持戰(zhàn)場(chǎng)地理區(qū)域的靈活機(jī)動(dòng)、部隊(duì)的動(dòng)態(tài)組網(wǎng)、面對(duì)干擾威脅的主動(dòng)規(guī)避（如“量子”衛(wèi)星的陷波功能）等，都需要載荷具備一定的波束機(jī)動(dòng)、處理交換以及頻率調(diào)節(jié)能力?？深A(yù)見(jiàn)的是，未來(lái)靈活高通量衛(wèi)星的軍民兩用特征將更加突顯，上述系統(tǒng)也都將軍方用戶作為重要的開(kāi)拓方向。

3 新興低軌寬帶衛(wèi)星星座邁入實(shí)質(zhì)建設(shè)階段，推動(dòng)全球衛(wèi)星研制與應(yīng)用服務(wù)模式悄然變革

2017年，以“一網(wǎng)”（OneWeb）計(jì)劃為代表，國(guó)外新興低軌寬帶通信衛(wèi)星星座項(xiàng)目加快融資、系統(tǒng)建設(shè)、市場(chǎng)準(zhǔn)入?yún)f(xié)調(diào)、服務(wù)預(yù)售合作等各項(xiàng)任務(wù)，引發(fā)傳統(tǒng)衛(wèi)星制造商、運(yùn)營(yíng)商著眼新市場(chǎng)需求開(kāi)展戰(zhàn)略調(diào)整與布局，牽動(dòng)全球通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)態(tài)勢(shì)悄然演變。

新興低軌寬帶衛(wèi)星星座建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，兩強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)格局初步形成

2017年，“一網(wǎng)”計(jì)劃在日本軟銀集團(tuán)（Softbank）12億美元投資的推動(dòng)下，多項(xiàng)工作取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。6月，美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）通過(guò)投票正式批準(zhǔn)了該星座在美國(guó)開(kāi)展寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的經(jīng)營(yíng)申請(qǐng)，使其成為第1家獲得FCC準(zhǔn)入許可的低軌項(xiàng)目，對(duì)其提早開(kāi)拓營(yíng)銷渠道、布局推廣應(yīng)用大有益處。在系統(tǒng)建設(shè)方面，其與空客防務(wù)與航天公司（ADS）在美國(guó)佛羅里達(dá)州合資建設(shè)的衛(wèi)星工廠已于3月動(dòng)工，在法國(guó)圖盧茲的衛(wèi)星工廠已開(kāi)始首批10顆衛(wèi)星的研制工作，將完成端到端的驗(yàn)證、測(cè)試和集成工作后交付發(fā)射部署；10月，一網(wǎng)公司（ONEWEB）與沙特政府簽署諒解備忘錄，計(jì)劃于2020年開(kāi)始為該國(guó)農(nóng)村與偏遠(yuǎn)地區(qū)人口提供廉價(jià)、高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

雖然整體進(jìn)度滯后于一網(wǎng)公司，太空探索技術(shù)公司（SpaceX）星座計(jì)劃2017年也取得一定進(jìn)展。3月，SpaceX公司公布了由7518顆V頻段衛(wèi)星組成的新星座計(jì)劃；10月，SpaceX公司已經(jīng)開(kāi)始利用在西雅圖搭建的測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試其星座計(jì)劃的通信鏈路以及遙測(cè)、跟蹤與控制（TT&C）系統(tǒng)。總體而言，以美國(guó)的兩大新興衛(wèi)星星座系統(tǒng)為核心的產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局逐步明顯，吸引了產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的重要宇航企業(yè)加入其中，極大地帶動(dòng)和影響了全球低軌寬帶通信領(lǐng)域的整體發(fā)展。

制造商聚焦小衛(wèi)星批量化生產(chǎn)，運(yùn)營(yíng)商開(kāi)拓高中低軌聯(lián)合模式

在低軌通信衛(wèi)星星座快速發(fā)展的沖擊下，通信衛(wèi)星市場(chǎng)需求開(kāi)始向小型化、規(guī)?；⑴炕D(zhuǎn)型，各大制造商已普遍著眼優(yōu)化升級(jí)固有的研制流程，以適應(yīng)市場(chǎng)的新變化。ADS公司與一網(wǎng)公司合資的衛(wèi)星工廠就開(kāi)辟了極具創(chuàng)新特點(diǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線模式。從2017年公布的情況看，該工廠將充分利用協(xié)作機(jī)器人、智能裝配工具、自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)、自動(dòng)精準(zhǔn)耦合系統(tǒng)、自動(dòng)導(dǎo)軌傳送、自動(dòng)加熱分配系統(tǒng)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)工具以及自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等數(shù)字化手段，加速整個(gè)總裝、集成與測(cè)試（AIT）流程，以達(dá)到1天至少3顆衛(wèi)星的交付目標(biāo)。

運(yùn)營(yíng)商方面，2017年5月，亞洲最大的通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商日本完美天空日星公司（Sky Perfect JSAT）宣布向歐洲新興通信衛(wèi)星星座計(jì)劃“低軌衛(wèi)星”（LEOSat）戰(zhàn)略投資，并參與其后續(xù)寬帶服務(wù)的推銷。至此，全球最大的5家固定通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商中已有4家跳出傳統(tǒng)GEO衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)的范疇，向中低軌衛(wèi)星星座領(lǐng)域做出戰(zhàn)略布局。

理性來(lái)看，高中低軌系統(tǒng)的聯(lián)合，可以發(fā)揮各自在數(shù)據(jù)服務(wù)領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)，形成規(guī)模效益，共享用戶和分銷渠道，降低研發(fā)和運(yùn)營(yíng)成本，避免過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)引發(fā)的資源浪費(fèi)，從而將引導(dǎo)全球衛(wèi)星通信行業(yè)整體向集約式路徑發(fā)展和繁榮。

4 商業(yè)GEO衛(wèi)星訂單下滑驅(qū)動(dòng)白熱化競(jìng)爭(zhēng)，研制技術(shù)創(chuàng)新成為全球衛(wèi)星制造市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)破題之要

2017年，全球商業(yè)GEO通信衛(wèi)星制造市場(chǎng)訂單情況進(jìn)一步惡化，參與主體則繼續(xù)增加，競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)異常膠著；面對(duì)增長(zhǎng)壓力，歐美制造商紛紛引入新研制理念，以提升效率，降低成本，提高核心競(jìng)爭(zhēng)力。

GEO通信衛(wèi)星市場(chǎng)收入下滑，衛(wèi)星制造市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局趨向多元化

2017年6月，美國(guó)衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）發(fā)布《衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)狀況報(bào)告》指出，自2010年以來(lái)，全球GEO通信衛(wèi)星訂單處于整體下滑態(tài)勢(shì)，與之相稱的是，2016年全球衛(wèi)星制造業(yè)收入同比大幅下滑了21億美元，收入水平回退至2012年，其中通信衛(wèi)星制造業(yè)收入同比驟降56%，是行業(yè)發(fā)生劇烈波動(dòng)的最大動(dòng)因。與此同時(shí)，全球最大的GEO通信衛(wèi)星制造商勞拉空間系統(tǒng)公司（SSL）宣布，由于缺乏衛(wèi)星訂單，不得不裁員10%。整體來(lái)看，受低軌衛(wèi)星星座快速發(fā)展以及全球衛(wèi)星在軌容量過(guò)于飽和狀態(tài)等影響，GEO通信衛(wèi)星制造市場(chǎng)的體量將在一定程度上縮減，但與此同時(shí)，參與主體卻不斷增加，特別是歐洲新興制造商的不斷崛起，已開(kāi)始挑戰(zhàn)既有的市場(chǎng)格局。

2017年，歷經(jīng)10余年后，歐洲通過(guò)設(shè)立專項(xiàng)計(jì)劃，自主研發(fā)的“小型地球靜止軌道”（SmallGEO）平臺(tái)首發(fā)星任務(wù)成功，使得主承包商德國(guó)不萊梅軌道高技術(shù)公司（OHB）具備了小型GEO衛(wèi)星市場(chǎng)訂單的競(jìng)爭(zhēng)能力，該市場(chǎng)整體規(guī)模雖然不大，但門(mén)檻相對(duì)較低，已成為具備一定研制實(shí)力的航天國(guó)家進(jìn)軍GEO領(lǐng)域的突破口。目前的參與者不僅包括美國(guó)、歐洲、俄羅斯、印度、日本等主要航天國(guó)家和地區(qū)，以色列、阿根廷等新興國(guó)家也已相繼研制成功相應(yīng)系統(tǒng)，競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)愈發(fā)激烈。

積極引入新星智能制造技術(shù)，穩(wěn)步提升衛(wèi)星研制交付能力

2017年，國(guó)外成功發(fā)射的73顆通信衛(wèi)星中，有45顆（包括40顆“下一代銥星”衛(wèi)星）由泰雷茲-阿萊尼亞航天公司（TAS）承制，這些衛(wèi)星上都采用了3D打印部件，如希臘衛(wèi)星－3（HellasSat－3）上就采用了3D打印的天線喇叭和天線支撐機(jī)構(gòu)。

波音公司（Boeing）2017年新獲機(jī)內(nèi)自檢（Built-In Test）專利技術(shù)，該技術(shù)可以使數(shù)字有效載荷自動(dòng)回傳指定信號(hào)并自行測(cè)試，節(jié)約之前的人工操作時(shí)間，減少測(cè)試時(shí)間，從而縮短交付周期。此外，該公司積極將全電推進(jìn)系統(tǒng)和3D打印技術(shù)融入空間業(yè)務(wù)領(lǐng)域，使其成為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)流程的一部分，在2017年發(fā)射的歐洲衛(wèi)星公司－15（SES－15）衛(wèi)星上即得到了應(yīng)用。同時(shí)，波音公司繼續(xù)加大數(shù)字有效載荷技術(shù)的投入，大幅減小載荷的硬件規(guī)模，簡(jiǎn)化制造流程，據(jù)其估算，采用高度數(shù)字化/靈活化的有效載荷可以縮短50%～60%的衛(wèi)星研制時(shí)間。

洛馬公司（LM）方面，已將3D打印技術(shù)應(yīng)用于美國(guó)空軍的先進(jìn)極高頻－6（AEHF－6）衛(wèi)星研制過(guò)程，使用激光粉末床熔化技術(shù)制造了一個(gè)遠(yuǎn)程接口部件，可將該部件的制造周期從6個(gè)月減少到1個(gè)半月，將部件與衛(wèi)星的組裝時(shí)間從12h減少到3h，并且提高部件的生產(chǎn)質(zhì)量和部件的一致性。此外，洛馬公司還在其衛(wèi)星生產(chǎn)線中利用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)工具，在產(chǎn)品進(jìn)入生產(chǎn)線之前利用3D成像發(fā)現(xiàn)并糾正工程失誤，以節(jié)省后期用于糾正這些失誤的時(shí)間和資金成本，目前保守估計(jì)每年節(jié)省成本約1000萬(wàn)美元。