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GEO-NGEO混合系统成为政府/军事航天发展的重要选择
2018-08-18
[据美国北方天空研究公司(NSR)网站2018年7月11日报道]军事部门过去主要使用地球静止轨道卫星(GEO)执行关键任务, 包括情报收集、导航和通信。GEO系统具有很好的固有属性,可通过一颗卫星实现大范围覆盖,特别是部署在GEO轨道的高吞吐量卫星。另一方面,时延和大量资金投入却一直是GEO系统的瓶颈。这些问题正在推动低地轨道(LEO)、中高轨道(MEO)卫星组成的非地球静止轨道(NGEO)星座的新发展。NGEO系统可提供低时延和降低单颗卫星的成本,但也存在一些限制,诸如系统复杂、地面基础设施费用、频谱协调等。因此GEO和LEO/MEO运营商是否考虑整合两种系统,建立一种GEO-NGEO混合系统?

大多数基层的军事用户趋向使用低成本、安全和灵活稳固的解决方案,而处于概念阶段的NGEO星座符合所有的目标。根据这一理论,美国防高级研究计划局(DARPA)近期发布的“黑杰克”低地轨道星座项目,目的是开发一种低成本、大规模生产化的有效载荷和卫星平台。这具有显著意义。NGEO系统的设计具有显著的优势,特别是面对敌方攻击的弹性能力和易于根据任务改变能力。针对间谍活动和网络攻击的安全性是军事系统的另一个重要先决条件,这也是类似低地轨道卫星公司(LeoSat)和电信卫星公司(Telesat)所提的新型星座模型发挥重要作用的地方。这些企业所提的高安全性的网状网络概念是军事应用的理想选择,也为特朗普政府组建"天军"的想法提供了优化方案。然而,如何保持整个系统具有较低的成本是NGEO系统框架变得复杂。虽然单颗卫星的制造和发射成本相对较低,但构建星座所需的大量卫星以及相关的补给和地面基础设施,都增加了系统成本。

NSR最近发布的《卫星星座:一项重要评估》报告广泛分析了多种NGEO星座,根据其预期成本、运营费用以及每一个可能的收入来源,建立了未来10年内的投资回报(ROI)模型。NSR认为,其中一些星座有着宏伟的商业模式,可以无缝填补现有的市场缺口,但实现他们的商业案例将是最具挑战性的。因此,NSR预计到2027年,来自政府/军方的NGEO总收入占比超过1%。

总体拥有成本(TCO)是NGEO星座、军事和其他方面的关键驱动因素,也是目前运营商面临的最大挑战之一。简单地说,项目支出(主要是资本支出)下降,或收入增长是业务维持所必需的。在这方面,NGEO混合系统是务实的。

GEO系统和NGEO系统的集成有两种途径。第一种途径是合并与收购(M&A)或GEO和NGEO开展战略合作。这都是GEO和NGEO系统通过整合带宽管理,实现收入优化的好方法。国际通信卫星公司(Intelsat)与OneWeb公司对战略联盟的不成功尝试是这种混合系统的一个例子。GEO运营商如日本JSAT公司和西班牙Hispasat公司均宣布了对LEO星座(如LeoSat系统)进行战略投资。除了提供更高的收入,相对较少的系统复杂性,GEO-NGEO混合系统通过互补,可以进一步为客户提供定制的解决方案。SES公司已与O3b星座合作,并为下一代的mPOWER卫星做好准备。

第二种途径更具技术创新性和挑战性,即利用GEO卫星实现对LEO星座的运控操作,并作为整个网络的基站控制系统。这主要是考虑低时延应用。NGEO星座提供的大量服务不需要将低时延作为优先事项。这种整合可能会减少地面站数量,从而降低整个系统的复杂性和相关费用。

不管这些概念是慢节奏的还是技术上不成熟的,但其目标似乎都是形成GEO-NGEO混合系统。

结论

随着对服务需求的不断增长,以及对最新技术的不断需要,在降低成本的同时,商用-军用混合架构已经成为军事部门不可回避的解决方案。制造商可以为军事部门提供商业货架产品(COTS)解决方案,从而在满足需求的同时保持低成本。商业和军事部门之间的产品和服务共享已经导致工业层级的整合。

考虑到军事部门及其对低成本、低时延和灵活稳固方案的需求,GEO- NGEO混合系统是军事部门发展的必然选择。GEO卫星提供简单和较低的地面投资,而NGEO产生低时延和高弹性能力的对抗反卫星武器解决方案。从“黑杰克”到“天军”,政府和军事航天部门最新发展的一个潜在步骤是迈向轨道整合。(中国航天系统科学与工程研究院 陈建光)

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