崔瀟瀟 鐘江山 趙煒渝 魏晨曦 胡旖旎（北京跟蹤與通信技術(shù)研究所）

軍用衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、容量大等優(yōu)點(diǎn)，能更好地滿足戰(zhàn)場(chǎng)信息傳輸需求。美國(guó)擁有先進(jìn)的軍用衛(wèi)星通信技術(shù)，建造了一些典型的軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，并應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)信息傳遞，為指揮機(jī)關(guān)的實(shí)時(shí)決策提供依據(jù)。為了在軍事對(duì)抗中保持優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，美國(guó)不斷發(fā)展新技術(shù)，在信息對(duì)抗中始終處于主導(dǎo)地位。現(xiàn)階段，美軍重點(diǎn)發(fā)展的新一代軍用衛(wèi)星通信受保護(hù)系統(tǒng)是“先進(jìn)極高頻”（AEHF）衛(wèi)星通信系統(tǒng)。

1 AEHF衛(wèi)星系統(tǒng)部署

美國(guó)軍用通信衛(wèi)星分為寬帶、受保護(hù)和窄帶三類。寬帶軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)大容量；受保護(hù)軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)著重抗干擾、保密及核生存能力；窄帶軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)則重點(diǎn)支持需要話音或低速率通信的用戶，以及移動(dòng)用戶和小型終端的用戶。

在受保護(hù)軍用通信衛(wèi)星系統(tǒng)方面，美國(guó)先是陸續(xù)發(fā)射了6顆“軍事星”（Milstar）衛(wèi)星，這是世界上首顆采用數(shù)字處理和調(diào)頻技術(shù)的衛(wèi)星，抗摧毀和生存能力強(qiáng)。前2顆為第一代“軍事星”，采用了抗核加固、抗干擾和極高頻（EHF）等技術(shù)，具備在核戰(zhàn)爭(zhēng)條件下的生存能力。后4顆為第二代“軍事星”，放棄了核加固能力，以降低制造費(fèi)用和難度，但在第一代“軍事星”192條低速率信道的基礎(chǔ)上增加了32條1.5Mbit/s的中速率信道，以適應(yīng)當(dāng)前戰(zhàn)術(shù)用戶的需求；還增加了自適應(yīng)調(diào)零天線，具有很高的靈活性和抗干擾、防截獲、防偵收能力。從2010年起，美軍開(kāi)始逐步用AEHF替換“軍事星”。

AEHF由洛馬公司（LM）研制，是受保護(hù)系列軍用通信衛(wèi)星的第三代，又稱為第三代“軍事星”。該系統(tǒng)由6顆軍用通信衛(wèi)星組成，用來(lái)取代第二代“軍事星”系統(tǒng)，可提供EHF范圍的上行鏈路/交叉鏈路功能和超高頻（SHF）范圍通信。它由美國(guó)空軍的空軍太空司令部（USSPACECOM）操作。

AEHF既能保障寬帶，又可保障安全性，是美軍新一代具有高防護(hù)性能的地球同步軌道（GEO）軍用通信衛(wèi)星，它可在包括核戰(zhàn)爭(zhēng)在內(nèi)的各種規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)中，為關(guān)鍵戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)部隊(duì)提供防截獲、抗干擾、高保密和高生存能力的全球衛(wèi)星通信。

目前，AEHF的6顆衛(wèi)星已經(jīng)全部發(fā)射，創(chuàng)建了一個(gè)交互連接（crosslinked）的星座，這標(biāo)志著該系列部署工作的完成。AEHF支持廣泛的任務(wù)，例如，戰(zhàn)略核行動(dòng)、特殊行動(dòng)、戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御、太空行動(dòng)和情報(bào)。

AEHF－1原計(jì)劃于2007年發(fā)射，但由于諸如關(guān)鍵密碼要求之類的困難被推遲。2010年8月14日，AEHF－1由聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟公司（ULA）用宇宙神－5－531（Atlas－5－531）運(yùn)載火箭在卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射。2011年10月，衛(wèi)星到達(dá)目標(biāo)軌道， 2012年3月，該衛(wèi)星開(kāi)始服役。

2012年5月4日，AEHF－2由ULA用宇宙神－5火箭發(fā)射升空?；鸺破饔蒖D－180發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，“半人馬座”（Centaur）的上面級(jí)由普惠公司（P&W）的Rocketdyne RL10A發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。

2014年9月18日，AEHF－3由ULA公司用宇宙神－5火箭從佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角的SLC－41號(hào)工位上發(fā)射。該衛(wèi)星提供衛(wèi)星在SHF和EHF頻段上的通信。

2018年10月17日，AEHF－4由ULA公司用宇宙神－5火箭從卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射。該衛(wèi)星配置了基帶處理載荷、星上加密機(jī)、調(diào)零天線、相控陣天線、星間鏈路等多種先進(jìn)技術(shù)手段，具備高加密級(jí)別、低截獲/探測(cè)概率、抗核閃爍等基本特征，將進(jìn)一步鞏固美軍戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)保密通信能力。從軌道配置來(lái)看，前3顆AEHF衛(wèi)星分別定點(diǎn)在非洲、南美洲和亞太上空，新發(fā)的AEHF－4衛(wèi)星繼續(xù)部署在亞太區(qū)域，為該地區(qū)軍事行動(dòng)提供有力保障。

2019年8月6日，AEHF－5由ULA公司用宇宙神－5火箭發(fā)射升空。該衛(wèi)星將為美軍提供安全和抗干擾的通信服務(wù)。美軍成功部署其第5顆AEHF衛(wèi)星，標(biāo)志著該系統(tǒng)空間段建設(shè)進(jìn)入尾聲，也客觀上加劇了新體系轉(zhuǎn)型研發(fā)工作的緊迫性。

AEHF－2由宇宙神－5火箭發(fā)射升空（來(lái)源：ULA）

測(cè)試中的AEHF－4（來(lái)源：Lockheed Martin）

2020年3月26日，AEHF－6由ULA公司用宇宙神－5－551運(yùn)載火箭在卡納維拉爾角空軍基地發(fā)射升空。目標(biāo)軌道遠(yuǎn)地點(diǎn)35298km、近地點(diǎn)10876km、傾角13.9°。551型是宇宙神－5系列運(yùn)載能力最強(qiáng)的型號(hào)，設(shè)5臺(tái)固體捆綁，采用5m直徑整流罩。

這是美國(guó)太空軍這一新軍種自2019年12月成立后的首次太空軍載荷發(fā)射任務(wù)，而且是在新冠肺炎疫情日趨嚴(yán)重的情況下進(jìn)行的，因此顯得較為特殊。2020年12月，美國(guó)太空與導(dǎo)彈系統(tǒng)中心將AEHF－6衛(wèi)星的運(yùn)控權(quán)移交給太空作戰(zhàn)司令部。同海軍陸戰(zhàn)隊(duì)隸屬于海軍部一樣，天軍仍放在空軍部之下。AEHF－6的發(fā)射標(biāo)志著該系列部署工作的完成。

2 AEHF衛(wèi)星有效載荷

AEHF通信衛(wèi)星用于為美國(guó)國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人及陸海空部隊(duì)提供高生存能力和有保護(hù)的保密通信，可為美國(guó)戰(zhàn)略部隊(duì)、空軍空間預(yù)警資源和作戰(zhàn)部署部隊(duì)提供快速全球覆蓋。

其抗干擾有效載荷包括：機(jī)載信號(hào)處理載荷，射頻設(shè)備，交叉頻帶的EHF/SHF通信天線，A2100航天器必不可少的路由和控制軟件及硬件。來(lái)自衛(wèi)星的天線波束是電子可控的，可以從信道到波束進(jìn)行映射，以實(shí)現(xiàn)所需的傳輸容量。衛(wèi)星可以交叉鏈接，以實(shí)現(xiàn)來(lái)自不同地面網(wǎng)關(guān)的全球通信。戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、移動(dòng)終端少、動(dòng)態(tài)路由和檢測(cè)概率低，可提供戰(zhàn)術(shù)軍用通信，包括地圖和戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻。衛(wèi)星還提供其他重要的可生存、持久和受保護(hù)的通信，并應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)威脅。

為了滿足戰(zhàn)爭(zhēng)的特殊需要，AEHF上一共攜帶有14副天線：1副EHF上行相控陣天線，2副SHF下行相控陣天線，2副V頻段（60GHz）星間鏈路天線，1副上/下行收發(fā)公用全球覆蓋喇叭天線，2副上/下行收發(fā)公用調(diào)零天線（用于自適應(yīng)調(diào)零和扛干擾），6副上/下行裝有平衡架的收發(fā)公用可旋轉(zhuǎn)碟形天線。

BPT－4000霍爾效應(yīng)推進(jìn)器

3 AEHF系統(tǒng)作戰(zhàn)能力高度聚焦對(duì)抗防護(hù)需求

洛馬航天系統(tǒng)公司負(fù)責(zé)AEHF衛(wèi)星的空間和地面部分，包括任務(wù)控制和系統(tǒng)集成。AEHF系列衛(wèi)星采用A2100M平臺(tái)，發(fā)射質(zhì)量6168kg，入軌質(zhì)量4100kg。AEHF系列衛(wèi)星為板箱式結(jié)構(gòu)，其主體為長(zhǎng)方體，兩側(cè)帶有2副太陽(yáng)電池翼；裝有包括雙組元和單組元2種發(fā)動(dòng)機(jī)的雙模式推進(jìn)系統(tǒng)，用于姿態(tài)控制；配有用于軌道轉(zhuǎn)移的4臺(tái)霍爾電流推進(jìn)器及電子管功率放大器（固態(tài)功率放大器）。

采用霍爾電流推進(jìn)器提供動(dòng)力

AEHF衛(wèi)星由霍爾電流推進(jìn)器提供動(dòng)力，可少攜帶很多推進(jìn)燃料，從而承載較多的有效載荷。AEHF采用的電推進(jìn)系統(tǒng)包括4臺(tái)用于軌道轉(zhuǎn)移和位置保持的BPT－4000氖離子霍爾效應(yīng)推力器，每臺(tái)霍爾效應(yīng)推力器質(zhì)量7.5kg，體積16cm×22cm×27cm，標(biāo)稱功率4.5kW，標(biāo)稱電壓350V，推力270mN，比沖950s。

“先進(jìn)超視距終端系列”作為通信終端

與AEHF兼容的通信終端主要是美國(guó)的“先進(jìn)超視距終端系列”（FAB-T），該系統(tǒng)旨在研制一系列適用于各種平臺(tái)的寬帶保密衛(wèi)星通信終端。FAB-T能夠兼容未來(lái)波形，軟件和硬件也都采用了通用性標(biāo)準(zhǔn)。

通信技術(shù)較“軍事星”更為強(qiáng)大

在通信技術(shù)上，AEHF采用了上一代“軍事星”軍用通信衛(wèi)星上擴(kuò)頻、調(diào)頻、星間鏈路和星上處理等技術(shù)，增強(qiáng)了路由選擇能力。它能根據(jù)用戶優(yōu)先級(jí)別為部署和作戰(zhàn)的部隊(duì)（作戰(zhàn)節(jié)點(diǎn)）提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信以及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，通過(guò)星間通信實(shí)現(xiàn)全球服務(wù)，并有非常強(qiáng)的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，減小了對(duì)地面支持系統(tǒng)的依賴程度，即便在地面控制站被破壞后，整個(gè)系統(tǒng)仍能自主工作半年以上。新的星間鏈路將在數(shù)倍于“軍事星”數(shù)據(jù)速率的條件下運(yùn)行。

波音公司FAB-T終端

6顆AEHF衛(wèi)星之間利用“卡塞格倫”（Cassegrain）星間鏈路天線實(shí)現(xiàn)通信。另外，每顆AEHF衛(wèi)星使用許多指向地球的窄點(diǎn)波束來(lái)直接與用戶通信，可提供1個(gè)全球波束、2個(gè)調(diào)零點(diǎn)波束、4個(gè)捷變點(diǎn)波束、24個(gè)時(shí)分復(fù)用波束和6個(gè)駐留波束。作為“軍事星”的接替型號(hào)，每顆AEHF衛(wèi)星的總通信容量比由5顆衛(wèi)星構(gòu)成的整個(gè)“軍事星”星座還要大。

電子管功率放大器提供較高保真度及整體功率效率

AEHF還采用了相控陣天線、波束成形網(wǎng)絡(luò)、毫米波單元和電推進(jìn)系統(tǒng)等一些新技術(shù)。AEHF通過(guò)電子方式來(lái)改變射頻波束的指向，因而其相控陣天線能很便捷地使用戶之間的波束瞬間跳變，衛(wèi)星的上行相控陣天線可直接接收來(lái)自地面終端的信號(hào)。波束成形網(wǎng)絡(luò)可使AEHF線自動(dòng)調(diào)零，以便對(duì)付潛在的干擾，而在波束覆蓋范圍內(nèi)的合法用戶仍能正常使用衛(wèi)星。

AEHF的容量是“軍事星”的10倍，大大增加了其覆蓋范圍，可提供跨海、空中和陸地任務(wù)戰(zhàn)的連接。AEHF系統(tǒng)由太空中的衛(wèi)星、用戶終端和地面任務(wù)控制系統(tǒng)，以及相關(guān)的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成。移動(dòng)和固定控制站組成了高度可生存的任務(wù)控制部分，旨在監(jiān)視衛(wèi)星健康狀況，并提供監(jiān)視和行動(dòng)計(jì)劃。終端部分是固定終端和地面移動(dòng)、機(jī)載、船舶和潛艇，以及所有合作伙伴的其他終端的網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星通信（SATCOM）僅獲取空軍終端、空間和地面部分，這3個(gè)網(wǎng)段使通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹付ㄋ俾史秶鸀?5bit/s～8Mbit/s。

4 AEHF系統(tǒng)特點(diǎn)

通過(guò)上述研究可以分析總結(jié)出AEHF系統(tǒng)具有以下幾項(xiàng)特點(diǎn)：

1）AEHF衛(wèi)星是一種先進(jìn)的抗干擾和核硬化衛(wèi)星，旨在“為高優(yōu)先級(jí)的軍隊(duì)提供可生存通信，以及全球性、受保護(hù)和抗干擾的通信”。該衛(wèi)星提供的通信業(yè)務(wù)具有很強(qiáng)的抗干擾、抗截獲、高安全性、不易探測(cè)等特點(diǎn)，廣泛用于戰(zhàn)區(qū)指揮官的通信和指揮，可滿足實(shí)時(shí)圖像、戰(zhàn)場(chǎng)地圖和跟蹤數(shù)據(jù)等戰(zhàn)術(shù)軍用通信的需求，使得美國(guó)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)有了“總指揮”。

2）AEHF的任務(wù)是為軍隊(duì)在地面、海上和空中的高優(yōu)先級(jí)資產(chǎn)提供可生存的受保護(hù)通信，AEHF衛(wèi)星具備更高的安全和自我保護(hù)等功能，它使得美國(guó)總統(tǒng)和戰(zhàn)斗指揮官能夠通過(guò)各級(jí)戰(zhàn)爭(zhēng)和沖突的各個(gè)階段控制其戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略力量。

3）AEHF系統(tǒng)將賦予軍隊(duì)指戰(zhàn)員在所有環(huán)境中（甚至區(qū)域核戰(zhàn)爭(zhēng)中）通信的能力。向美國(guó)位于全球任何地區(qū)的陸、海、空軍提供通信。每顆衛(wèi)星都具有嚴(yán)格的抗干擾特性，可為部隊(duì)進(jìn)行關(guān)鍵傳輸，無(wú)需擔(dān)心會(huì)被敵人干擾。除完成戰(zhàn)術(shù)任務(wù)之外，AEHF星座還將向美國(guó)國(guó)家指揮機(jī)構(gòu)（包括總統(tǒng)會(huì)議等）提供關(guān)鍵的可持續(xù)、受保護(hù)的持久通信。

4）AEHF系統(tǒng)信息傳輸能力是第二代“軍事星”的10倍，軍方操作人員所獲得的帶寬將增大5倍，且體積更小、更耐用，可處理更多的通信數(shù)據(jù)量，從而能夠支持戰(zhàn)術(shù)軍用通信，同時(shí)還具有抗電子干擾、抗反衛(wèi)星武器打擊等受保護(hù)功能。

5）AEHF衛(wèi)星具有加密級(jí)別高、截獲與探測(cè)概率低、能穿透核武器引起的電磁干擾等基本特征。它能向中東地區(qū)的美國(guó)及盟國(guó)部隊(duì)提供安全通信。除了向美軍各部、戰(zhàn)略司令部和重要民事機(jī)構(gòu)（如中央情報(bào)局）提供高度機(jī)密的通信能力外，AEHF－2衛(wèi)星還為英國(guó)、加拿大和荷蘭部隊(duì)的高度機(jī)密需求提供服務(wù)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)是陸、海、空、天、電的綜合對(duì)抗，戰(zhàn)場(chǎng)空間趨于多維和擴(kuò)展，信息化戰(zhàn)場(chǎng)日益透明，需要一體化聯(lián)合作戰(zhàn)與體系對(duì)抗和網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗，而這一切都離不開(kāi)軍用衛(wèi)星通信的支持。軍用衛(wèi)星通信可以實(shí)時(shí)傳遞戰(zhàn)場(chǎng)信息，并將總部的命令安全準(zhǔn)確地下發(fā)到各級(jí)指揮機(jī)關(guān)及士兵。美軍下一代軍用通信衛(wèi)星體系的核心思路在于：推動(dòng)防護(hù)戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)載荷分離，通過(guò)改造升級(jí)，使現(xiàn)役非防護(hù)衛(wèi)星系統(tǒng)增加防護(hù)功能。戰(zhàn)略通信方面，未來(lái)將基于AEHF系統(tǒng)已經(jīng)成熟的載荷技術(shù)，打造專用的防護(hù)戰(zhàn)略通信衛(wèi)星系統(tǒng)，作為美軍構(gòu)建戰(zhàn)略保底能力的核心基礎(chǔ)設(shè)施。我國(guó)要在未來(lái)的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)中取得勝利，離不開(kāi)軍用衛(wèi)星通信的支持，因此，需要大力發(fā)展我國(guó)的軍用衛(wèi)星通信系統(tǒng)，并采用先進(jìn)的通信技術(shù)及抗干擾、抗截獲技術(shù)，在信息對(duì)抗中立于不敗之地。