主頁（http://www.by236.com）：美刊發文：如何實現美軍衛星通信現代化

導語

12月3日，原米切爾航空航天研究所部門主任、美國空軍退役少將勞倫斯·斯圖茲里姆在美期刊《空軍雜志》發表題為《衛星通信現代化》的文章，文章稱作為美軍獲得戰場決策優勢的關鍵——強大的衛星通信，正在被俄羅斯等國家的新興技術削弱，甚至存在被摧毀的風險。文章指出，當前美國衛星通信的設計已經無法適應未來戰場行動所需的速度、規模和復雜性。勞倫斯建議美國防部通過利用成熟和新興的空間技術，例如激光通信和小衛星星座，克服美軍對資源密集型、服務范圍有限、以及日益脆弱的視距無線電通信的依賴，實現衛星通信現代化，滿足美軍在全球范圍內實現指揮與控制以及信息共享的愿景。

一、衛星通信現代化的必要性

隨著俄羅斯等國對各自的軍隊進行大規模現代化建設，美國不能指望僅僅通過對傳統通信系統的同類產品替換來重新獲得競爭優勢。因此，美國防部必須開發能夠支持全域作戰的新型衛星通信系統，使快速、無縫的數據共享成為可能，加速決策部署，并更好地整合聯合部隊行動。

當前美軍衛星通信面臨困境：

● 帶寬是持續的挑戰。新型武器系統依托外部信息源完成其任務。包括使用高清圖像和視頻、支持無人系統遠程駕駛或采用人工智能的新應用程序，都需要更大的帶寬才能平穩運行。

● 延遲造成的影響。對于需要精確計時的應用程序（導彈攔截）和決策，延遲將會導致任務失敗。減少衛星通信延遲的唯一方法是利用離地球更近的軌道衛星來減少數據傳輸所需的物理距離。

● 互操作性對于實現不同系統的交互至關重要。改善聯合、跨部門數據共享是一個長期存在的問題。與手機不同，手機/網絡可以從一個基站無縫切換到另一個基站，而衛星通信系統不允許用戶自由漫游網絡。

俄羅斯R-330Zh“Zhitel”電子干擾站已有能力對某些通信衛星進行干擾

二、衛星通信現代化戰略

美國太空軍的成立為衛星通信現代化開辟了一條全新的道路，未來的體系架構必須具有更大的帶寬、更高的速度、更好的互操作性以及應對和抵御新興威脅的能力。為實現這一目標，美國防部必須利用現有的由商業部門推動的空間技術：小型衛星星座、激光通信及其相關制造、組裝和試驗。

1、發射小型衛星組網

在低地球軌道/中地球軌道上發射小型衛星，通過減少數據傳輸距離來降低延遲，同時還將提高對抗某些形式的反太空攻擊的能力和彈性。隨著商業部門的推動，當前衛星小型化和發射成本顯著降低。美國防部正在通過美國防高級研究計劃局“黑杰克”項目和太空發展局主導該領域工作，后者正在開發“傳輸層”以作為其國防空間架構的通信骨干。

低地球軌道優勢：

低地球軌道優勢在于降低延遲。與從地球同步軌道返回信號的延遲（大約600毫秒）相比，低地球軌道小衛星的服務延遲可能低至50毫秒或更短，將允許數據從傳感器實時傳輸到“射手”。

低地球軌道衛星數量的增加將使網絡更具彈性，并提供更大的帶寬。同時，低地球軌道衛星傳輸到地球所需的功率更少，意味著可使用尺寸更小的天線和功率放大器，便于集成。

大量高度分散的小型衛星組成的低軌星座將使對手作戰（反衛星）能力降低。在地球同步軌道星座上丟失幾顆衛星將會導致整個系統癱瘓，而低地球軌道衛星星座可以承受部分衛星丟失或損壞，同時還可以快速發射重建，且成本較低。

從傳統的射頻鏈路切換到基于激光的光通信，將帶來更高的數據數據傳輸速率、更高的安全性以及更緊湊的終端外形

2、光通信技術應用

實現未來衛星通信星座現代化的關鍵是光通信。當前衛星使用射頻通信來傳輸和接收數據。射頻通信可能會被電磁信號干擾而中斷，是為該項技術發展的一個主要瓶頸。

相比之下，光通信可以將數據調制成低功率的激光束，將其信號通過自由空間傳輸到接收器。使用波長更短的激光器，數據傳輸速率比射頻通信至少高一個數量級，且需要更低的功率水平；使用高度定向的窄激光束可以最大限度地減少來自相鄰衛星的干擾，并通過減少信號被檢測和攔截的區域來提高傳輸的安全性。即使被檢測到并定位，光通信也極難中斷，從而提高了彈性。低軌衛星星座和激光通信技術共同構成了更安全、更有彈性和更高帶寬的通信網絡的基礎。

光通信現有的初始應用是星間光鏈路(OISL)，使衛星能夠直接在彼此之間傳遞數據，而不是通過地面站路由信號。在真空環境中，傳輸速率超過每秒10吉比特，該網絡中的數據會從多顆衛星間傳輸，直至達到目標用戶需求，從而可以近乎實時地將收集到傳感器數據提供給作戰人員，而無需接觸非安全地點的地面網絡。

為每顆衛星配備多個OISL將使它們能夠同時與多顆相鄰衛星通信，形成冗余衛星“網狀”網絡。每顆衛星上帶有自主任務管理系統的網狀網絡是“自我修復”網絡的基礎，如果節點遭受臨時或永久故障，該網絡可以以最有效的方式重新切換流量。如果兼容，OISL可以連接不同的衛星星座，并且有可能允許其他軍事和商業情報及衛星通信提供商直接接入網絡。

配備光通信的衛星還可以連接飛機和其他地面系統，提供高帶寬、隱蔽性強的通信鏈路，且難以干擾，將實現更快速度的信息共享。

3、改善地面基礎設施

實現衛星通信現代化的基礎是需要對地面基礎設施進行相應的投資建設。大多數地面站使用的單觸點拋物面天線在發送、接收遙測、跟蹤和控制數據方面的能力有限。因此，需要廣泛地為地面控制站和用戶終端部署相控陣天線，該天線可以跨不同頻率和軌道同時跟蹤和鏈接多顆衛星。

美國防部還應部署更加靈活的終端，可以在不同軌道和頻段的不同衛星網絡之間漫游。終端的靈活性應與企業管理和控制相結合，以自主確定通信網絡移動的原因、時間和方式。將允許根據任務需求、威脅和作戰狀態進行更改。這種動態地面架構的第一步是用開放的、可互操作的數字標準取代現有的模擬中頻接口，從本質上將數據流轉換為互聯網協議網絡。

三、總結

在印太地區和其他戰區，安全指揮控制與通信能力是作戰成功的關鍵。為了使美國軍隊獲得必要的信息優勢和決策優勢，美國防部應采取以下步驟:

美國防部應通過部署在低地球軌道和中地球軌道通信衛星星座來擴充主要位于地球同步軌道的現有衛星系統，從而擴展其衛星通信選項。在多個軌道上擴散的衛星將增加通信容量和覆蓋范圍，降低延遲，提高抵御攻擊的能力，并為滿足特定任務的需求創造更多選擇。

美國防部應積極開發和部署星間光鏈路，同時有選擇地為地面系統和用戶集成光通信終端。而激光通信是形成空間網狀網絡的關鍵，該網絡以全域作戰所需的速度、規模和安全級別提供多種連接路徑，將信息在空間內傳送，以對抗威脅國防部通信網絡的對手。

美國防部應該開發和完善地面基礎設施，使其能夠充分發揮新衛星網絡和激光通信的優勢。將在地面批量部署控陣天線，以自主處理低地球軌道和中地球軌道星座使用中衛星波束連續的切換，并保證傳輸安全。

總體而言，上述舉措將打造一個全新的美國衛星通信骨干網，連接美國防部所有可用網絡，支持聯合全域指揮控制概念，實現全域作戰。由激光通信支持和推動的最新衛星通信體系結構將形成“結締組織”，大幅增強美軍在全球分布式作戰的能力，實現美軍衛星通信現代化目標。