
北京时间8月31日晚,美国海军第四颗MUOS卫星将发射升空,图为发射场准备情况。
MUOS卫星又称“移动用户目标系统”,是美国海军新一代窄带战术卫星通信系统,该系统为美军提供先进的移动通信服务,包括同步音频、视频和数据等。MUOS卫星系统由4颗卫星,1颗备份星和遍布全球的5个地面站组成,地面站负责卫星的测控、指令传输。
在洛马公司车间准备打包的MUOS-4卫星
这颗卫星将在北京时间8月31日晚18:07-18:51之间由宇宙神-5(551)型运载火箭送入地球同步转移轨道(GTO),然后卫星在远地点机动进入地球同步静止轨道(GEO)。MUOS-4卫星在6月底已送抵佛罗里达州的卡纳维拉尔角。
整流罩与MUOS-4卫星合罩
MUOS卫星由洛马公司(Lockheed Martin Space Systems Company)研发,该项目几经推迟,直到2012年2月才发射了该系统的第一颗卫星MUOS-1。
转运途中的MUOS-4卫星
MUOS卫星携带宽带码分多址(WCDMA)有效载荷,其吞吐量为之前特高频(UHF)卫星系统的16倍。每颗MUOS卫星还携带了UHF有效载荷。
包含MUOS-4卫星的整流罩与宇宙神-5火箭组合
宇宙神-5火箭由洛马公司与波音公司共同研制,第一级引进俄罗斯的RD-180火箭发动机,第二级是以液氧液氢为燃料的半人马座火箭,衍生型号装有捆绑式固体火箭助推器以增加运载能力。
MUOS卫星都是由宇宙神-5(551)型火箭发射的,它也是美国现役火箭里除德尔塔4重型火箭外运力最大的火箭,而MUOS卫星重接近7吨。
完成组装的宇宙神-5(551)型火箭
宇宙神-5火箭发射过很多著名的深空探测器,如飞掠冥王星的“新视野号(New Horizons)”、“火星勘探轨道飞行器(MRO)”、“月球勘测轨道飞行器(LRO)”,明年抵达木星的“朱诺号(Juno)”等,其中551型是该型火箭运载能力最大的。
从左至右分别是2012年2月,2013年7月,2015年1月由宇宙神-5(551)型火箭发射的前三颗MUOS卫星
2014年美俄因乌克兰局势关系紧张,美国不断升级制裁。因为宇宙神-5火箭第一级是引进俄罗斯的RD-180发动机,俄罗斯一度禁止该发动机的出口。宇宙神-5是美国发射卫星的主力运载火箭,但新型火箭发动机的研制一般需要花费数年的时间,因此研发替代RD-180的发动机成为美国一项紧迫任务。
上图:俄制RD-180发动机 下图:位于夏威夷瓦胡岛瓦希阿瓦(Wahiawa)的MUOS卫星系统地面接收站
今年6月美国宣布研制新的火箭发动机以取代俄罗斯的RD-180,目前该项目已经招标并要求2019年具备发射能力。美国媒体评估完成这一新发动机的研制至少需要5年时间和10亿美元。
MUOS卫星在轨道上展开姿态与MUOS星座
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MUOS系统的发展
1996年,美国海军着手开发新型先进的窄带军事通信卫星MUOS,用于10年后取代现役“特高频后继卫星”(UFO)系统。MUOS卫星将由位于地球同步轨道的4颗工作星和1颗备份星组成。MUOS系统的总承包商为洛马公司。目前首批2颗MUOS卫星及相关地面设施已进入初期设计阶段,首颗MUOS卫星已完成星载静态试验。 MUOS系统有几个突出的技术特点:首先是采用宽带码分多址(WCDMA)蜂窝技术。使用BPSK调制方式,提供了更大的通信容量与链路可用性:其次是卫星采用S与Ka混合频段、星间链路与星上处理以及与联合战术无线电系统(JTRS)兼容等技术,既适用于传统的特高频动态多址接入(DAMA)终端,也支持新的便携式终端。 MUOS系统的性能。
MUOS星座将覆盖地球南北纬65度之间的广大区域,采用加密保护。其中备用星可随时漂移到有需要的地区,增加这个地区的可用信道数量,并满足与现役UFO系统用户完全互操作。MUOS不受天气和环境限制。尤其是能够在通信难以达到的地方。比如茂密的丛林、大峡谷、高原或海洋进行卫星通信,从而为潜艇、舰艇、飞机和地面单兵提供先进的窄带通信。
MUOS采用WCDMA多蜂窝体系结构与跨频带组合带宽技术,在通信容量上产生了大的飞跃。MUOS的总信息传输量将达到UFO的10倍,信道可用率大于97%,总容量为39Mbps的传输速率,窄带语音信道传输速率可达9.6kbps,宽带数据信道传输速率可达64kbps。假定每个用户需要2.4kbps的带宽,一颗MUOS卫星可以同时提供7000多个2.4kbps速率的视频、话音与数据访问。目前由UFO提供的全球1100个访问点,在MUOS发射后可扩增到17000个。即使每个用户的需求量在未来的作战行动中增加到9.6kbps,MUOS也能让4250个用户随时访问该网络。 MUOS的突出特点是具有优异的战术通信能力。MUOS能为战术车辆配备的无线电(台)、士兵手持接收机和机载系统等超短波装置提供连接,也可为蜂窝电话系统提供业务连接。海军陆战队官兵可在激烈的冲突中使用移动式联合战术无线电系统(JTRS)终端,与MUOS卫星相连接,获取所需信息。
MUOS系统的未来战场应用
MUOS系统是美军将先进窄带计划与移动通信计划合二为一的先进军事通信卫星。MUOS能够通过连接远程端口联人GIG的国防信息系统网络(DISN),与TSAT、AEHF共同成为TCA的重要组成部分。
由于MUOS与远程大型接收站和联合战术无线电系统的互操作能力,因此可以融入GIG的海军部队网、陆军陆战网、空军指挥控制(C2)星座网,形成高传输速率的新一代卫星窄带通信能力。包括用于指挥与控制、火力控制、战斗行动、搜索与营救、战术数据连接、广播、巡航导弹与无人机、控制,数据连接、后勤保障等,既可为美军、盟军提供战区到战术级通信。也可为美国非国防部机构提供语音、视频和数据的固定和移动通信。
在MUOS未来具备的一系列作战支持能力中。最为典型的战场运用将是动中通与网络化能力。由于MUOS有10倍于现役UFO卫星的传输速率,允许16332个用户以40.216Mbps的速度同步接人,并兼容IPv4/IPv6。与网络管理、卫星控制设备与GIG子系统集成并接人GIG,因此能够与高速机动部队和战场网络链接,从而实现动中通。保证高速机动部队之间、高速机动部队到基地之间声音与数据的点对点通信。MUOS能满足美军对提供运动中通信的迫切需求,让地面的每个连队无线电台能够利用MUOS通信。
MUOS能够支持机动战术部队快速反应的战术指挥与控制;支持对机动战术部队的广播服务。保证广播通信覆盖机载平台、移动单兵、护航舰队与车队以及野战基地:支持全球网络、战场网络、超视距机动战术用户基于IP的通信;提供世界范围漫游,使地基网络能够与所有卫星链接:采用与反辐射信号结合的技术,自动消除辐射与频率干扰。从而增强城市作战能力。


