2006年初,美国在德克萨斯州比利斯堡军事基地建立了第一支“科幻部队”。指挥官要依靠大屏幕透视战场,用键盘和鼠标下达命令;士兵背负着越来越重的摄像通信器材,玩电子游戏一样按动扳机或按钮;无人机承担起更多的侦察任务,发回更多的信息;“铁血战士”机器人每走一步更需要信息和数据的支持……
军事通信卫星已经发生翻天覆地的变化。新频段、极高频通信、宽带多媒体通信、激光通信、氙粒子发动机技术、星载天线技术、超高速转发器、光学转发器等卫星技术,为天上人间增添不一样的色彩。
军事通信卫星充满了火药味。美国的军事通信卫星带来震撼与迷茫,为未来战争敲响了警钟。2000年以来,美国连续研发了几种军事通信卫星,让人眼花缭乱。睁大眼睛看清美国军事通信卫星的秘密,了解未来的通信卫星,了解未来的战争态势,已刻不容缓。
20世纪90年代,美国海军研发“特高频”通信卫星,取代海军的“舰队”通信卫星。2000年后,美国国防部追求快速的卫星广播平台——“全球广播系统”。它利用静止轨道卫星,采用Ka频段宽带广播,地面覆盖范围大,传送的数据量大,传送速度高,实时性好,信息丰富。
美国海军“舰队”军事通信卫星
“全球广播系统”相当于直播卫星一样,有更强的战术应用和多点广播能力。“全球广播系统”不仅仅是个传声筒。它既有广播功能,又有点播功能。这两种功能可为军队及时提供所需信息,极大提高联合作战部队的战斗力,增加信息传递速度。大型作战文件的传输由过去几小时变为现在几秒钟。巡航导弹在发射前的最后一分钟也可进行最终目标修正,作战命令用“全球广播系统”可在一分钟内送达全世界。
美国国防部将“全球广播系统”称为超豪华神经系统。军队通过便携式、移动式终端,飞机、军舰、潜艇、坦克、装甲车、导弹、火箭,甚至智能制导的大炮都能随时随地得到各类大量信息,从而大大提高信息保障能力,掌握战争的主动权。
美国国防部为后来的几颗特高频卫星安装上了超豪华神经——“全球广播系统”,支持美国海军的全球通信网络。2003年12月18日,首颗布满超豪华神经的“特高频”卫星发射升空,开始用于全球战略通信,成为美国海军当前最主要的通信卫星。
“特高频”军事通信卫星
2005年,美国国防部研制“先进极高频”卫星用于替代“军事星”通信系统。它由4颗卫星组成星座,运行在3.6万千米的地球静止轨道,其中3颗工作星,1颗作为备份星。“先进极高频”卫星给战区指挥官提供高安全性、抗干扰、不易截获、不易探测的通信服务,确保无缝通信。一颗“先进极高频”卫星超过整个“军事星”星座的通信能力,而且更强大。
“先进极高频”卫星号称是“看着电视玩作战”的卫星。高速的数据率将实现军事通信的变革。战场视频、战场地图和目标数据等信息都显示在屏幕上,如同看电视玩电子游戏一样。战机、坦克、潜艇、战士如同摄像师,将侦察到的视频发送给司令部。冲锋陷阵的画面、扫描到的信息、战争场面都实时反映,历历在目。指挥员了解战场就好像看战争大片,指挥战争就好像是“导演”,有时自己也成了“演员”。
“先进极高频”军事通信卫星
美国国防部说:只靠通话和文字指挥作战的时代已经过去。2010年8月14日,美国国防部代号为“USA-214”的“先进极高频-1”卫星发射。考验先进技术的时刻已经到来。
“机动用户目标”卫星采用第3代移动通信技术——3G技术。3G技术支持图像、音乐、视频流等多媒体,提供网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。卫星试验证明,这种卫星十分可靠,试验期间从未掉线。“机动用户目标”卫星号称:永远在线的卫星。
“机动用户目标”卫星是美国海军的第3代窄带、超视距战术卫星。它是一个复杂的、为移动用户提供全球窄带卫星通信的系统,最终升级为4G通信。“机动用户目标”卫星为美国陆军、海军、空军以及海军陆战队提供同步的语音、视频和数据通信的移动服务,大大提高了美军移动通信能力。
卫星星座由6颗工作星和1颗备份星组成,工作寿命为13~14年,全球波束覆盖南北纬65°之间的区域。2012年2月24日,第一颗“机动用户目标-1”军事通信卫星在美国卡纳维拉尔角空军基地首次发射,进入地球静止轨道,倾角等轨道参数保密。
从2003年开始,美军在通信卫星上应用先进的激光技术,替代原来的无线电信号技术。这就是——“宽带填隙”卫星。它利用激光方向性好、频带宽、速度快、距离远的特性,进行卫星与卫星、卫星与地面通信,是一项崭新的通信技术。
知识卡
卫星星座
卫星星座
卫星星座是指由多颗卫星分布在不同的轨道和高度,执行同一任务,并组成一个卫星系统和网络。尽管在太空中飞得很高,但与庞大的地球相比,卫星的覆盖范围十分有限。当多颗卫星组成一个星座,每个卫星都覆盖一部分地球,就能共同覆盖整个地球。
卫星星座有个特点:轨道越高,卫星越少;轨道越低,卫星越多。例如,静止轨道通信卫星运行在赤道上空36 000千米的高度,3颗卫星按120°分布,可以覆盖40%的地球,共同组成一个通信卫星星座。低轨道通信卫星飞行在300多千米的近地太空,一颗卫星只能覆盖很小一部分地球的面积,30多颗卫星才能覆盖整个地球。(www.daowen.com)
“机动用户目标”军事通信卫星
“宽带填隙”卫星为美军设计了一套完整的野战移动通信系统。美军司令部可以在大洋彼岸通过卫星给地球另一边的各部队发号施令。任何一支部队能与上级通信,也同时能与其他军种和兵种的部队单独通信。野战移动通信系统特别适用于快速移动通信、多兵种作战。战机、直升机、无人机,军车时速140千米时,通信不会产生多普勒频移,通信不会中断。激光卫星通信能比现在的效率提高十几倍。
“宽带填隙”卫星号称“没有最宽只有更宽”。一颗“宽带填隙”卫星相当于10颗“国防”通信卫星,比所有其他卫星组合提供更大的通信能力和带宽。“宽带填隙”卫星星座由6颗静止轨道卫星组成。首颗“宽带填隙”卫星于2007年10月11日发射升空,进入战斗值班,2013年全部发射完毕。
2003年5月,美国国防部批准了“未来作战系统”计划。“未来作战系统”由高科技坦克、战术机器人和指挥控制系统等18个子系统组成。每一名士兵都武装了各种高科技装备,与战场各种陆、空作战平台及传感器连接在一起。数字化坦克、无人驾驶飞行器、机器人战士、无人和有人驾驶地面车辆及计算机网络系统等,组成一个高科技作战系统。从技术含量上看,“未来作战系统”更像一支科幻部队。
“未来作战系统”将改变战争的概念和全貌。网络化、精确化、轻巧化是“未来作战系统”的三大特点。每一枚导弹、每一支枪、每一个士兵和每一台无线电接收器都拥有自己的IP地址。许多作战已是网络化、机器人化、太空化。当士兵遇到麻烦,不是先召唤直升机增援,而是直接寻求卫星的支持,好像是与外星人作战。
随着信息技术的飞速发展,以及战争形态的演变,美军的信息量每年以30%以上的速度增长,通信的带宽需求总是“水涨船高”,大容量的通信卫星受到挑战。特大容量的“转型”通信卫星应运而生,总费用约150亿美元。
为了跟上“网络中心战”“未来作战系统”和“转型”军事思想的步伐,“转型”通信卫星将致力建立一个立体覆盖全球的庞大信息网络,遍布陆地、空中、海洋和太空。
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备 份 星
备份卫星
备份星,又称为备份卫星、预备卫星。备份星是一种随时准备顶替老卫星、坏卫星和被击毁卫星的卫星。当几颗或几十颗卫星组成一个卫星星座,总有一颗或几颗备份星在附近游荡。
由于卫星运行在充满危险的太空,可能遭到太空辐射、宇宙射线、小流星、太空垃圾等的袭击,卫星随时可能故障和损毁。当卫星的寿命到期,即将退役,卫星的技术老化等,这些都需要新卫星顶替,备份星会立即被激活,自告奋勇变轨奔赴工作岗位。备份星往往比老卫星更先进。
“宽带填隙”军事通信卫星
“转型”通信卫星有三项核心技术:激光通信技术、互联网技术和动中通通信技术。卫星采用Ka频段、激光通信技术,把激光通信、现在或将来的射频技术的许多特性进行最佳结合。“转型”卫星系统由美国空军太空与导弹系统中心和洛杉矶空军基地负责管理。
“转型”军事通信卫星
“转型”通信卫星系统由5颗卫星组成天基高带宽通信星座,4颗工作星,1颗备份星。它是整个“转型”通信系统的网络中心,是高度安全、抗干扰、防核辐射的系统,能够实时接收和发送激光、射频数据。
“转型”卫星的通信能力是史无前例的,速度快到不可想象。传输8×10英寸的图像,每秒24兆比特,少于1秒;转发“全球鹰”无人侦察机的雷达图像,每秒12 024兆比特,也少于1秒完成。在移动通信中,支持1 500条链路,每秒速度1.5兆比特。
“转型”军事通信卫星开启“另一个通信时代”
“转型”卫星减省时间,高保真通信。美国军事卫星通信办公室统计,1994年,“军事星-1”下达一次空中任务命令就需要1小时的时间;使用“军事星-2”传输一次空中任务命令的时间下降至大约5.7秒。2008年,使用“先进极高频”卫星,时间下降至1.07秒,而“转型”通信卫星系统需要的时间将少于1秒。
美国“转型”军事通信卫星到底有多先进呢?这是军事机密。美国国防部说:它将开启“另一个通信时代”。
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