高边疆之谋㊹|军用通信卫星:俄版“星链”冷战期间就已诞生

2021-12-03 17:07:00 来源:澎湃新闻
【编者按】
11月25日,俄罗斯成功发射下一代导弹预警卫星的第五颗卫星,进一步提升导弹预警能力。这是俄继反卫星试验后提升军事航天能力的一个最新动作。
上个月中旬,俄罗斯国防部长绍伊古确认俄罗斯已成功测试反卫星武器。绍伊古强调本次测试中产生的卫星碎片绝不会对人类太空活动构成威胁。美英等西方国家则对于此次俄罗斯反卫星试验反应强烈。美国国防部称,“俄罗斯正在开发的反卫星武器或对美国和其他太空大国构成威胁。”
进入新世纪后,俄罗斯经济开始回复和加速发展,加上有“政治强人”普京的领导,一度陷入深度衰弱的俄罗斯军事航天开始重振旗鼓,组建空天军、持续发射新军用卫星、研制反卫星武器……从军队编制、装备、航天工业等层面,多管齐下提升军事航天能力。《高边疆之谋》专题本期走进俄罗斯军事航天,通过系列文章尝试解析重振旗鼓的俄罗斯军事航天。

近些年,随着经济的恢复和技术水平的提高,俄罗斯的通信卫星有了很大的发展。俄罗斯积极发展高性能的军用通信卫星,并部署在近地轨道、大椭圆轨道和地球静止轨道上,为俄军事力量提供战术战略层面的指挥通信服务,而且在叙利亚战争中也发挥了重要作用。

“箭”系列低轨道通信卫星。

“箭”系列低轨道通信卫星。

比“星链”更早出现的通信卫星星座

目前,低轨道通信卫星星座是商业航天的大热门,SpaceX公司的“星链”已经开始测试,一网公司也起死回生继续开始组网。然而,很少有人知道,要说低轨道通信卫星组网,苏联/俄罗斯的实践更早,这就是名为“箭”(Strela)/“泉”(Rodnik)及其民用版“信使”(Gonets)的低轨道通信卫星星座。

苏联和俄罗斯曾经发射了超过500颗“箭”系列低轨道通信卫星,这是一种存储转发式通信卫星,不支持实时通信能力,主要用于传输军事情报,民用上也得到了广泛应用。俄罗斯今年仍在发射最新的“箭”-3M/“信使”-M卫星,“箭”-3M卫星设计寿命5年,运行在距离地面1500千米倾角82.6度的轨道上,而且开始定期进行轨道维持,自2005年以来“箭”-3M和民用版的“信使”-M卫星总计发射了40颗,“箭”-3M和民用的“信使”-M卫星只有名义上军用和民用的区别,从星座构型上看它们军民融合共同构成一个完成的低轨道通信卫星星座,并已经完成星座组网,成为美国的铱星和全球星之后第三个固定构型的多轨道面低轨道通信卫星星座。

“箭”低轨道通信卫星支援了俄罗斯在叙利亚的军事行动,为其提供通信服务。

“箭”低轨道通信卫星支援了俄罗斯在叙利亚的军事行动,为其提供通信服务。

根据现有的“箭”-3M /“信使”-M卫星的轨道参数,“箭”-3M低轨道通信星座应该是8个均匀分布的轨道面组成的大型星座,它能为全球提供通信服务,当然82.5度的高倾角表明了它的设计服务对象,“箭”-3M系统主要为俄罗斯地广人稀交通通信不便的西伯利亚和北极地区服务,对俄罗斯在北极的军事存在具有不可替代的作用。2015年俄军介入叙利亚战争,据称“箭”-3M卫星系统为俄军的作战提供了部分军用保密通信服务。

虽然“箭”-3M卫星研制和定型太早,技术上也只是存储转发型卫星,其传输速率最高只有64kbit/s,但面对全球变暖加剧,北极海冰逐渐融化,北极开发和北极航线成为日益热门的话题,俄罗斯还在继续发射“箭”-3M卫星,服务北极通信需求。俄罗斯也在研制新一代的“球体”(Sfera)低轨道通信卫星系统,从性能和用途上都属于应对美国的星链系统的多功能互联网星座,但目前尚未正式得到拨款,卫星发射也要2024年才能开始。

“箭”和“信使”低轨道通信卫星由“联盟”火箭发射。

“箭”和“信使”低轨道通信卫星由“联盟”火箭发射。

闪电轨道后继有人

苏联大部分国土的纬度都很高,传统静止轨道通信卫星覆盖率和传输效果不佳,而“箭”/“泉”系列存储转发卫星的通信能力又弱,苏联又研制了独特的“闪电”(Molniya)通信卫星。“闪电”卫星运行在近地点数百公里远地点数万公里的大椭圆轨道上,这种轨道也因此得名闪电轨道。闪电号卫星位于苏联上空的时间长,一颗卫星能维持8-10小时的通信,3颗均匀分布的卫星能实现24小时通信,俄罗斯研制了“子午线”(Meridian)通信卫星取代“闪电”系列卫星,2020年2月20日俄罗斯成功将一颗“子午线”-M军用通信卫星送入闪电轨道。

“子午线”通信卫星是俄罗斯的新一代军事通信卫星,由列舍特涅夫(ISS-Reshetnev)信息卫星系统公司研制,它虽然还是密封增压结构,但采用三轴稳定方式,卫星重量约2吨,太阳翼发电功率约3千瓦,装有3路不同波段的转发器,卫星设计寿命7年,用于接替老旧的“闪电”系列通信卫星“子午线”卫星由俄罗斯空天军负责运行管理,主要为北极以及西伯利亚地区提供通信服务,尤其是对俄军部署在北极地区的船舶和飞机与陆上的通信联络,具勇于承担战略通信任务。自2006年以来,俄罗斯已经发射了7颗“子午线”通信卫星,其中第一颗卫星被撞击失效,第五颗卫星未能进入轨道,俄罗斯军方只订购了7颗“子午线”卫星,最后一颗2014年发射,随后将用新型通信卫星取而代之。

2014年突如其来的乌克兰危机,严重恶化了俄罗斯和西方的关系,俄罗斯卫星研制工作大受影响,替代“子午线”的“球体”(Sfera)新一代通信卫星工作严重推迟。俄军不得不订购4颗小幅改进的“子午线”卫星,编号为“子午线”-M卫星。2019年和2020年俄罗斯先后发射2颗“子午线”-M卫星,随着球体卫星系统的推迟,俄军又订购了2颗子午线-M卫星,以维持和增强俄军在北极海域和西伯利亚的通信能力,作为新一代“球体”卫星系统组网完成前的过渡措施。

“闪电”通信卫星。

“闪电”通信卫星。

静止轨道有“福音”

俄罗斯虽然国土纬度较高,但俄罗斯的国家利益遍布全球,俄罗斯也仍在研制和使用静止轨道的军用通信卫星。俄罗斯部署在静止轨道的军用通信卫星包括“彩虹”(Raduga-1m)、“鱼叉”(Garpun)和“福音”(Blagovest)通信卫星,其中“彩虹”卫星还没寿终正寝,新一代的“福音”通信卫星4颗卫星的星座建设已经完成。

俄罗斯的军用静止轨道通信卫星曾包括“彩虹”和“急流”(Potok)卫星。“彩虹”-1M卫星用于取代“彩虹”-1卫星,俄罗斯分别于2007年、2010年和2013年发射了一颗彩虹-1M通信卫星,彩虹-1M作为战略通信卫星高度保密,目前没有任何照片,性能数据也全靠猜测,外界认为“彩虹”卫星可能基于“快讯”-2000(Express-2000)通信卫星平台,装有多个转发器提供高度保密的军事指挥和控制能力,据称俄军使用“彩虹”卫星为叙利亚作战提供了通信支持。“急流”卫星属于数据中继卫星,用于侦察卫星提供数据中继,而最后一颗“急流”卫星也是2000年发射的。俄罗斯第二代中继卫星是“鱼叉”卫星,“鱼叉”卫星也是列舍特涅夫公司研制的,使用该公司的“快讯”-2000通信卫星平台,俄罗斯已经于2011年和2015年先后发射了2颗“鱼叉”卫星,用于为“号角”(Persona)和“猎豹”(Bars-M)侦察卫星提供数据中继,俄军使用“鱼叉”卫星及时将低轨道侦察卫星获得的情报及时下行传输到国内,为战略判断和战术行动提供了可靠的依据。

“福音”(Blagovest)高轨道通信卫星。

“福音”(Blagovest)高轨道通信卫星。

俄罗斯军方还研制和发射了“福音”新一代静止轨道通信卫星,自2017年以来俄罗斯使用“质子”号火箭先后将4颗该型卫星成功送入预定轨道。“福音”卫星也是列舍特涅夫公司研制的,基于“快讯”-2000通信卫星平台,卫星设计寿命为15年,虽然发射质量才3吨多,但太阳翼发电功率可达15千瓦,最多可装载80台转发器。“福音”卫星是俄罗斯第一种装有Q波段转发器的通信卫星, 加上原有的C波段和Ka波段转发器,卫星的通信能力相当出色,将用于承担电话和视频会议、广播电视、互联网宽带接入等高速数据传输服务。俄罗斯新一代的“福音”通信卫星提供了更大的带宽和更强的通信能力,对俄军维持在叙利亚的军事存在是当之无愧的福音。