远望智库：2019年世界航天装备发展研究
远望智库武器装备发展研究中心三川
2019年度，国外航天装备快速发展，其中美俄印等国家航天装备发展最引人注目，呈现出美国继续保持全面领先态势，印度明显加大发展力度，俄罗斯积极推进更新发展，其它国家和地区针对性发展并有所突破的特点。
一、太空态势感知（SSA）方面，美国加大力度推进与盟国的合作，印度成立空间态势感知控制中心
美国战略司令部11月宣布与芬兰空军签署第104个太空态势感知协议，此前美国战略司令部已分别与澳大利亚等21个国家，2个政府间组织以及80家商业公司签订太空态势感知数据共享协议；美日今年4月决定自2023年度起，将日本自卫队和美军太空态势感知（SSA）系统连接起来，实时共享他国卫星和太空垃圾等相关信息，目前日本已经开始与美军进行信息共享，包括JAXA、自卫队在内的三方信息交流速度有望提高；另外，美军考虑在澳大利亚和西班牙部署2套“地基光电深空系统”(GEODSS)，预计2020年选定相关合同商。
8月初，印度空间研究组织（ISRO）在班加罗尔市为空间态势感知控制中心举行了奠基仪式，该中心建成后将系统开展空间态势感知相关工作。
图1 ISRO为空间态势感知控制中心举行奠基仪式
二、太空控制方面，美印开展太空军演，美俄欧日太空在轨活动频繁，印度
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今年以来，美军进行了1次“施里弗”太空战演习（“施里弗-2019”）和2次“太空旗帜”演习（SF 19-1和SF 19-2)，“施里弗”演习重点探索多域战环境下，与太空系统和支援相关的各机构、军种间一体化行动以及盟友间合作等问题，“太空旗帜”演习重点关注太空防御仿真训练，尤其是多国协作训练；7月，印度举行了名为IndSpaceEx的首次太空军事演习，目标是加深对太空域中现有和新兴挑战的认识，探索为保护太空资产安全和国家安全利益必须发展的太空能力。
图2 “施里弗”演习中的博弈研讨
美空军X-37B“轨道试验飞行器”第5次飞行任务今年10月结束，该轨道试验飞行器在轨飞行了780天，打破了上次飞行创下的718天的原有纪录，该飞行器在轨期间进行了“先进结构嵌入散热器”（ASETS）II试验，并搭载释放了数目不详的小卫星；美国今年10月首次发射商用高轨“任务扩展飞行器”MEV-1，计划与地球同步轨道的“国际通信卫星”-901进行对接并形成组合体，为该通信卫星提供燃料动力，设想运行5年后将901拖入“坟墓轨道”，MEV-1与901分离后再服务其它卫星；10月，美空军研究试验室（AFRL）使用麦克罗夫特（Mycroft）可分离式卫星对今年3月出现通信故障的“小型卫星太空监视系统”（S5）实施为期数周的抵近详查，寻找故障原因；7月，俄罗斯发射了4颗保密卫星，编号为“宇宙”2535～2538，“宇宙”-2535随后不久对“宇宙”-2536进行了在轨状态巡查；2月，欧空局“碎片清理”（RemoveDebris）项目成功完成“鱼叉”捕获目标试验，该项目去年9月曾经完成首次“渔网”捕获小型“立方星”试验；今年以来，日本“隼鸟-2”探测器2次登陆“龙宫”小行星表面，并通过向该小行星表面发射弹丸和释放冲击装置，采集表面岩石碎片和人造陨石坑地下碎片，部署了第4台巡视器“米涅瓦”II2，“隼鸟-2”11月中旬已开始启程返航。
图3 X-37B在NASA肯尼迪航天中心航天飞机着陆设施着陆
3月，印度进行了代号为“沙克提任务”的动能反卫星试验，一枚地基反卫星导弹，准确命中位于283.5千米低地球轨道的一颗印度在役地球观测卫星Microat-R，从导弹发射至确认命中，共耗时约3分钟；美空军正在进行测试的位于夸贾林环礁的“太空篱笆”成功探测到此次试验造成的卫星碎片。
图4 印度拦截导弹发射瞬间
三、定位导航与授时方面，美俄继续完善导航星座，欧洲“伽利略”全球卫星导航系统一度陷入瘫痪
美国今年8月成功发射第2颗GPS III SV02卫星，卫星入轨后已按计划接收指令并做出响应，目前正在进行在轨校验测试，而去年发射的第1颗GPSⅢ卫星继今年7月正式完成所有在轨校验测试后，又在10月与GPSⅢ地面“应急运行系统”（COps）成功连接；5月，俄罗斯在雷电击中火箭的情况下成功发射1颗GLONASS-M型导航卫星，使GLONASS系统在轨卫星继续保持27颗；另外，按照新格洛纳斯联邦专项计划2021-2030年构想规定，俄罗斯拟2021年后计划为格洛纳斯系统星座补充迷你型卫星，研制重500千克以下的卫星，新卫星将是“格洛纳斯-M”卫星重量（1.4吨）的三分之一。
图5 放置整流罩中的GPSⅢSV02
欧洲“伽利略”全球卫星导航系统今年7月发生大面积信号异常状况，22颗卫星连续发送错误坐标，服务一度中断达117个小时。此次“伽利略”系统的故障主要是由于地面运控系统的2处主控中心站点中的“精密授时装置”同时发生设备故障，影响了系统时间生成和卫星星历计算。最新调查报告显示，为升级卫星导航系统而安装一项临时设备的人为原因造成了此次故障。
图6 国际GNSS监测评估系统显示“伽利略”故障
四、情报监视与侦察方面，美印加新型卫星发射部署，印度发射首颗电子侦察卫星
美国国家侦察办公室（NRO）今年1月成功发射1颗保密军事卫星，据分析，该星为最新型“锁眼”卫星，采用倾角约74°的低轨近圆轨道，可获取不同光照条件下的图像，并使卫星在整个轨道周期内均具备高分辨率的成像能力；5月，印度空间研究组织（IRSO）成功发射“雷达成像卫星”（RISAT）2B系列3颗卫星中的首颗卫星，计划用于替代2009年发射的“雷达成像卫星”-2卫星；6月，加拿大新型雷达成像卫星系统“雷达卫星星座任务”（RCM）的3颗卫星发射升空，该星座就是由这3颗构型完全相同的卫星组成，RCM的最大用户为加拿大国防部，同时所获数据也会通过北美空天防御合作协议的数据共享机制分发给美军。
印度今年4月发射首颗电子侦察卫星“电磁智能卫星”（EMISAT），该星采用ISRO的微小卫星-2（Mini Satellite-2）平台，运行在749千米的太阳同步轨道，其主要载荷为电子侦察载荷和Ka频段雷达高度计，通过电磁频谱测量来探测和定位电子信号，监测敌方雷达和传感器活动。
图7 印度“电磁智能卫星”（EMISAT）效果图
五、卫星通信方面，美国完善、关注和探索不同通信卫星星座及应用，俄罗斯推进通信卫星的部署和更新，欧洲发射数据中继卫星系统第二颗卫星
美国空军今年3月成功发射第10颗宽带全球卫星WGS-10，经过在轨测试后，这颗WGS-10于7月正式移交美国空军；8月，美国空军发射第5颗“先进极高频”（AEHF-5）卫星，该星具有加密级别高、截获与探测概率低、抗干扰等基本特征；1月，美国第二代“铱星”星座完成建设，并正式组网运行。另外，Space X公司今年以来分2批将120颗“星链”卫星送入轨道，使“星链”星座计划的工程化应用顺利向前迈进，美空军已在其C-12J飞机平台上安装天线，验证与“星链”星座的互联，通信速率达到610兆比特/秒；5月，
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图8 “星链”星座计划空间布局效果图
俄罗斯今年8月发射第4颗“福音”（Blagovest）系列军用通信卫星，完成由4颗“福音”卫星组成的星座部署，实现全球覆盖；7月，俄罗斯发射新一代闪电轨道军用通信卫星，即第8颗子午线（Meridian）卫星，提高北冰洋以及远东区域通信覆盖。欧洲数据中继卫星系统（EDRS）第2颗卫星于今年8月成功发射，EDRS系统采用激光通信技术，其传输速率为1.8Gbps。
图9 俄罗斯“福音”通信卫星
六、环境监测方面，美国空军接收退役气象卫星，俄罗斯发射气象和测绘补网卫星
9月，根据美国空军和NOAA的一项协议备忘录，去年已经退役的一颗静地气象卫星GOES-13正在被转交给美国空军，GOES-13抵达新轨位并完成测试后，在余下的寿命期内将由NOAA替空军运行，以填补其印度洋上空气象预报需求的空白。
图10 被NOAA做退役处理的GOES-13卫星效果图
俄罗斯今年7月发射“流星”M2-2（Meteor-M2-2）极轨气象卫星，替代已超期服役的“流星”-M-2卫星；8月，俄罗斯成功发射第3颗Geo-IK系列军用测地卫星（Geo-IK-2），可与2016年发射的第2颗该系列测地卫星组网运行。
图11 “流星”M2-2极轨气象卫星封罩前画面
七、导弹预警方面美军实现“天基红外系统”全球覆盖，完成部署“天基杀伤评估”（SKA）系统，俄罗斯继续补充“冻土”（Tundra）系列下一代预警卫星
6月，美空军对“天基红外系统”（SBIRS）地球同步轨道4号（GEO-4）卫星进行了验收试验，随后宣布该星已经全面投入使用，实现系统全球覆盖；随着Space X公司的“猎鹰”9火箭将第二代“铱星”最后一批10颗星送入轨道，“天基杀伤评估”（SKA）系统22套寄宿在铱星上的传感器载荷完成入轨部署，该系统于2019年3月参与了美军地基拦截弹齐射拦截洲际导弹试验；俄罗斯今年9月发射“冻土”（Tundra）系列下一代预警卫星的第3颗卫星，计划2020年完成6颗卫星组网。
图12 SBIRS GEO卫星在轨运行工作效果图
八、太空运输方面，美国“猎鹰重型”和“猎鹰”9火箭表现抢眼，俄罗斯稳步推进重型火箭研发，美日小火箭发射成功率高
今年以来，“猎鹰重型”火箭2次成功发射，完成2枚助推火箭和芯级火箭回收，以及二手助推器的复用，分别实现首次商业发射和首次承担军方试验计划任务发射，验证了“猎鹰重型”火箭设计的可靠性；11月，携带60颗“星链”卫星的Block 5型“猎鹰”9火箭成功发射，这是该型火箭一级首次实现4次复用，不仅打破火箭重复使用次数的纪录，还标志着火箭重复使用技术的进一步成熟。
图13 “猎鹰重型”火箭准备发射
俄罗斯国家航天集团公司今年1月将新型重型运载火箭命名为“叶尼塞”，10月完成“叶尼塞”重型火箭的初始设计评审，研制工作进入方案细化阶段。
美国火箭试验室公司的“电子”小运载火箭今年已在新西兰临海位置发射5次，全部成功，将16颗军用和民用微小卫星送入1000千米及以下的轨道；1月，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的小型火箭“艾普斯龙”（Epsilon）4号将7颗卫星送入预定轨道，这是继2013年1号火箭发射以来，连续4次发射成功。
图14 “电子”小运载火箭准备发射
关键词：太空态势感知数据共享协议；太空态势感知（SSA）系统；地基光电深空系统；“施里弗-2019”太空战演习；SF 19-1、SF 19-2太空旗帜”演习；X-37B“轨道试验飞行器”；“先进结构嵌入散热器”（ASETS）II试验；商用高轨“任务扩展飞行器”MEV-1；“碎片清理”（RemoveDebris）项目；“沙克提任务”动能反卫星试验；GPSⅢ地面“应急运行系统”（COps）；“伽利略”故障；“锁眼”卫星；“雷达成像卫星”；“电磁智能卫星”（EMISAT）；宽带全球卫星WGS-10；“先进极高频”（AEHF-5）卫星；“星链”卫星；“福音”卫星；欧洲数据中继卫星系统（EDRS）；“流星”M2-2极轨气象卫星；军用测地卫星（Geo-IK-2）；天基红外系统（SBIRS）；“天基杀伤评估”（SKA）系统；“冻土”（Tundra）预警卫星；“猎鹰”重型火箭；“叶尼塞”重型火箭；“电子”小运载火箭；“艾普斯龙”（Epsilon）小型火箭；
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