专栏名称: 太空与网络
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深度 | 小卫星技术典型军事应用分析

太空与网络  · 公众号  · 民航  · 2017-10-12 21:11

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地球同步轨道卫星主要是预警卫星、通信卫星以及部分导航和环境监测卫星,共约600颗。同步轨道具有很大的对地观测和通信范围,而且轨位具有唯一性,各航天大国对同步轨道轨位的争夺和抢占一直比较激烈。为更好进行同步轨道卫星的监视和跟踪,美国空军空间司令部着手开发了地球同步轨道空间态势感知计划(geosynchronous space situational awareness program,GSSAP)。与中低轨卫星监视相比,地球同步轨道卫星空间感知项目的情报搜集能力是前者的600倍。


GSSAP-1和GSSAP-2卫星于2014年7月搭载Delta IVM+(4,2)火箭发射升空。2015年10月,美国空军宣布两颗GSSAP卫星已于9月29日完成在轨测试,获得初始运行能力。在2016年8月19日,GSSAP-3和GSSAP-4两颗卫星也发射成功,GSSAP项目计划的4颗卫星目前均在轨正常运行。


GSSAP卫星由轨道科学公司建造,主要载荷包括光电传感器和探测设备,运行轨道在近地球同步轨道,在执行监视任务时,在地球同步带上下机动。GSSAP卫星通过轨道相对漂移获得监视目标的图像信息,根据其任务设定也可近距离探测目标的三维属性及高清视图,甚至可进行目标的撞毁等。


四、空间对抗领域


在空间对抗领域,主要是利用小卫星进行目标的探测、在轨操作,以及利用机械臂等手段进行卫星捕获和重组。早在2006年美国就发射了2颗“微卫星技术试验”(MiTEx)卫星,试验了地球同步轨道监视任务和目标抵近技术,验证了小卫星进行在轨操作的军事利用潜能。 2008年底,美军利用 MiTEx卫星对导弹预警卫星进行巡视,演示了近距交汇能力,暴露了其军事用途。


另一项最具代表的空间捕获重组小卫星应用是美国的“凤凰”计划。2011年,美国国防高级研究计划局开展了“凤凰”项目立项,利用母星携带小卫星进入预定轨道,利用机械臂等设备抓捕并切割卫星部件。“凤凰”计划第一阶段重点进行可行性论证,对细胞机器人以及子卫星进行论证,该阶段已在2014年10实施。第二阶段主要是对“凤凰”计划关键技术进行研究攻关,主要包括空间机器人、“细胞卫星”、“轨道交付系统”等,并在2015年成功完 成“细胞卫星”(Satlets)关健技术首次在轨飞行验证。“细胞卫星”总质量约50kg,标志着 “凤凰”计划关键技术已迈人实质性验证段。


我军航天领域小卫星发展建议


近年来,我国对于航天事业支持力度不断加大,在军事应用方面也取得了新的突破,微小卫星的生产应用也取得了长足进步。但发展过程中也暴露出一些急需解决的问题,主要表现在以下三个方面:一是微小卫星关键技术快速发展,但尚未形成体系化,没有形成发展合力;二是运载技术发展相对于小卫星技术滞后,影响了小卫星产业链形成与发展;三是小卫星军事应用方面受体制限制没有得到有效集成,军民融合体系还不够完善。


借鉴国外航天强国的小卫星发展经验,为我国发展小卫星产业及军事应用提出以下三点建议。


一、军民融合,民技军用,增强国家太空威慑


军民融合是世界航天发展的必然趋势,代表了航天发展的发达程度。美、俄等主要国家在长期的航天发展过程中不断摸索,逐渐寻找到了符合自身国情的航天军民融合道路。


结合我国实际,在小卫星军民融合发展过程中首先要综合考虑军用、民用和商业市场的综合需求,在国家层面统一规划制定小卫星技术发展和产业应用的型谱目录以及相关标准和政策法规;其次是政策扶持、有效利用民用市场经济优势,建立军方采购模式。


二、改革测控、运管体制,发展商业模式


随着微小卫星的数量逐年猛增,“星多站少”的问题愈发突出。现有地面系统的资源和信息无法共享,造成了卫星测控应用效率较低,不能满足卫星的测控需求。未来微纳卫星的发展,要充分发挥卫星组网、系统运行、全球资源共享的优势,既可以实现卫星工作效率、工作范围及信息的时效性的大幅提升,同时也可以避免重复投资,充分发挥航天系统和测控网的利用率和效益。


在国内,要健全军民资源互通共享机制,完善军民通用卫星测控运控技术标准;在国际要借鉴国际空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的办法,促进卫星运控与数据接收的国际合作,通过采用该标准的数据结构和信息传输体制,单个测控站可以满足多个星座、不同用户的测控要求,同时适应多用户、多数据类型的任务,便于实现国际测控资源的交互支持。


三、突破发射瓶颈,紧跟产业步伐


随着微小卫星产业的迅猛发展,数量激增,与之匹配的发射问题日益凸显。受发射场和发射窗口制约,商业发射机会少,协调及等待周期长,存在延期等不确定性。同时,发射价格高,低成本小型运载工具发展不充分,都成为限制微小卫星发展的瓶颈问题。


就国内而言,尚未建成商业化运作发射场,存在着发射机会少、发射审批流程复杂及周期较长、市场和价格体系不规范等问题。要解决这一问题首先是要加快小型运载工具的研制以及一箭超多星等技术的发展,加强运载技术的研发;其次是要精简发射申请手续,优化发射审批流程,甚至有必要建立一套专门针对微小卫星的快速响应机制,以适应微小卫星快速发射的特殊需求。


结 论


军事、经济、技术等诸多因素促使以美国为代表的航天强国持续不断地发展微小卫星项目,并逐步扩展到各类军事应用领域。本文对小卫星项目在战场态势感知、军事通信、天基目标监视以及空间对抗等领域的典型应用进行分析,结合我国现状提出了发展建议,希望能够为我国开展基于小卫星的太空技术研发提供一定的参考。


参 考 文 献 略



本文转载 “《国外电子测量技术》2017年3月刊”,原标题《 小卫星技术典型军事应用分析 》,作者 | 乔 毅 李晓宇 赵 田 (北京航天飞行控制中心)

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