报道称,美国联合发射联盟公司(ULA)的Atlas V-551运载火箭于2019-08-08/5:44 a.m. EDT(0944 GMT)从卡纳维拉尔角空军基地发射一颗AEHF-5卫星。根据美国空军的任务描述,AEHF-5造价11亿美元,是一种先进的安全、抗干扰通信卫星,旨在“为高度优先的军事力量提供高存活性、全球范围的、安全的、受保护的和抗干扰的通信”。

简介:(节选ScarletKaze,科普中国)

此次发射将会是Atlas V系列自2002年以来的第80次发射,同时也是551构型(5米整流罩,5个助推器)的第10次任务。

“先进极高频”(AEHF)军用通信卫星由洛克希德·马丁公司研制,采用洛马A2100M卫星平台,发射质量约6200千克,又名“第三代军事星”,是最新一代美国军用通信卫星。2010年8月14日,第一颗AEHF卫星由“宇宙神-5”运载火箭搭载,在卡纳维拉尔角航天发射中心升空。2012年5月和2014年9月,第二、第三颗AEHF卫星依次发射升空。该系列最近第四颗组网于2018年10月17日发射升空。

在通信技术上,它采用了上一代Milstar军用通信卫星上扩频、调频、星间链路和星上处理等技术,增强了路由选择能力。它能根据用户优先级别,来为部署和作战的部队(作战节点)提供点对点通信以及网络服务,并通过星间通信实现全球服务。

为增强数据传输能力和信号质量,AEHF采用了相控阵天线技术和波束成形网络技术、毫米波单元(AMU)技术和电离子发动机推进系统。

AEHF上一共携带有14部天线:

  • 1部极高频上行相控阵天线;
  • 2部超高频下行相控阵天线;
  • 2部V频段(60GHz)星间链路天线;
  • 1部上/下行收发公用全球覆盖喇叭天线;
  • 2部上/下行收发公用调零天线(用于自适应调零和扛干扰);
  • 6部上/下行装有平衡架的收发公用可旋转碟形天线。

AEHF还用电子管功放器取代了行波管放大器,提高保真度的同时降低了功率传输门限,以确保和上一代卫星系统的兼容性。

此前的军用通信卫星采用机械方式来改编波束反射面,因此某一个时刻波束只能属于某一用户,而AEHF是通过电子方式来改编射频波束的指向,能很便捷地使波束方向瞬间跳变,在短时间内依次接通相距较远的两个作战节点以建立通信。

AEHF卫星的相控阵天线采用的半导体材料是由新研制的铟-磷化物构成的,该器件的噪声更低,使得通信信号更加清晰。

AEHF卫星组的各个卫星之间是通过“卡塞格伦”星间链路天线进行通信的,由于星间通信是在外太空之间传递信息,所以电磁波在太空中传播的衰减和干扰不明显,因而星间链路工作在60GHz的高频段,以5%的带宽实现单脉冲跟踪。

在通信和数据传输能力方面,AEHF 在第二代军事星的数据率载荷(LDR)和中数据率载荷(MDR)的基础上,增加了扩展数据率载荷(XDR)能力,即能提供高数据率传输服务,同时也扩大了覆盖区范围。

AEHF星单星总容量从第二代军事星的40Mbit/s提高到了430Mbit/s(第一代军事星的通信速率仅为75Kbit/s),同步信道数量增加了2~3倍。这样的传输速率可允许战术通信系统传输准实时视频、战场地图和目标数据。

AEHF卫星全部编组发射投入使用后,极高频通信速率将达到1Gbit/s。

当用于战术通信数据传输时,AEHF可提供8Mbit/s的数据速率,服务6000个终端和4000个网络,而第二代军事星只能服务1500个网络。

用于战略通信时,AEHF的数据速率是19.2Kbit/s。

具体来说,第一代军事星传输“战斧”巡航导弹的任务命令需要100秒,传输1.1兆大小的空中任务命令需要1.02小时,传输1幅侦察卫星拍摄的可见光图像(24兆)需要22.2小时,第二代军事星传输上述数据分别只需花费0.16秒、5.7秒和2.07分钟,而AEHF也只需0.03秒、1.07秒、23.6秒。

由于极高的通信速率,AEHF可以传输雷达图像,如“全球鹰”无人侦察机拍摄的雷达图像,而且AEHF还可以进行实时图像回传,而“军事星”则无法满足雷达图像回传的要求。

目前,已发射的4颗AEHF卫星均已投入使用,并且采取的是与第二代军事星并用的方式运行。第二代军事星在轨数量一共有6颗,未来AEHF还将继续发射,最终全部取代现役的Milstar“第二代军事星”系统,为美国的军事行动提供更强大的通信支持。

为了将重达6.2吨的AEHF送入轨道,美国空军选择了ULA最强大也是最可靠的火箭之一Atlas V 551,并采用了延长距离滑行转移(暂译,原文Extended-Coast Geosynchronous Transfer )将AEHF送入一条约1400m/s to GEO的转移轨道,以节约卫星圆轨定点的燃料消耗,延长使用寿命。一般的延长距离滑行转移中,半人马座上面级要进行两次点火。而发射较重的AEHF则需要三次,其中前两次是将AEHF送入一个停泊轨道,发射较轻的载荷时只需一次。

既然卫星还没发射,我们先来看看照片吧。下面的照片显示,AEHF 5卫星封装在“宇宙神-5”的有效载荷罩内。

今年6月初,AEHF 5通信卫星被封装在宇宙神-5火箭的有效载荷整流罩内

直播:宇宙神-5(Atlas 5)火箭将于清晨从卡纳维拉尔角发射

美国空军第5颗先进的超高频通信卫星和“宇宙神-5”火箭发射直播倒计时。ULA对“宇宙神-5”发射的现场视频报道将于8月8日5:24 a.m. EDT开始。现在,成员们可以观看发射台的直播。

观看直播的网址:https://www.youtube.com/watch?v=umKLZlYM1eU&feature=youtu.be