书城科普读物为了地球领导权——人造卫星
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第10章 超豪华神经——通信卫星(2)

特高频后继卫星最早装载“全球广播系统”。卫星呈立方体,每边长约3.3米,重约3041千克,设计寿命15年。卫星的有效载荷包含通信设备与天线,重达1530千克,其中超高频系统设备为1170千克。

没有最宽,只有再宽——宽带填隙卫星

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。这种装有激光通信设备的军用卫星就是宽带填隙卫星。宽带填隙卫星利用激光方向性好、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。

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侧的各部队发号施令。任何一支部队能与上级通信,也能同时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,时速140千米的军车移动时,通信不会产生多普勒频移,通信不会中断。激光卫星通信效率能提高十几倍。2009年11月19日,第3颗宽带填隙卫星从卡纳维拉尔角空军基地发射,卫星定位的经度保密。

看着电视玩作战——先进极高频卫星

2009年2月,美国空军的先进极高频军事通信卫星进行热真空试验,从2010年正式发射部署。美国洛克西德·马丁公司是先进极高频卫星的主承包商、系统集成商,美国诺格公司、英国宇航系统公司、美国泰坦公司、宇航推进系统公司也参与研发。每颗卫星不包括研发费用,成本约5.8亿美元。

先进极高频卫星用于替代“军事星”通信系统。3颗卫星组成星座,给战区指挥官提供高安全性的、抗干扰的、不易截获的、不易探测到的通信服务,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。

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,指挥战争时就好像自己是“导演”,有时自己也成了“演员”。美国国防部说:只靠通话和文字指挥作战的时代已经过去。

美国国防部计划5年内每年发射1颗先进极高频卫星。2010年8月14日,美国国防部代号为“USA-214”的第1颗“先进极高频-1”卫星,从卡纳维拉尔角空军基地SLC-41号发射台搭乘“宇宙神-5”运载火箭发射。考验先进技术的时刻已经到来。

永远在线的卫星——机动用户目标卫星机动用户目标卫星采用第三代移动通信技术——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,可同步传输语音、数据和图像,不受天气和环境限制,通道传输量与信息容量,超出“超高频后继”卫星10倍以上。卫星实验证明,这种卫星十分可靠,实验期间从未掉线,可以称为永远在线的卫星。

机动用户目标卫星是美国海军的第三代窄带、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,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。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,为美军和盟军牵线搭桥,传递情报。

这种专门为移动通信研发的卫星,由两个怪异的超高频网状天线组成反射器系统。一个5米和一个12米反射器天线,都是金色的反射面,外形像一把伞。金光闪闪的发射器由位于美国佛罗里达州的哈里斯公司制造。

新的里程碑——转型军事通信卫星

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。每名士兵都武装各种高科技装备,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、每一名士兵和每一台无线电接收器都拥有自己的IP地址。许多作战已经实现网络化、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。

为了跟上“未来作战系统”和“转型”军事思想的步伐,特大容量的转型军事通信卫星应运而生。转型军事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。卫星支持军事战术、战略,及空基情报、监视和侦察用户。

转型通信卫星有三项核心技术:空间激光通信技术、空间互联网协议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。转型军事通信卫星系统由美空军空间与导弹系统中心和洛杉矶空军基地负责管理。

转型军事通信卫星的通信能力是史无前例的,速度快到不可想象。传输速度24兆比特/秒,传输8英寸×10英寸(203毫×254毫米)的图像,少于1秒。2014年后,美国转型军事通信卫星将粉墨登场。它到底有多先进呢?这是军事机密。美国国防部说:它将开启“另一个通信时代”。

宽带多媒体卫星

宽带多媒体卫星,又称宽带卫星。宽带多媒体卫星是运用卫星技术、宽带技术、互联网技术、多媒体技术等高科技,实现卫星互联网、卫星电视、卫星多媒体、卫星个人通信的先进卫星。多媒体通信需要宽带,宽带促进卫星通信、卫星电视的发展。宽带多媒体卫星具有高速、双向宽带通信功能,应用范围广。如高清电视、卫星多媒体、卫星互联网、多媒体广播等。

人们一提起美国波音公司,就认为波音公司只是造飞机。其实,美国波音公司下属的美国波音卫星公司是世界上最大的卫星制造公司之一。美国波音卫星公司以最先进的技术和设备制造最先进的卫星。宽带多媒体通信卫星比一般通信卫星传输速度快几十倍,传输容量多几百倍。

超高速互联网卫星

日本研制的超高速互联网卫星有一个很形象的名字——“纽带”。“纽带”卫星的全称是宽带网络互联技术试验和示范通信卫星。“纽带”卫星长得不漂亮,像一个集装箱,高3米,宽2米,长8米,发射重量4850千克,在轨重量2750千克。它有两个直径2.4米的多波束天线和一个相控阵天线,太阳能帆板全长达21.5米,三轴稳定系统,设计寿命5年。

“纽带”超高速大容量卫星功能强大。卫星上网只需安装直径45厘米的小型天线,就可获得最高155兆比特/秒的数据接收速率和6兆比特/秒的上传速率;单位客户可使用5米天线,实现最高速率1.2吉比特/秒的超高速双向数据通信。

“纽带”卫星采用Ka频段等最新技术,建立更快,更有效、更方便的通信环境。“纽带”卫星运行在距离地面36000千米的静止轨道上,以日本为中心的东南亚地区都能接收,覆盖面积达地球总面积的三分之一。不久,卫星上网会成为流行时尚。人们见面会有一个奇怪的问候:“你上卫星了吗?”手机卫星2009年7月1日,世界上最大的用于手机通信的“地球之星-1”卫星发射升空。人们更喜欢将“地球之星-1”卫星称为手机卫星。手机卫星是一种用于手机移动通信的卫星,转发E/F频段。它的优点是节省频带、节约能量、降低费用,能够提供个人移动通信、互联网信息、卫星电视、视频点播、智能交通引导、电子报纸杂志、金融股市信息、城市综合信息等。

“地球之星-1”卫星的主人是美国地球之星网络公司,由美国劳拉空间系统公司制造。卫星主体呈四方体,长约8米,直径2.5米,重达6.91吨,设计寿命15年。卫星金黄色的天线反射器像一把折叠伞,升空后打开,直径18.28米。强大的信号提供移动语音和数据通信,为美国和加拿大提供监测和信息传输服务,500个点波束覆盖美国、加拿大及北美地区。

“地球之星-1”是运用军事通信卫星技术研发的商业卫星。它是一个时而穿西装,时而穿军装的预备役卫星。“地球之星-1”卫星时刻准备着,随时转发“全球鹰”、“捕食者”等美军无人侦察机的雷达图像和美军的秘密情报,每个士兵都可在第一时间知道必要的信息。