義大利衛星

義大利已擁有包括“西克拉爾”（Sicral）軍用通信衛星、“宇宙-地中海”軍民兩用雷達成像衛星等涵蓋通信、成像等領域的多種衛星系統，並積極參與歐洲“伽利略”（Galileo）導航衛星系統的建設。而根據義大利航天局公布的新航天計畫，義大利將重點推動的項目：在“宇宙-地中海”衛星項目基礎上提高義大利雷達地球觀測技能，以及完成科學任務和下一代衛星通信的能力；為“織女星”（Vega）輕型運載火箭研發新型液體上面級（“織女星”火箭計畫2011年初發射）；改進固體推進發動機等。此外，義大利國防部已同意出資為第2代“宇宙-地中海”項目作出貢獻。可以預見，隨著第4顆“宇宙-地中海”衛星及後續衛星的發射、新型運載火箭的改進，以及歐洲各國衛星合作項目的持續深入，義大利的天基能力也必將得到進一步加強。

基本介紹

• 中文名：義大利衛星
• 外文名：Italian satellites
• 型號：宇宙-地中海、錫克拉-2衛星等

地理背景

一般都認為，衛星通信難以在西歐的電話電信業務中充分發揮作用。因為西歐現有的地面通信設施已非常密集，而且大都性能優異，所以很難說服人們為了增加通信容量再花很多的錢去購買那些利用衛星進行通信的設備。此外憑經驗得知，如果通信距離在1000公里以內，使用通信衛星是不經濟的。

儘管如此，西歐各國都要建立和使用自己的國內業務衛星系統，而不致力建立一個統一的歐洲大陸系統，其中一個不可否認的原因就是各國都想讓自己的空間工業有事可做，並以此提高這些廠商的知名度。

發展概況

義大利位於歐洲南部，主要由亞平寧半島和兩個位於地中海中的大島—西西里島和薩丁島組成。長期以來，義大利視地中海為天然內湖，以“地中海主人”自居，並力圖獲得地中海控制權和主導權。冷戰結束後，隨著新形勢的出現，義大利在全球範圍內所擔負的軍事及維和任務有所增多，戰略重心也逐步由地中海區域拓展至全球視野，並積極回響英國、法國和德國等周邊國家的“歐洲一體化”倡議，參與建立歐洲軍事防務系統。其中，軍事航天領域也成為義大利政府關注並重點發展的領域之一。出於資金和技術的考慮，義大利一方面積極參與以法國為主的太陽神－1（Helios－1）光學成像偵察衛星項目，另一方面則自行研製“宇宙-地中海”軍民兩用雷達成像衛星，旨在獲取自主的全天候圖像情報。為了儘快縮小與美俄等國的差距，義大利、法國和德國等歐洲國家還先後就衛星的聯合研發、使用及系統的兼容性等達成多項協定。2001年1月，義大利和法國簽署了“光學與雷達聯合地球觀測”（ORFEO）星座協定。根據該協定，義大利和法國將各自建造1個位於同一軌道平面的星座，即由4星組網的“宇宙-地中海”雷達成像衛星星座和2星組網的“昴宿星”（Pleiades，2010年底前後開始發射）光學成像衛星星座。此外，為強化合作，義大利還與法國和德國簽署了“國家天基偵察網圖像共享協定”。根據該協定，德國和義大利可獲取以法國為主的太陽神－2光學成像偵察衛星圖像；而作為交換，法國則可獲取解析度優於1m的德國“合成孔徑雷達-放大鏡”（SAR-Lupe，5星組網）和義大利“宇宙-地中海”雷達衛星圖像。

義大利已擁有包括“西克拉爾”（Sicral）軍用通信衛星、“宇宙-地中海”軍民兩用雷達成像衛星等涵蓋通信、成像等領域的多種衛星系統，並積極參與歐洲“伽利略”（Galileo）導航衛星系統的建設。而根據義大利航天局公布的新航天計畫，義大利將重點推動的項目：在“宇宙-地中海”衛星項目基礎上提高義大利雷達地球觀測技能，以及完成科學任務和下一代衛星通信的能力；為“織女星”（Vega）輕型運載火箭研發新型液體上面級（“織女星”火箭計畫2011年初發射）；改進固體推進發動機等。此外，義大利國防部已同意出資為第2代“宇宙-地中海”項目作出貢獻。可以預見，隨著第4顆“宇宙-地中海”衛星及後續衛星的發射、新型運載火箭的改進，以及歐洲各國衛星合作項目的持續深入，義大利的天基能力也必將得到進一步加強。

首顆義大利偵察衛星登天

經多次推遲，義大利首顆軍民兩用遙感衛星“地中海天宇” ( Cosmos- Skymed) 1終於在6月8日用美國波音公司的德爾它2火箭發射升空。該衛星由泰勒斯·阿列尼亞空間義大利公司為義大利航天局和國防部研製，是由4顆軍民兩用衛星組成的星座中的第一顆衛星。

近年來，越來越多的國家和地區開始打造自己的軍用衛星系統，以增強對本國及周邊地區的防禦能力，減少對美、俄兩國的依賴，其中歐洲一些國家正努力建立和發展自己獨立的軍用衛星系統，特別是偵察衛星。歐洲在發展了兩代光學成像偵察衛星之後，2006年12月又由德國發射了首顆雷達成像偵察衛星“合成孔徑雷達( SAR) - 放大鏡”，現在義大利又把自己的首顆軍民兩用雷達成像衛星送上太空，所以引起了世界軍事航天界的廣泛關注。

義大利第4顆“宇宙-地中海”衛星升空

2010年11月6日，義大利國防部用美國德爾他-2運載火箭從美國范登堡空軍基地發射了自行研製的第4顆“宇宙-地中海”，即“宇宙-地中海”-4（Cosmo-SkyMed-4，又譯地中海盆地觀測小衛星星座-4）軍民兩用雷達成像衛星，這也是義大利國防部擬組建的第一代成像偵察衛星星座的最後1顆。此前，義大利已先後用德爾他-2火箭於2007年6月、2007年12月和2008年10月發射了3顆“宇宙-地中海”衛星，它們均部署於距地約620km的太陽同步圓軌道。按照計畫，“宇宙-地中海”-4衛星也部署在相同的軌道面上。“宇宙-地中海”星座用於全球觀測，特別是觀測地中海國家。它主要用於監視領土，分析自然災害影響，監視評估海岸線侵蝕、海/河污染、農業林業資源和城市建築，繪製以米為計量單位的地圖，保證領土安全和戰略防禦。

”德爾塔-2“火箭發射義大利衛星

系統組成

“宇宙-地中海”軍民兩用雷達成像衛星系統由義大利國防部（MOD）和義大利航天局（ASI）聯合資助，義大利阿萊尼亞航天公司（現已合併為泰雷茲-阿萊尼亞公司）具體負責。該系統也是義大利首個低軌道軍民兩用天基雷達偵察系統，由空間星座和地面系統兩大部分構成。該星座能夠在任何氣象條件下全時觀測地球，可服務於民間、公共機構、軍事和商業等，提供環境風險管理、防務與國家安全、科學與商業用途的情報產品。按照相關協定，義大利軍方擁有“宇宙-地中海”衛星1/5的觀測時間，並享有優先使用權。

空間星座

“宇宙-地中海”星座由4顆衛星組成，當這4顆衛星全部運行在620km高的軌道時，整個星座能以12h的重訪周期拍攝地球上任何地方的圖像，並可根據特定用戶的需求對重點領域進行平均約數小時的重訪。根據義大利航天局公布的數據顯示，在3顆“宇宙-地中海”衛星在軌的情況下，最短重訪周期可達18min。第4顆“宇宙-地中海”入軌後，最短重訪時間還有望進一步縮短。

根據設計，每顆“宇宙-地中海”衛星均配備有1部多模式X頻段合成孔徑雷達裝置（X-SAR），能以300Mbit/s的速率下傳軍民兩用的圖像數據。星載記錄儀存儲容量為256GB。星上還配備具有電子掃描能力的固定天線，並可用多種有效的測量模式來獲取圖像和進行系統內定標。其他附屬載荷還包括：①綜合控制子系統（ICS），它負責收集和傳送信息（指令，遙感勘測，平台參數和時間選擇）；②遙測追蹤和指令系統（TT&C），它用於提供衛星和地面站之間的雙通道S頻段通信；③電源管理子系統（EPS），它由太陽能電池翼、電池翼驅動器、電源控制裝置、蓄電池、電流感測器和合成孔徑雷達天線能源提供裝置組成，其中蓄電池額定容量336Ah，最大放電電流735A，最大放電電壓26V，電池總質量約136kg，電池設計壽命大於5年；④動力子系統（PRP），它包括6個推進器，並形成2個可獨立操作的分系統，每個分系統包含3個推進器及其燃料和制動設備等。

”宇宙“地中海衛星

地面系統

“宇宙-地中海”衛星系統的地面系統主要包括1個位於義大利富奇諾（Fucino）的航天指揮中心，2個分別位於阿根廷科爾多瓦（Cordoba）和瑞典基律納（Kiruna）的衛星數據跟蹤接收站，以及3個用戶地面站。在3個用戶地面站中，有2個位於義大利，其中1個為軍用，位於羅馬南部的普拉提卡（Pratica）空軍基地；另1個為民用，位於義大利南部的馬泰拉（Matera）；第3個用戶地面站則位於法國，隸屬於法國國防部管轄。此外，附屬設施還包括用於數據處理和存檔的情報中心、提供GPS星曆表和提高“精確軌道確定”精度所必需的校正數據的基準網路等。

圖像類別

該衛星系統生成的圖片按照數據產品序列分為標準（Level）0、1A、1B、1C、1D共5類。其中，標準0產品包括回波相位資料和所有的輔助資料。前者在解密和解壓縮之後獲得，並進行內定標和誤差補償處理；後者包括傳輸單位、精確的衛星相關坐標、速度向量、幾何學感測器模型、載荷狀態和標定資料等，用於產生其他基礎或中間產品。標準1A產品由經過內部輻射定標的合成孔徑雷達聚焦數據組成，採用零都卜勒斜距方位向幾何投影，為相關的輔助數據保留了自然的幾何空間。標準1B產品又稱為幅度地面多視圖（MDG），它由經過內部輻射定標、去散斑噪聲、幅度探測的合成孔徑雷達聚焦數據組成，採用零都卜勒地距方位向投影，並定義到相關橢球體或數字高程模型（DEM）上。標準1C產品又稱為地理編碼橢球體糾正（GEC）產品，它由輸入數據定義到一個相應的從預先設定系列中選取的橢球體上，並採用從預先設定的某一地圖相關係統獲取的規則柵格。標準1D產品又稱為地理編碼地形糾正（GTC）產品，它由輸入數據定義到相應的高程表面，採用從預先設定的某一地圖系統中獲取的規則柵格。

衛星成像模式

根據用戶需求，“宇宙-地中海”衛星系統利用多極化高解析度的星載合成孔徑雷達-2000提供5種工作模式及產品，包括2種掃描合成孔徑雷達模式、2種條帶模式和1種聚束模式。其對地最高解析度約為0.7m，最低解析度為100m，幅寬最窄為10km，最寬為200km。

掃描模式

掃描模式擁有較大的幅寬， 包括廣闊區域（WideRegion）和龐大區域（HugeRegion）兩種模式。廣闊區域模式包括3 個臨近的子條帶，距離向和方位向都達到1 0 0 k m ， 成像時間大約15.0s，在該模式下的脈衝重複頻率（PRF）值為2905.9～3632.4Hz，地面解析度優於30m；龐大區域模式包括6個臨近的子條帶，距離向和方位向達到200km，相應的成像時間大約30.0s，在該模式下的脈衝重複頻率值為2905.9～3632.4Hz，地面解析度優於100m。

聚束模式

採用該模式時可控制雷達天線在整個成像時段內照射所要求的區域，其持續時間要比標準的條帶邊觀測時間長，這樣就能增加天線合成孔徑長度並因此提高方位解析度（地面解析度優於1m）。在這種配置下，圖像獲取採用幀模式，由於方位向天線指向受技術上的約束，因此它在方位向受到限制。其幅寬一般為10km，最大能夠達到11km，脈衝重複頻率值為3148.1～4116.7Hz。

條帶模式

條帶模式是“宇宙-地中海”衛星系統最常用的成像模式，它通過沿飛行方向固定天線指向來實現，又包括常規和偏振（Polarimetric）兩種模式。在常規模式下，標準產品幅寬大約40km（相應的成像持續時間為6.5s），脈衝重複頻率值為2905.9～3874.5Hz，地面解析度優於5m。偏振模式採用在2種可能的極化方式中交替變化信號的極化方式，由於在這種方式下僅有一部分合成天線長度在方位向有用，因此方位向解析度會降低（約為20m），該模式下標準產品（正方形區域）幅寬為30km，對應的成像持續時間為5.0s，脈衝重複頻率值為2905.9～3632.4Hz。

性能特點

作為義大利的首個雷達成像衛星系統，“宇宙-地中海”有著比較鮮明的技術特點，但同時也暴露出部分弱點。

第一，4顆“宇宙-地中海”衛星型號及性能基本相同，重視組網功能，主要通過多星組網和運用不同的觀測模式等手段來提升偵察能力，而法國“太陽神”系列光學成像偵察衛星則採用提升單顆後續衛星性能的方式來加強成像觀測能力。“宇宙-地中海”還可根據任務需求調整組網或掃描模式。其中，星載合成孔徑雷達在條帶和掃描工作模式下工作時，如果組網衛星數量及成像模式不同，則衛星系統在12h及24h內的探測機率也有較大不同。例如，單顆衛星採用條帶成像模式對地面目標成像時，12h內對地面目標的探測機率約為42%；如採用掃描成像模式則增至61%。4顆衛星同時採用條帶成像模式對地面目標成像時，12h內對地面目標的探測機率約為80%；如採用掃描成像模式時，則探測機率達100%等。作為“光學與雷達聯合地球觀測”系統的組成，“宇宙-地中海”衛星與計畫2011年4月發射的法國“昴宿星”光學成像衛星還可通過聯網方式，使義大利軍隊獲得法國“昴宿星”衛星系統的圖像，進一步拓展情報來源。

第二，系統成像模式多，性能較強，使用方式靈活。作為解析度優於1m的雷達成像衛星，“宇宙-地中海”系統具備全天候和全天時對地觀測能力、高重訪周期、高解析度等優勢，可廣泛套用於農業、林業、城市規劃、災害管理、地質勘測、海事管理和環境保護等領域。依託多種觀測模式和高重訪周期等特點，“宇宙-地中海”衛星系統每天至少能以高解析度模式為軍事用戶拍攝75幅X頻段圖像，並以低解析度模式拍攝300多幅X頻段圖像。在我國汶川大地震期間，“宇宙-地中海”就曾緊急生成並下傳了相關地理圖像數據，為我國開展震後救援工作提供了寶貴資料。此外，作為軍民兩用衛星系統，“宇宙-地中海”衛星所生成的圖像產品獲取和交換程式相對簡單，不必像法國和德國那樣，在分別擁有軍用光學成像偵察衛星和雷達成像偵察衛星之後，限于軍事衛星的使用規定，需要通過協商來平等交換數據。

第三，義大利大型衛星的發射仍依賴外援，自主能力較弱。早在1966年，義大利就已建成並啟用了位於非洲東部肯亞東海岸恩格瓦納海灣的聖馬科（San Marco）火箭發射場。該發射場是距赤道最近的一個航天發射場，同時也是世界上唯一的一個海上發射場。雖然聖馬科發射場有獨特的地理位置優勢，可以用最經濟和最快速的方式把太空飛行器送入赤道軌道，但限於海上發射平台的穩定性和承載力，以及配置的運載火箭的推力限制，因此其發射任務以數百千克的小型太空飛行器為主，對於發射質量達1700kg的“宇宙-地中海”大型衛星而言顯然難以承受。因此，“宇宙-地中海”系列衛星均在美國范登堡空軍基地利用德爾他-2火箭發射升空，這表明義大利對大中型衛星的獨立發射能力仍有待加強。

義大利部署新一代軍用通信衛星

2015年4月27日，歐洲阿里安航天公司的阿里安－5（Ariane－5）運載火箭採用“一箭雙星”的發射方式，成功將索爾－7（Thor－7）和錫克拉－2（SICRAL－2）衛星送入地球同步轉移軌道。其中，錫克拉－2衛星是義大利新一代軍用通信衛星，用於接替2001年發射的錫克拉－1A衛星，成為未來義大利軍用衛星通信的主力。

錫克拉－2衛星性能指標

2010年5月7日， 泰雷茲-阿萊尼亞航天公司（TAS）、空間通信公司（Telespazio）和義大利國防部、法國裝備採購局簽署了錫克拉－2衛星和地面段的研製契約，契約總價值2.95億歐元，其中泰雷茲-阿萊尼亞航天公司1.93億歐元、空間通信公司1.02億歐元。經過4年多的研製，錫克拉－2衛星於2015年發射。衛星採用泰雷茲-阿萊尼亞航天公司的空間客車－4000B2平台，發射質量4400kg，有效載荷功率7.7kW，設計壽命15年。

在有效載荷方面，錫克拉－2衛星僅攜帶特高頻和超高頻有效載荷，未搭載極高頻有效載荷，載荷的總質量為700kg，總功率5kW。其中，特高頻有效載荷為15台轉發器，頻寬為25kHz，通過東西兩側的平面天線來提供覆蓋；超高頻有效載荷為10台轉發器，頻寬為40MHz，通過6副小口徑反射面天線提供覆蓋。從整體來看，義大利擁有14台特高頻轉發器、法國擁有1台特高頻轉發器；義大利和法國各擁有5台超高頻轉發器。此外，錫克拉－2衛星還配備標準S頻段測控和極高頻/Ka頻段抗干擾測控鏈路。

義大利在發展錫克拉－2之初，主要目的是維持在軌軍用衛星通信能力，在超高頻有效載荷方面提出了三個要求：一是覆蓋靈活性，要求有6個靈活機動的波束；二是頻率靈活性，要求上下行鏈路的頻寬和頻率計畫可以調整；三是功率靈活性，要求6個獨立波束的等效全向輻射功率（EIRP）可以調整。在此需求下，錫克拉－2衛星超高頻頻段載荷主要通過多波束可切換天線（MBSA）、數字信道化處理器和多連線埠放大器（MPA）這三項技術分別實現。其多波束可選擇天線共包括3組，均由反射面和饋源陣構成，共產生19個點波束，形成全球覆蓋，其中有6個波束可同時處於接收狀態。此外，超高頻接收天線還具備自適應調整能力，從而針對干擾源地理位置而進行動態調零。其綜合前端設備為8保6配置，具備低噪放大和抗干擾防護能力，數字信道化換處理器則是專用星上處理器，通過對數字載波進行解復用和復用，實現射頻信道頻率靈活性管理。其多連線埠放大器組件是在不損失互調性能並最佳化功率消耗的前提下實現功率靈活性的核心部件。其解復用和復用鏈路組件，與數字信道化處理器一起，支持點波束級別頻率靈活性的實現。

總的來看，錫克拉－2衛星超高頻有效載荷是歐洲邁向“靈活有效載荷”的重要一步，實現了在空間、頻率和功率等三個方面的靈活性，支持義大利軍方在多個戰場上的直接通信。而且，其星上數字信道化處理技術的套用，使得波束內和波束間支持柵格網路，可實現單跳通信、支持組播能力，能保證錫克拉－2衛星即使是在嚴酷的通信對抗條件下也可以靈活支持地面部隊的通信需求。

未來發展計畫

義大利未來軍用衛星通信能力的發展，一方面取決於自身需求，另一方面也考慮了北約衛星通信需求的發展。2004年，義大利、法國、英國與北約簽署了合作備忘錄，利用三個國家的軍用通信衛星來支持北約的衛星通信需求，即“北約21世紀衛星通信計畫”（NP2KSP）在2005—2019年間為北約軍事行動提供衛星通信支持。義大利在其中提供100%的特高頻段衛星通信容量和10%的具備抗干擾能力的超高頻衛星通信容量。

義大利瞄準國內需求和北約2020年以後的衛星通信需求，提出了“義大利古格里埃爾默馬可尼衛星”（SIGMA）和錫克拉－3衛星計畫。其中“義大利古格里埃爾默馬可尼衛星”採用特高頻和Ka頻段，主要面向政府和民用機構；錫克拉－3衛星採用特高頻和超高頻有效載荷，主要面向軍事用戶。“義大利古格里埃爾默馬可尼衛星”主要利用Ka頻段提供寬頻衛星通信服務，計畫2016年啟動，將採用各種先進的技術，支持雙向寬頻通信，同時支持IP協定，並且能夠與地面下一代網路互動。義大利航天局為主要的採辦機構，而考慮到義大利發展軍民兩用衛星系統的傳統，國防部也將給予部分資金支持，承擔部分成本。

錫克拉－3衛星則是義大利國防部主導的衛星計畫，主要用於替代錫克拉－1B衛星，滿足國內軍方和北約盟友的軍事衛星通信需求。該計畫將於2018年啟動，計畫採用特高頻和超高頻有效載荷的方案，尚未考慮極高頻有效載荷能力的發展。