​美国军事卫星通信面临的风险与挑战

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来源：网电空间战

作者：电磁利剑

分配给美国陆军约翰·肯尼迪特种作战中心的学生，正在特种部队通信课程中，在Yarborough训练中心的训练期间使用带有AN / PRC-117G卫星广播的AV-2125卫星天线。一旦获得资格认证，卫星通信模块的学生将精通安装、操作和维护卫星通信链路。美国陆军K.Kassens摄

美国国防部必须做出艰难的决定，以确保不间断的连接。

随着将指挥官与军队联系在一起的天体网络的组成部分已经即将老化，甚至在许多情况下即将退役，美国国防部必须采取迅速行动，保护战士的安全和国土安全。军事领导人和采购官员面临的挑战是迫切需要。毕竟，通信卫星不是手机或无人机，不能在当地的科技商店买到。相反，要在2025年之前满足美国军事通信能力的需求，就需要改变已经在轨的卫星的位置。

目前美国国防部维护着三种主要的卫星星座：受保护的，宽带的和窄带的。通常，战略核力量使用受保护的系统，这些系统采用了军事战略战术中继站或Milstar以及先进的超高频卫星。大数据和情报任务使用采用宽带全球SATCOM系统的宽带系统。

战场作战人员使用的窄带系统主要由老旧的UHF卫星通信组成。这些卫星是他们的支援生命线，特别是部队在竞争或受攻击环境下作战时，并且这些系统将要失效。

装备老化的军事超高频（UHF）卫星通信的舰队卫星和超高频后续（UFO）卫星目前均已超过其设计寿命。然而，高容量移动用户目标系统（MUOS）宽带码分多址（WCDMA）终端的慢速部署，使部队还要继续依赖这一将失效的传统UHF通信系统，从而可能会引发危机。

由于波音公司是传统通信功能数据权的唯一所有者，因此美国国防部必须对波音将与UFO 11相当的卫星送入轨道的能力抱有高度信心。美国国防部必须确保唯一的-与波音公司签订替代卫星采购合同。否则，仅仅因为寻求帮助的电话无法通过，美国军人就可能受伤或丧生。

旨在彻底改变军事UHF通信的联合战术无线电系统（JTRS）的失败，是造成当前的卫星通信危机的基础原因。本质上来说，JTRS的愿景使它变得太复杂而无法实际生产。

结果，必须重新设计第一个和其余MUOS卫星，以容纳传统UHF系统的5 kHz和25 kHz信道，使每个MUOS卫星具有相当于UFO 11的容量。但是，这些卫星的主要功能是容纳来自替换故障无线电设备的卫星终端的WCDMA信令。

在军事部门能够完全填充MUOS WCDMA系统之前，还需要桥接服务。尽管在五部MUOS卫星的传统有效载荷上提供了UHF传统通信，但该能力不足所需通信能力的25％。此外，由于制造额外的MUOS卫星可能需要长达八年的时间，因此仅凭此系统并不是一个合理的解决方案。

总而言之，没有任何冗余量。美国国防部可以寻求商业卫星租赁服务公司（例如Inmarsat，Intelsat，SES，Telesat，Iridium或Globalstar）提供托管有效载荷。但是，铱星和全球星无法正常工作，因为它们无法托管UHF有效载荷，并且如果可以的话，地球终端也无法与其通信。

JTRS无法提供所承诺的多种功能，再加上建造新卫星所需的时间问题，最终导致两个问题需要解决：解决本质上用于部队的生命线通信UHF可用性低和部署延迟长的问题，取代JTRS的WCDMA终端/无线电的数量。

其他可用的军事UHF容量是一种可能的解决方案。例如，Intelsat的IS-22拥有18个可操作的25 kHz频道，于2012年推出。澳大利亚的Optus C1于2003年推出，使用寿命将尽，它具有六个UHF频道。

此外，英国天网5号卫星还具有其他功能，每个卫星最多具有9个UHF频道，并且还为北约提供了备用功能。根据全球数据，英国国防部通过其子公司Paradigm Secure Communications授予空中客车防务与航天公司一项价值约66.9亿美元的私人融资计划合同，该合同将在2020年之前提供Skynet 5卫星服务，该合同价值5.98亿美元，将卫星通信服务的采购至少延长到2022年。天网6预计将在2025年投入运营。

另外，一些专家建议，低地轨道卫星，尤其是来自新的巨型星座的卫星，可以作为卫星通信资源。但是，这些航天器以每分钟约4至6度的速度在全球范围内飞行，考虑到宽波束宽度以及军事UHF地面基础设施在其中运行的移动和固定配置，应用它们可以说是完全不切实际。

不太可能的资源可能是O3b商业星座，该星座位于中地球轨道。但是八卫星星座表明这一想法也是不切实际的，因为典型的螺旋天线将具有最窄的UHF波束宽度，但仍然太宽从而无法实现在跟踪单个卫星时不会干扰其他卫星。

另一个选择可以是简化商业卫星电话服务，其优点是消除了前期成本并只为所使用的那些服务付费。因此，不能保证在紧急情况下或在军事战术或战略目的下都可以使用。更为严重的缺点是，较高的频率（因此波长更短）会受到环境障碍的干扰。

为了解决减少传统UHF的问题，美国国防部必须迅速购买新卫星，但是这种解决方案也存在问题。波音、SSL、空中客车公司、诺斯罗普·格鲁曼公司、雷神公司、SICRAL和洛克希德·马丁公司都有经验。但是，洛克希德·马丁公司将其遗留的特高频部件转包给了波音公司，雷神公司似乎不再对军事特高频感兴趣。

在国际舞台上，北约国家的公司确实拥有两项突出的能力。根据国防新闻，空中客车公司正在制造天网6A卫星。与Skynet 5一样，UHF软件包也在内部构建。天网6A可能会取代目前正在使用的天网卫星之一，因此在进行任何谈判之前，必须与英国国防部协调其使用。

SICRAL-Telespazio也有能力。SICRAL 2从2015年4月开始，预计使用寿命为15年。卫星有效载荷工作在UHF和超高频段，并支持意大利和法国武装部队的卫星通信，并预计未来几年的增长和发展需求。尽管这似乎是解决美国对卫星通信功能的迫切需求的一种解决方案，但存在一个问题：SICRAL-Telespazio设备生产不在美国境内。

Intelsat可以提供IS-22 / IS-27有效载荷的复制，该载荷具有20个25 kHz的通道。由于该公司具有经验，因此进行程序上的考虑将不会那么困难。可以通过位于马里兰州和加利福尼亚州的双冗余Intelsat控制中心控制航天器总线，美国政府而不是Intelsat或第三方可以直接控制UHF网络。但是，挑战在于卫星的制造主要是为了提供Intelsat服务，因此如果没有谈判就无法移动，这可能比军方解决卫星通信问题所花费的时间更长。

除了在全球范围内，Inmarsat作为UHF有效载荷的宿主还具有一些战术和结构优势。该公司的网关位于北约或五眼联盟国家，美军可以使用同一颗卫星上的多个移动卫星频段。另外，由于每个传输需要同时通过两个网关，因此需要在有争议的环境中可获得一定程度的安全性。

Inmarsat计划在2023年发射两颗卫星，因此，如果可以商定地点并且可以签订不太可能的独家合同，那么仅使用该系统就有可能实现多样性。与Intelsat一样，该卫星主要用于提供Inmarsat服务，无法移动。再一次，谈判可能需要比必须具备的能力更长的时间。

美国国防部几乎没有办法为美国作战人员提供即时或近期的卫星通信功能。军事领导人必须决定是否要与美国供应商迅速达成协议以购买商业服务，同意与波音公司签订具有快速周转日期的独家合同或与盟国合作以确保所有人的安全。如果决策者没有迅速选择这些选项中的一种或某种组合，那么美军就可能因为无法寻求帮助而丧生或受伤。

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