據美國《星條旗報》網站12月28日報道,太空軍已經接管國防部所有的軍用衛(wèi)星通信功能,這是該新軍種組建邁出的重大一步。太空軍新聞稿說,海軍和陸軍已經向太空軍移交了衛(wèi)星通信的主要業(yè)務,以整合訓練、操作、采購和其他活動。此次移交標志著所有軍用衛(wèi)星通信功能首次整合到單一兵種下。
新聞稿說,預計陸軍的移交包括規(guī)模7800萬美元的業(yè)務、維護,以及500個工作崗位。作為整合行動之一,今年8月陸軍將寬帶全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)和國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)移交給太空軍。據太空軍說,外界認為寬帶全球衛(wèi)星通信系統(tǒng)是“美軍全球衛(wèi)星通信的支柱”。
第八太空“三角洲”部隊的指揮官戴維·菲桑特上校說,盡管部分人員的確從卡森堡轉移到施里弗太空軍基地,但科羅拉多斯普林斯地區(qū)的崗位并沒有出現(xiàn)凈增長。他的“三角洲”部隊重點工作是衛(wèi)星通信,以及定位、導航和計時,約占太空軍總人數的10%。
他說,作為總體整合行動之一,預計接受太空業(yè)務培訓的人員,整個職業(yè)生涯都將服務于太空任務。“這樣他們就能積累相關知識,還能和他人共享。”
菲桑特說,隨著太空軍的能力越來越強,預計太空軍將發(fā)展與其他國家的伙伴關系。
報道指出,拓展太空能力十分重要,因為正如民宅對數據連接的需求增加一樣,軍方實戰(zhàn)對衛(wèi)星連接的需求也在激增。普通人家中可能有5臺甚至更多設備需要聯(lián)網,同樣,戰(zhàn)場上一輛軍車很可能有5件裝備需要衛(wèi)星連接。
毫無疑問的是,美國目前的情報、監(jiān)視和偵察(ISR)、導航和通信衛(wèi)星系統(tǒng)是任何其他國家都無法匹敵的。這一系列的裝備使得美國太空部隊和它的姊妹軍種能夠發(fā)現(xiàn)、解決和鎖定來自地球表面任何陸地或海上的威脅。
太空部隊的規(guī)模可以通過其衛(wèi)星星座和地面站持續(xù)滿足情報、監(jiān)視和偵察,指揮與控制、通信、天氣預報和導航需求的能力,以及其修復或擴容的能力、強大而可靠的發(fā)射能力來闡述。
美國太空部隊控制的衛(wèi)星星座
太空部隊的任務是通過衛(wèi)星網絡、地面雷達、地面站和態(tài)勢感知節(jié)點來完成的。2018年,美國空軍部長稱,“美國空軍運行著77顆對國家安全至關重要的衛(wèi)星,為世界提供通信、指揮與控制、導彈預警、核爆炸探測、天氣預報和全球定位服務(GPS)。”這些衛(wèi)星的能力現(xiàn)在由太空部隊掌控。
全球定位系統(tǒng)
在美國太空部隊控制之下,最著名的衛(wèi)星群是全球定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)為世界各地數以百萬計的用戶同時提供授時、測速和精確導航服務。需要24顆這樣的衛(wèi)星組成衛(wèi)星群,才能提供無縫的全球覆蓋,而31顆衛(wèi)星(其中7顆備份星)目前已經在軌。GPS III是該平臺的最新升級型,具有更強大的抗干擾能力。此外,它可兼容其它全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS),如歐洲的“伽利略”系統(tǒng)和日本的準天頂(Quazi-Zenith)區(qū)域衛(wèi)星定位系統(tǒng),這使美國的全球定位系統(tǒng)具備極佳的可靠性和彈性。
天基紅外系統(tǒng)(SBIRS)
天基紅外系統(tǒng)是一個集成的衛(wèi)星星座,旨在提供導彈預警并為導彈防御提供攔截線索。該監(jiān)視網絡設計的是將3顆高軌衛(wèi)星(HEO)和8顆地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星結合在一起,每一顆衛(wèi)星都與地面數據處理和指揮控制中心協(xié)同工作。
天基紅外系統(tǒng)高軌衛(wèi)星可按指令進行軌道高度調整機動,這意味著這些衛(wèi)星可以根據任務需要機動到更佳的軌道/觀測點。這些平臺安裝有由短波和中波紅外傳感器組成的掃描陣列,可以探測到接近地面的紅外輻射活動。相關研發(fā)于1996年開始,第一個天基紅外系統(tǒng)高軌衛(wèi)星有效載荷(HEO-1)于2006年6月交付,隨后在2008年3月高軌衛(wèi)星-2(HEO-2)交付,該星將靈敏度超過該項目計劃指標的傳感器送入軌道。高軌衛(wèi)星-3(HEO-3)和高軌衛(wèi)星-4(HEO-4)分別于2014年12月13日和2017年9月24日被送入軌道。
在第一個高軌衛(wèi)星群建立后不久,在成本、進度和性能方面出現(xiàn)了問題,美國空軍決定仍保持原來的進度,但減少天基紅外系統(tǒng)星座地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星的數量。2017年,美國空軍決定取消對地球同步軌道7號星(GEO-7)和8號星(GEO-8)的投資,提前結束天基紅外系統(tǒng)的建設。到目前為止,已有4顆天基紅外系統(tǒng)地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星進入軌道,最后2顆(GEO-5和GEO-6)預計將分別于2021年和2022年發(fā)射入軌。
從天基紅外系統(tǒng)撤銷的資金將轉移到一個新項目,下一代過頂持續(xù)紅外項目(OPIR),其中將包括一套新的地面控制系統(tǒng)。該項目的目標是通過營造競爭環(huán)境,提供彈性的太空探測和跟蹤能力,其中包括持續(xù)跟蹤火箭推進技術的最新進展。預計2023年將開始部署具有戰(zhàn)略意義的衛(wèi)星星座來提供導彈預警。
國防支援計劃(DSP)
國防支援計劃衛(wèi)星設計用來探測射向美國及其盟國的洲際彈道導彈或潛艇發(fā)射的彈道導彈。它的次要任務包括探測太空發(fā)射任務或核武器試驗/爆炸。國防支援計劃衛(wèi)星星座位于地球同步軌道上,利用紅外傳感器在地球背景下接收助推器羽流產生的熱量。
第一階段在1970-1973年,將4顆衛(wèi)星送入軌道;第二階段從1975-1987年,將9顆衛(wèi)星送入軌道;第三階段從1989-2007年,發(fā)射10顆國防支援計劃衛(wèi)星。雖然第三階段的國防支援計劃衛(wèi)星已經長期服役,遠遠超過它們的設計壽命,其可靠性完全超出預期,其中至少5顆,甚至多達8顆仍在可靠地提供數據,目前已與天基紅外系統(tǒng)項目地面站集成或由其控制。
天基太空監(jiān)視系統(tǒng)
美國太空部隊通過天基太空監(jiān)視系統(tǒng)(SBSS)保持對太空物體的態(tài)勢感知。天基太空監(jiān)視系統(tǒng)計劃以一顆被稱為中段空間實驗衛(wèi)星(MSX)的單一先進概念技術試驗衛(wèi)星開始,該衛(wèi)星試驗了包括太空紅外成像望遠鏡(SPIRITIII)在內的多個系統(tǒng);紫外線和可見光成像儀及光譜成像儀(UVISI);天基可見光傳感器(SBV);以及機載信號和數據處理器(OSDP)系統(tǒng)。在天基可見光傳感器(SBV)失靈后,中段空間實驗衛(wèi)星于2008年6月停止運作。后續(xù)衛(wèi)星天基太空監(jiān)視系統(tǒng)1(SBSS1)于2010年9月26日發(fā)射。SBSS 1運行在約630千米的軌道高度,利用各種傳感器跟蹤人造軌道物體和太空碎片,目前,它仍在繼續(xù)工作。
空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)衛(wèi)星
空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)-ATR(STSS-ATR)衛(wèi)星是一顆研究、開發(fā)、測試和評估(RDT&E)項目/衛(wèi)星,2009年5月5日由美國導彈防御局送入軌道。發(fā)射這顆衛(wèi)星的目的是將其作為一個測試平臺,探索導彈防御的不同能力和技術。
地球同步空間態(tài)勢感知計劃
地球同步空間態(tài)勢感知計劃(GSSAP)是一個由美國空軍和軌道科學公司秘密開發(fā)的機密空間監(jiān)視星座。它的任務是向美國戰(zhàn)略司令部提供一個太空監(jiān)視網絡(SSN),用于精確跟蹤和描述人造軌道物體。地球同步空間態(tài)勢感知計劃衛(wèi)星采用光電傳感器來收集地球同步軌道帶的衛(wèi)星和其他物體的信息。這組衛(wèi)星位于近地球同步軌道上,每顆衛(wèi)星都是可機動的,這使其能夠執(zhí)行交會和近距離操作(RPO)任務,即“在感興趣的常駐太空物體附近進行操作”。
2014年7月28日,前2顆地球同步空間態(tài)勢感知計劃衛(wèi)星成對發(fā)射,第2對于2016年8月19日送入軌道。這些系統(tǒng)及其發(fā)射細節(jié)都是保密的,根據目前掌握的情況,第3對衛(wèi)星于2020年下半年發(fā)射,這將使這個星座在2020年底前增加到6顆衛(wèi)星。
氣象
自1962年以來,美國國防氣象衛(wèi)星通過國防氣象衛(wèi)星計劃(DMSP)一直在為美國軍事行動收集氣象數據并提供氣象預報。
目前,2顆正在軌運行的DMSP衛(wèi)星位于近地軌道(LEO),軌道高度約830千米。這些氣象衛(wèi)星的主要傳感器都是光學傳感器,每個傳感器都能提供大約2960千米寬的區(qū)域云層覆蓋情況連續(xù)可見光和紅外圖像。每14小時完成一次覆蓋全球的氣象特征數據采集。美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)自1998年以來一直負責維護和操作該項目,現(xiàn)在它已交由太空部隊管理。
美國國家極軌運行環(huán)境衛(wèi)星系統(tǒng)(NPOESS)具有先進的微波成像測深數據產品,可改善對海洋表面風速和風向的預報,這是預報天氣的一項主要因素。NPOESS 1衛(wèi)星于2013年發(fā)射,NPOESS 2衛(wèi)星于2016年發(fā)射;NPOESS 3衛(wèi)星和NPOESS 4衛(wèi)星計劃分別在2023年和2026年發(fā)射。最終,3顆NPOESS衛(wèi)星將在3個軌道平面上運行,取代雙衛(wèi)星的國防氣象衛(wèi)星計劃(DMSP)星座。由美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)運營的4顆地球同步軌道氣象衛(wèi)星(GOES)還向美國國家氣象局提供北部、中部、南美洲以及大西洋和太平洋的地面和空間天氣數據。
太空部隊將于2021年部署下一代氣象衛(wèi)星,即微波氣象系統(tǒng)后續(xù)衛(wèi)星(WSF-M)。微波氣象系統(tǒng)后續(xù)衛(wèi)星將是1顆近地軌道衛(wèi)星,具有繪制地面氣象的無源微波成像能力,以及監(jiān)測太空氣象的另一種設備。WSF-M被設計用于覆蓋海洋表面矢量風、熱帶氣旋強度和美國國防部目前氣象監(jiān)測能力中近地衛(wèi)星-3(LOE-3)欠缺的能力——“高能帶電粒子”。這個星座將包含的衛(wèi)星數量尚未確定,但第一顆衛(wèi)星目前計劃在2023年發(fā)射,也將由太空部隊操作。
通信
軍事星(Milstar)是1980年設計的一種衛(wèi)星通信系統(tǒng),為國家指揮當局提供可靠的、低截獲性或低可探測率的全球通信能力。該技術依賴由5顆衛(wèi)星構成的星座,用以克服敵人的干擾和核打擊的影響,最初部署時,被認為是國防部最強大和最可靠的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。
繼軍事星之后的是先進極高頻系統(tǒng)(AEHF)。通過該系統(tǒng),太空部隊可為聯(lián)合部隊行動提供衛(wèi)星網絡,允許國防部為世界上任何地方的高優(yōu)先級的地面、海上和空中軍事資產提供安全、抗干擾的通信及指揮控制(C2)能力。目前的先進極高頻系統(tǒng)衛(wèi)星群包括5顆地球同步軌道衛(wèi)星,第6顆定于2020年發(fā)射。
國防衛(wèi)星通信系統(tǒng)(DSCS)擁有7顆在軌運行的衛(wèi)星,為國防部、國務院和國家指揮當局提供核加固全球通信。該系統(tǒng)能夠提供具有高數據率和強抗干擾能力的通信保障。
寬帶全球衛(wèi)星通信(WGS)是一個軍種聯(lián)合項目,由美國空軍和美國陸軍,以及澳大利亞和加拿大等國際合作伙伴共同出資,供國防部門和國家指揮當局使用。一度被稱為“寬帶填隙衛(wèi)星”,WGS提供超高頻(SHF)寬帶通信,使用直接廣播衛(wèi)星技術為美國和盟軍提供指揮與控制保障。該系統(tǒng)具有強大的通信能力,采用相控陣天線和數字信號處理技術,能提供靈活的通信組網結構,且衛(wèi)星壽命長達14年。
每顆WGS衛(wèi)星都能在其視場范圍內覆蓋19個獨立的區(qū)域,而星座作為一個整體可以向位于北緯65度至南緯65度(北極圈和南極圈145千米以內)之間的作戰(zhàn)人員提供服務。每顆衛(wèi)星包括8個可操控和可變形的X波段波束,由可獨立收發(fā)的相控陣天線控制,10個可操控的Ka波段波束,由獨立可操控的碟形天線提供服務,以及1個X波段地球覆蓋波束。該系統(tǒng)允許任何用戶通過近1900個獨立可路由的子信道與其他用戶通信。
首顆WGS 1型(Block 1)衛(wèi)星于2007年11月10日進入軌道,隨后第2顆和第3顆分別于2009年4月4日和6月12日發(fā)射入軌。2012年初-2015年7月,作為WGS衛(wèi)星2型(Block 2)的一部分,又發(fā)射了4顆衛(wèi)星,隨后在2016年、2017年和2019年又發(fā)射了3顆衛(wèi)星。每一顆WGS衛(wèi)星的壽命預計為14年。
偵察和成像
在20世紀90年代末和21世紀初,空軍開始開發(fā)和部署天基雷達衛(wèi)星星座。該項目(稱為“長曲棍球”(Lacrosse)/ Onyx),共發(fā)射了5顆衛(wèi)星,每顆衛(wèi)星攜帶一個合成孔徑雷達(SAR)作為主要成像傳感器。合成孔徑雷達系統(tǒng)能夠穿透云層并高分辨率成像,具備探測隱藏目標的潛力。“長曲棍球”曾經面臨計算機處理速度、數據傳輸率和時效要求較高的圖像中繼等方面的挑戰(zhàn),目前可能已經解決,這進一步擴大了這個系統(tǒng)的能力和作戰(zhàn)用途。
雷達成像,結合星載信號情報(SIGINT)、電子情報(ELINT)、測量與特征情報(MASINT),以及向世界各地的作戰(zhàn)人員提供實時情報的能力,使美國獲得了重大的競爭優(yōu)勢。美國太空部隊用于這些任務的衛(wèi)星數量很可能超過美國空軍部公開承認的77顆。雖然目前在軌衛(wèi)星的能力和規(guī)模還不能完全滿足各作戰(zhàn)司令部的需要,但鑒于美國越來越強的太空發(fā)射能力,應能彌補衛(wèi)星能力的不足,具備隨需隨發(fā)的應變能力。
太空發(fā)射能力
太空部隊負責管理國家安全航天發(fā)射(NSSL)項目,這主要是一個國防采辦項目,從私營公司獲取發(fā)射服務,將國家安全衛(wèi)星送入軌道。目前,國家安全航天發(fā)射項目使用聯(lián)合發(fā)射聯(lián)盟的“阿特拉斯-5”型運載火箭(宇宙神Ⅴ號運載火箭,Atlas V)和“德爾塔IV”型(Delta IV)重型運載火箭,以及太空探索技術公司(SpaceX)的“獵鷹”9號和“獵鷹”重型運載火箭來發(fā)射國家安全有效載荷。2018年,美國空軍授予航天發(fā)射公司3份發(fā)射服務協(xié)議,用于開發(fā)國家安全航天發(fā)射項目第二階段所需的運載火箭。太空部隊將在2020年晚些時候授予2份發(fā)射服務采購合同,贏得競爭的2家供應商將為太空部隊提供2027年前的發(fā)射服務。
2010年,包括美國國家航空航天局(NASA)在內的4個組織參與了向太空發(fā)射載人和無人系統(tǒng)的工作。他們總共進行了17次發(fā)射,其中包括3次航天飛機發(fā)射。相比之下,俄羅斯和中國政府各自向太空發(fā)射了16次。今天,美國6家私營公司正在積極參與將衛(wèi)星送入軌道的工作,僅太空探索技術公司(SpaceX)一家,一年之內從美國發(fā)射的火箭總數就增加了一倍以上。