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2010年以来，在整个军事航天领域弹性转型的背景下，美军基于面临的作战对抗环境和未来能力需求，开展了通信卫星领域的体系转型论证工作。2017年至今，在前期论证、研究成果的基础上，美国太空与导弹系统中心（SMC）密集发布了多项招标合同，从相关文件分析来看，下一代体系的建设构想已基本明确，面向防护目标的转型思路也逐步清晰。 1 具体实施情况 美军将以“1+1+3”的模式来实施其体系转型思路，即“1”是指下一代的战略通信卫星研发项目，“1+3”是指下一代战术通信卫星系统的1 项波形技术与空间、地面、用户3个段的研发、升级与改造项目，5 个项目相互独立但又互为支撑，以提高整个军用通信卫星体系的防护能力为目标，分批、按序实施。目前进展较为顺利，部分项目已进入研制合同招标阶段。
1）战略通信卫星研发项目：即美军于2017 年启动的“未来防护战略卫星通信系统”（FPSS）项目，旨在探索“先进极高频”（AEHF ）项目之后，专用型的防护战略通信卫星系统的平滑演进发展方案，目前正处于论证过程中。美军计划于2019 年售出合同，2029 年一季度具备首颗卫星的发射条件。
 ▲ 测试中的AEHF 卫星 2）抗干扰战术通信波形技术研发项目：即美军于2012 年启动的“军用卫星通信防护系统经济可承受性设计风险减低”（DFARR）项目，主要目的是开发一种新的抗干扰、大容量通信波形，称之为“防护战术波形”（PTW）。美军组织了16家企业研发和测试PTW，已在WGS－6（2013 年）和银河－18（Galaxy－8，2014 年）卫星上进行演示验证，该项目于2014 年底结束，波形技术已宣告研发成功。
3）抗干扰战术卫星通信用户终端改造项目：即美军于2014 年启动的“防护战术服务现场演示”（PTSFD）项目，主要目的是改造用户终端，使之能传输PTW 波形，具体涉及终端调制解调器和加密模块的研发，以及现役列装的终端改造升级工作。美军已于2016 年5 月向三家企业售出合同，开发量产型的PTW 调制解调器和加密模块，于2018 年开始对美陆海空三军现役的典型终端进行改造升级以及传输测试，将于2020 年提供完整的现役终端改造迁移方案。
4）抗干扰战术卫星通信地面段升级项目：即美军于2017 年启动的“防护战术企业级服务”（PTES）项目，旨在建立一套支持PTW 波形、终端和卫星的地面运行管理系统，具体包括密钥管理系统（KMS）、任务管理系统（MMS）和主站设备（Hub）三大部分。美军计划于2019年发布正式的采购合同，于2023年完成对应1 个战区和1颗WGS 卫星的地面系统建设，形成初始运行能力；2026年则将建立完整的全球地面系统，可服务最多10颗WGS 卫星，形成全运行能力。
5）抗干扰战术通信卫星研发项目：即美军于2017年启动的“专用防护战术卫星/ 服务”（PTS）项目，旨在论证、研制一型支持PTW 波形、具备星上处理能力的专用防护战术通信卫星。美军计划2019年售出研制合同，2023－2025年进行首颗试验卫星的在轨演示验证，2030年建成完整的系统，具备全面的作战支持能力。 2 体系构想分析 根据论证情况来看，无论战略还是战术通信，美军基本都以2030 年投入全运行为目标，将打造一个具备完善防护能力的大体系。
 ▲ 美军通信卫星体系转型框架 防护战略通信
战略通信方面，美军计划发展的专用型防护战略通信卫星系统，将由4颗GEO轨道卫星和2颗大椭圆轨道（HEO）卫星组成，设计寿命14年。在部署初期，将通过星间链路与AEHF系统互联组成混合星座。
（1）在防护性能方面 1）美军计划先发展一种专用于战略通信卫星和导弹预警卫星的高生存能力卫星平台，具备最高级别的防护能力，该平台将采用抗核加固手段，在远距离发生核爆炸情况下能坚持工作，在近距离发生核爆炸情况下能够瞬时关机、屏蔽关键器件，之后可加电重启，快速恢复之前的运行状态；提升轨道机动能力，寿命期内至少能够改变6次轨位，30天内可完成90°的轨位调整，而且能实现机动中仍保持通信；在地面无法控制时，具备一定周期内的自主运行能力。
2）在载荷方面，新卫星将配备防护态势感知载荷，可实现对空间目标的抵近感知和预警，增强了追溯和抵御反卫攻击的能力，据悉，这一载荷也将配置在美军未来GEO轨道部署的所有高价值卫星上；沿用AEHF卫星的高数据速率（XDR）通信波形，具备低探测率、低拦截率、抗干扰通信能力；采用符合国家安全局Suite A标准的加密机，具备保密通信能力。此外，预计也将继续采用AEHF卫星的自适应调零天线、窄点波束等其他核心技术。
（2）在通信性能方面 GEO卫星可为65°（S）～65°（N）的用户提供服务，预计单星总容量为正常环境26Mbit/s和核环境0.4Mbit/s，单链路数据传输速率则分别为8.192Mbit/s 和19.2kbit/s；HEO卫星主要服务65°（N）以上区域的用户，总容量为正常环境1Mbit/s和核环境0.1Mbit/s，单链路速率则为75bit/s。
防护战术通信
战术通信方面，核心在于抗干扰。美军将依赖所开发的PTW波形，配合地面段和用户终端的升级美军通信卫星体系转型框架改造，分阶段完成防护战术卫星通信能力的建设。
（1）核心波形技术 美军历时3年研发的PTW波形，是提升战术卫星通信抗干扰能力的核心所在。PTW主要是通过耦合AEHF系统上采用的军用XDR波形标准与广泛采用的数字视频广播-卫星标准2（DVB-S2）商业通信标准，得到的一种新型通信波形。
它吸纳了XDR波形中的跳频扩频（FHSS）抗干扰技术特点，同时采用DVB-S2商业波形的高频谱利用率设计，取两者的优化折中，可在大幅减轻战术卫星通信的干扰效应的同时，提供较高的通信速率，满足大容量的通信需求。
PTW一大特点是其不依赖于通信卫星体系架构，这就意味着，使用该波形，即使是不具备防护能力的WGS 卫星以及普通商业卫星，只要在终端更换调制解调设备（变为PTW调制解调器），并加装加密模块，就能够实现良好的抗干扰水平。
（2）宽带与商业卫星系统 宽带系统方面，美军计划2018－2019年利用WGS卫星和海军NMT、空军GMT和陆军WIN-T终端进行PTW波形传输验证；2023年在单一战区部署基于PTW的WGS 服务；2026年将在全球范围内完成WGS系统的抗干扰通信服务部署。
商业系统方面，虽然完全部署和运行PTW的时间尚未公布，但可明确将在WGS系统改造完成、防护战术卫星发射之前，完成相应的地面段和终端升级。而且随着高通量卫星（HTS）的发展，未来，具备灵活载荷能力的商业卫星将提供更优的抗干扰通信服务。
（3）防护战术卫星系统 美军目前论证的有2种实现形式。一种是独立的卫星星座：预计由4颗GEO卫星[覆盖65°（S）～65°（N）] 和3颗HEO轨道卫星（主要覆盖北极地区）组成，平均设计寿命10年，但无星间链路，通过地面关口站实现互联互通。
另一种则通过有效载荷搭载方式或小卫星来实现：其中，有效载荷可搭载在商业卫星、美国的军用/其他政府卫星以及盟国的卫星上，运行轨道包括GEO和HEO 轨道。搭载的载荷具体包括5种备选方案，分别实现区域性EHF频段覆盖、区域性Ka频段覆盖、点波束EHF 频段覆盖、点波束Ka频段覆盖，以及自跟踪型Ka频段覆盖等。
在防护性能方面，上述卫星均将具备星上信号处理能力，同时采用最新的PTW波形和符合国家安全局Suite B标准的加密机，配合未来升级改造后的地面段与终端，可实现比增加了防护功能的WGS和商业卫星更强的抗干扰保密通信能力。
在通信性能方面，独立星座单星容量均达到1.6Gbit/s，而搭载载荷与小卫星的容量则不低于400Mbit/s。需要指出的是，目前掌握的上述体系构想，均为综合美军官方招标、论证合同所发布信息所分析得出，但后续仍然有可能发生调整。 来源：《国际太空》2018年第11期 |
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