基本介紹
- 中文名：先進極高頻衛星
- 外文名：AEHF
- 發射日期：2010年8月14日
- 發射場：卡納維拉爾角發射場
- 搭載火箭：宇宙神5火箭
- 衛星套用：安全通信
衛星介紹,系統概述,衛星故障介紹,衛星發展歷程,軍事通信衛星,
衛星介紹
洛馬公司已經向美國空軍交付了首顆先進極高頻衛星(AEHF)。該衛星將於2010年7月30號從卡納維拉爾角空軍基地搭乘“宇宙神”-5火箭發射。AEHF系統將向美國軍隊和國家領導提供覆蓋全球的、受到保護的大容量和安全的通信。AEHF系統將接替由5顆衛星組成的“軍事星”星座，向服務於美國國家安全的所有作戰部隊提供重要的通信能力。加拿大、荷蘭和英國也參與了AEHF項目，將能夠使用AEHF的通信能力。單顆AEHF衛星將能夠提供比目前在軌的整個“軍事星”系統還要大的容量。更快的數傳速率將允許戰術軍事通信的傳輸，如高質量實時視頻和快速訪問戰區地圖及目標數據。第二顆AEHF衛星(SV-2）已經完成了系統集成最終試驗，試驗驗證了太空飛行器所有接口、全部功能並評估了衛星性能，衛星目前正在為確保太空飛行器飛行就緒的段間試驗做準備。第三顆AEHF衛星(SV-3)已經完成了聲學試驗，這項試驗是關鍵的環境試驗之一，旨在驗證衛星總體設計、工藝質量以及太空飛行器發射和在軌運行期間的可存活性。SV-2和SV-3將在2011年發射就緒。AEHF團隊由美國空軍軍事衛星通信系統連隊領導，洛馬公司為主承包商。按照契約，洛馬公司將提供3顆AEHF衛星。
系統概述
AEHF衛星是美國新一代受保護軍事通信衛星，將取代已在軌運行10餘年的“軍事星” ( Milstar)衛星系統。它將為美軍提供高容量、高生存能力、抗干擾、全球範圍的安全通信系統。
項目採辦基本情況
美國空軍負責採辦的AEHF項目包括衛星和一個地面任務控制段(MCS)，用於傳輸和接收的通信終端則由每個軍種分別採購。該項目由美國空軍軍事衛星通信聯合計畫辦公室管理，洛馬公司為該項目主承包商，負責系統集成和地面段開發，諾格公司為有效載荷的承包商。目前的衛星採購數量為6顆，採購經費為129億美元。AEHF項目還是一個國際性項目，加拿大、英國和荷蘭參與其中。
AEHF項目於20世紀90年代中期提出，1999年4月正式立項，2001年9月開始研製，2004年4月完成系統設計評審，2004年6月進入正樣研製階段。
AEHF衛星平台
AEHF衛星均採用洛馬公司的A2100M平台，設計壽命為14年，發射質量6600kg，入軌質量4100kg 。A21 00M平台為洛馬公司在A2100平台基礎上開發的軍用型中高軌通信遙感通用平台，採用模組化設計，經過軍用標準加固。除AEHF衛星外，美軍新一代窄帶戰術通信衛星“移動目標用戶系統”(MUOS)、新一代靜止軌道預警衛星“天基紅外系統”(SBIRS)以及新一代導航衛星GPS-3均採用該平台。其中，AEHF-1衛星是採用A2100M平台的首顆衛星。
衛星故障介紹
由於AEHF-1衛星故障發生在推進系統部位，為便於理解後續採取的排除故障措施，這裡首先對其推進系統進行介紹。
AEHF-1衛星推進系統
AEHF-1使用的A2100M衛星平台採用雙模式推進系統設計，推進劑採用四氧化二氮和肼。其中，遠地點發動機採用日本石川島播磨公司的DT-4型450N四氧化二氮/肼雙組元發動機，比沖329s；姿態控制發動機採用單組元，包括6台22N單組元肼推力器一一用於遠地點發動機工作期間的姿態控制，和12台0.9N單組元肼推力器一一用於姿態控制以及東西位置保持。該衛星平台還採用了電推進系統，包括4台用於軌道轉移和位置保持的BPT-4000氖離子霍爾效應推力器—這與以往A2100平台系列採用電弧推進器不同。每個霍爾效應推力器質量7.5kg，尺寸約16cm x 22cm x 27cm，標稱功率4.5kW，標稱電壓350V，推力約270mN，比沖1950s。
美國會布故障原因
AEHF-1衛星從故障發生到正確進入預定軌道，歷時14個月。
2011年8月，美國政府問責署(GAO)公布故障原因，指出該衛星未能進入正確軌道原因在於:一小片在製造過程中殘留下來的織物堵住了燃料管道，而並不是之前推測的發動機設計出現了問題。
軌道修正計畫
整個軌道修正計畫中，空軍領導的工作團隊分兩個階段規劃並執行了500多次點火。第一階段使用22N單組元推力器，將AEHF-1衛星從225km x 50200km、傾角22.2。初始軌道送入近地點 19000m的轉移軌道；第二階段使用霍爾效應推力器，將衛星從轉移軌道最終送入預定的地球靜止軌道。在雙模式推進系統中，22N單組元推力器可以使用450N雙組元遠地點發動機的肼燃料，減少了故障挽救行動對衛星運行壽命的影響，使得AEHF-1進入運行軌道的同時，還可保證衛星14年的任務壽命。
衛星故障影響
AEHF-1衛星故障使其交付使用時間推遲一年，為此，洛馬公司將向美國空軍少收取1500萬美元，以“支付與軌道提升計畫相關的成本”。AEHF-1故障直接導致AEHF-2和AEHF-3的發射以及AEHF系統的初始運行能力(需要兩顆衛星)交付相應延期。AEHF衛星系統的頻頻延期導致一旦在軌超期服役的“軍事星”出現失效，就會造成美國受保護軍事通信能力出現斷層，從而削弱美軍全球指揮控制網路的效能。
衛星發展歷程
美國的軍事通信衛星包括寬頻、窄帶和受保護三個系列。其中，受保護系列主要使用EHF頻段，主要負責與戰略和戰術作戰直接相關的、對安全性和保密性要求高的信息傳送，具有防截獲、抗核閃爍效應、抗電磁干擾等性能。從“軍事星”第一代、第二代到AEHF衛星，共發展了三代受保護軍事通信衛星。
現役受保護軍事通信衛星
目前在役的受保護軍事通信衛星是“軍事星”系統。它從20世紀80年代開始研製，共發展了兩代，第一代2顆，第二代4顆。除了第二代首顆衛星發射失敗，其餘5顆目前均在軌服役。“軍事星”發射質量約4500kg，功率5000一8000W，設計壽命10年。第一代衛星帶有“低數據率有效載荷”(LDR)，數據率為75一2400bit/s，最大信道數量192條(2400bit/s時為100條)，第二代衛星增加了“中數據率有效載荷”(MDR)，數據率為4. 8kbit/s-1.5441Mbit/s，提供信道數量32條。“軍事星”帶有V頻段(60GHz)星間鏈路，數據率10Mbit/s，使得整個系統不需要易受攻擊的地面站就可實現全球單跳通信。衛星採用了星上基帶處理、自適應多波束調零天線、抗核加固、EHF頻段擴頻跳頻、自主運行等技術，具有非常高的抗干擾、防偵收、防截獲和生存能力。
新一代受保護軍事通信衛星
AEHF衛星系統為第三代受保護軍事通信衛星。該項目從20世紀90年代末啟動，是美軍納入“轉型通信架構”(TCA)的軍事通信衛星之一。AEHF衛星採用的通信頻段與“軍事星”相同，仍保持了“軍事星”擴頻調頻、天線調零、星間鏈路、星上基帶交換等特點。但也具有星上處理器採用全數位化、大量使用專用積體電路(ASIC)和採用磷化錮材料的單片微波積體電路(MMIC)以及採用電推進等新特點，提高了有效載荷的集成度和性能，降低了質量和功耗。與第二代“軍事星”相比，AEHF增加了“擴展數據率有效載荷”(XDR)，戰術通信數據率從1. 544Mbit/s提高到8. 192Mbit/s，戰術通信數據率為19.2Kbit/s；星間鏈路數據率從lOMbit/s提高到60Mbit/s；單星總容量從40Mbit/s提高到430Mbit/s ( 50多條信道)；可服務的網路數由1500個提高到4000個，能同時支持6000個用戶終端。
目前，AEHF任務控制段已於2010年8月AEHF-1衛星發射之前開始交付使用—該任務控制段可同時負責“軍事星”和AEHF兩套衛星系統的控制通信。截至2011年11月3日，AEHF-1已經開始在軌測試，後續的AEHF-2,AEHF-3衛星計畫於2012年發射，AEHF-4預計於2016年發射，AEHF-5預計於2018年發射，AEHF-6預計於2020年發射。
軍事通信衛星
2012年5月5日，美國空軍的先進極高頻一2( AFHF-2 )軍事通信衛星成功發射。衛星將經歷約110天的軌道抬升和120天的在軌測試，在完成這兩個階段後才能正式開始服役。
AFHF衛星系統是美國新一代高防護性能的地球靜止軌道軍事通信衛星系統，用於替代老化的“軍事星”( Milstar)衛星系統，在包括核戰爭在內的各種規模戰爭中，為美軍關鍵戰略和戰術部隊提供防截獲、抗干擾、高保密和高生存能力的全球衛星通信。
AFHF-2衛星是AFHF衛星通信系統空間段的第2顆衛星，整個星座計畫發射6顆衛星。AFHF-1衛星已於2010年8月發射，AFHF-3衛星計畫於2013年9月發射，AFHF-4衛星的研製契約已經簽訂，AFHF-5和AFHF-6衛星的研製計畫已經得到國會批准，但是商業研製契約尚處在磋商之中。
AFHF系列衛星的主承包商為洛克希德一馬丁公司，採用A2100M平台研製，AF HF-2衛星的設計壽命為15年，發射質量達6170kg。衛星採用三軸穩定方式，平台為箱板式結構，東西兩側帶有可展開析架結構，可擴展對地面天線的安裝空間，南北兩側帶有兩個太陽電池翼。
AFHF-2衛星共攜帶15部通信天線，其中1部全球接收天線和1部全球發射天線，為地球可視範圍內提供低增益通信；2部調零天線，提供波束內自適應干擾抑制能力；1部相控陣接收天線和2部相控陣發射天線，提供捷變波束；2部星間鏈路天線；6部駐留波束天線，可機械控制天線指向。
AFHF-2衛星在二代Milsta:衛星低數據速率載荷(LDR)和中數據速率載荷(MDR)的基礎上，增加了擴展數據速率載荷(XDR)，將單條鏈路的最高傳輸速率提高到8.192Mbit/s。衛星總容量達到430Mbit/s,比二代Milstar衛星的40Mbit/s提高了10倍。同時，星間鏈路增強了路由功能和抗干擾能力，數據速率也由二代Milstar衛星的10Mbit/s提升到60Mbit/s。
AFHF衛星的運行管理系統是在Milstar衛星系統基礎上改進而來，由位於科羅拉多州施里佛空軍基地的美國空軍航天司令部第4航空隊第50航天聯隊第4空間作戰中隊負責。
