新罕布什尔州 NASHUA -卫星通信 (SATCOM) 从字面上扩展了人类的视野，使船舶、飞机和陆地车辆能够在地球曲线上进行通信。随着技术不断向前发展，如今天空中有数以千计的通信卫星，自它们出现以来发生了很大的变化。与此同时，美国军方和政府决策者正在努力提高在轨互操作性。
卫星通信简史
卫星通信使飞机能够在空中通过卫星与空中交通管制和其他地面设施进行通信。它可以包括语音和地面服务，与甚高频 (VHF) 地面无线电台或传统地面雷达不同，它可以在视线之外运行。
在商业领域，人们希望卫星通信能够改善空中交通管制，这可以使更多飞机同时在同一空域内安全飞行;更有效的路由;和量身定制的到达，以消除对低效阶梯下降的需求，这已在洛杉矶和旧金山的机场进行了试验。
“随着基于互联网协议 (IP) 的应用程序和新的数据饥渴驾驶舱的到来，卫星通信将提供关键的安全数据并改进操作当今商业和军用飞机机队的性能。提高航空旅行安全和效率的潜力几乎是无限的，”伦敦 Inmarsat Aviation 安全和运营服务副总裁 Mary McMillan 在 2017 年 Inmarsat 报告中表示。
虽然这仍然是相关的背景信息，但 2021 年的军事应用是一个略有不同的对话的一部分。位于弗吉尼亚州阿灵顿的美国国防高级研究计划局 (DARPA) 的官员正在寻找连接卫星的新方法。2021 年 9 月，他们发布了可重构多协议星间光通信终端的招标书。具体来说，他们正在寻找天基自适应通信节点 (Space-BACN) 项目的两个技术领域，这是当今该领域的两个主要 DARPA 项目之一。
“长期以来，国防部、情报界和整个国家安全机构都依赖卫星通信领域的商业能力，”Inmarsat Government 政府战略与政策高级副总裁 Rebecca Cowen-Hirsch 说。2021 年 10 月对军事和航空航天电子的采访。
“现在回溯近一代人，当时沙漠风暴期间和那个时代的国防卫星通信项目运行，项目存在差距，存在技术挑战，商业方面的卫星通信能力真正到来变成自己的。在部署开始的那个阶段，对商业卫星通信的依赖成为海外部署成功运营不可或缺的一部分。随着时间的推移，商业行业的技术进步显着加快，不仅在能力方面，而且在部署能力和覆盖范围方面，以及在商业领域广泛采用的移动运营类型的进步。”
Inmarsat 的 Cowen-Hirsch 说，当谈到卫星通信时，尺寸、重量和功耗 (SWaP) 很重要，但“可靠的组件将保持我们的法规遵从性，以便我们实际控制离轴 EIRP 以确保我们不会对任何其他相邻卫星造成无意干扰。因此，我们尊重这些监管限制，也希望能够通过这个最小尺寸的终端获得最大的吞吐量。这是我们从用户社区中非常清楚地阅读和表明的需求信号。”
当前 DARPA 项目
DARPA 目前正在开展几项新的 SATCOM 工作。一种是寻求解决目前在低地球轨道 (LEO) 上的卫星间链路没有标准化的问题。Space-BACN 寻求改变这种状况，为天基通信、光星间链路、可重构调制解调器、模块化组件以及空间指挥和控制提供标准和硬件。
今天的新卫星星座通常使用单波形交联进行通信。这些几乎总是由定制的组件组成，使得
互操作困难。毕竟，每个波形都有不同的波长、偏振、时钟速率、空间采集序列、调制格式、成帧和纠错编码。即使它们在同一个频段内运行，也需要采取另一个步骤才能让它们相互通话。
第二个主要项目是二十一点计划。从 2017 年开始，它需要一个具有高速网络的监视卫星群来取代现有的更大的系统，包括机密的 Misty 项目。通过整合商业组件，他们计划在系统损坏或毁坏时能够轻松更换系统。第一波将看到 DARPA 在 2022 年在 SpaceX Falcon 9 乘车共享上发射 12 颗卫星，尽管这可能会面临延迟。最终，DARPA 计划让该星座拥有多达 20 颗卫星。
它是在部门重组导致美国太空部队和太空司令部成立之前成立的。从对可能的技术和用途的广泛要求开始，随着公司的签署，它已经缩小了重点，但也在寻求必要时进行调整的能力。
9 月初，DARPA 向主要承包商洛克希德马丁公司授予了 2530 万美元的奖金。除了现有的 1310 万美元和 2730 万美元的合同外，合同总额达到 6580 万美元。此外，DARPA 还从科罗拉多州博尔德的 Blue Canyon Technologies LLC 订购了 10 辆巴士;两个来自渥太华的 Telesat;以及来自加利福尼亚州埃尔塞贡多的雷神技术公司情报与航天部门的额外有效载荷;SEAKR Engineering Inc. 位于科罗拉多州 Centennial 市;和位于加利福尼亚州洛斯加托斯的 SEAKR Photonics Inc.。SEAKR 将为 Blackjack 提供所谓的 Pit Boss 人工智能协调器。
DARPA 还在一项小型企业创新研究合同中向科罗拉多州科罗拉多斯普林斯的奥古斯都航空航天公司授予了一笔未公开的金额，用于陆军空间和导弹防御司令部的有效载荷。其他几家公司也参与了 DARPA Blackjack，包括佛罗里达州墨尔本的 L3Harris Technologies;和位于康涅狄格州丹伯里的丹伯里任务技术公司。
2021 年 5 月，Blackjack 项目经理 Stephen Forbes 表示，最终可能会选择当前考虑的“少数”有效载荷中的两个。这些可能包括用于通信和地理定位的射频系统以及高架持久红外 (OPIR) 导弹警告有效载荷。每一种都需要不同的总线设计来包含必要的组件，例如天线。该计划正在根据成本将两个有效载荷放在一辆公共汽车上。
“我们仍然没有专注于特定的任务，”福布斯说。“我们并没有试图解决与特定传感器有效载荷相关的特定能力差距或技术差距，这就是为什么由于该架构，您会继续看到大量合同和其他活动与该计划有关。”
Blue Canyon 的官员是这样说的：“通过将商业部门的进步纳入低地球轨道，包括用于 LEO 宽带互联网服务的设计，Blackjack 计划的目标是证明 LEO 卫星星座符合美国国防部的性能和有效载荷要求，以显着降低的成本、更短的设计周期以及更容易和更频繁的技术升级。Blackjack 计划旨在建立一种规模经济，这是目前国家安全空间 (NSS) 资产所不具备的，这些资产规模庞大、成本高昂，如果退化或毁坏，需要数年时间才能更换。”
福布斯表示，Blackjack的主要客户是美国陆军，他们可以将这些卫星用于战术用途。他说，这是一个“服务不足的市场”。但是，如果高层决定向卫星制造商提出不同的要求，情况可能会改变。
特别是对光卫星间链路 (OSIL) 的需求已经发生了一些变化。福布斯说，商业世界并没有像军事研究人员所要求的那样远。
商业低轨
根据 Blackjack 合同，Mandrake 2 实验卫星将用于美国太空发展署 (SDA) 于 2019 年 3 月成立的国家太空防御架构。这项“破坏军用卫星采集”的新努力将朝着最终由数百个 LEO 组成的生态系统努力卫星。它们包括数据通信、高超音速和巡航导弹跟踪以及增强的战斗管理，总共有七个能力层。SDA 明年为该架构采购了第一颗卫星，并就整个 2021 年的下一批采购征求了行业反馈。
LEO 卫星的商业和政府合作伙伴关系仍在不断发展。一个主要问题是军用卫星非常昂贵，工业界可以提供一种低成本的选择。这些也可能有助于联合所有领域的指挥和控制工作。
LEO 尤其受到更多关注。五角大楼内部的一些人认为它太昂贵且资源密集，不值得付出努力。然而，SVA 表示，新的发展正在改变这种状况。其中包括摩尔定律对计算的影响、卫星部件的商品化、人工智能、光交联和更好的机载处理器。
Inmarsat 的 Cowen-Hirsch 说 Inmarsat 政府的客户“不断要求在全球范围内增强安全性、更大的移动性和覆盖范围。……在国防行动中，人们一直希望能够在各种环境中作战，无论是——当然是在广阔的海洋区域，一般来说，海上和航空之外的商业能力很少，这是核心我们的业务是因为我们拥有支持这些高度移动用户的操作系统。政府用户希望具有这种弹性，能够在我们的商业 Ka 和 Global Xpress 中提供的军事 Ka 功能以及我们的 L 波段星座中提供的军事能力有意义的地方具有互操作性，以便能够支持和增强政府的窄带业务。”
今年 10 月，航天发展局发布了一份“帮助建设第一阶段传输层 (T1TL)”的征集书。T1TL 是一个由 100 多颗光互连卫星组成的网状网络，可提供弹性、低延迟、高容量的数据传输通信系统，”CJADC2 的主干。这是添加到 LEO 星座的众多现代努力之一。
毕竟，对于想要破坏大型卫星网络的对手来说，“现在子弹的成本比卫星还高，”L3Harris Technologies 空间和情报系统总裁比尔·盖特尔 (Bill Gattle) 说。
位于德国吉尔兴的 Mynaric 尤其关注光学交联，该公司制造了 DARPA 要求用于 Blackjack 计划的 CONDOR 光学交联终端。
“为了在我们的核心市场支持 SDA 和其他政府客户，重要的是我们帮助弥合商业和政府市场之间的差异，并降低技术采用的风险，”首席执行官 Bulent Altan 在一份新闻稿中说.“标准化对于促进这两个目标至关重要，我们很高兴能够通过我们的 CONDOR 终端系列引领该领域。”
导弹追踪
LEO 也有望用于未来的弹道和高超音速导弹跟踪卫星。位于弗吉尼亚州贝尔沃堡的美国导弹防御局 (MDA) 于 2021 年 6 月发射了两个立方体卫星，即立方体卫星网络通信实验 (CNCE) Block 1，以帮助开发一个新系统。MDA 官员希望能够在全球范围内跟踪导弹从发射到撞击的整个过程，同时将数据提供给正在努力摧毁它们的指挥中心。每颗卫星的飞行成本约为 130 万美元。
总体而言，五角大楼表示希望转向大量小型卫星，而不是更大、更昂贵的卫星。SDA 是五角大楼国防部长办公室的一部分，正在与 L3Harris 和位于加利福尼亚州霍桑的太空探索技术公司 (SpaceX) 就此展开合作。后者将使用他们的 Starlink 设计作为起点，该设计旨在为商业和军事客户提供更好的宽带互联网接入。
标准
Mynaric 是致力于卫星激光交联标准的交联供应商之一。公司专家计划确保最终的国防太空架构能够与亚马逊的柯伊伯计划、Telesat 的 Lightspeed 或其他未来的商业星座进行对话。位于华盛顿和迈纳里克的海军研究实验室 (NRL) 于 4 月首次在 SDA/NRL 托管的测试台上通过光纤展示了符合标准的调制解调器。
具体而言，这确保了 Mynaric 的 CONDOR 光卫星间链路产品与 SDA 的光卫星间链路 (OISL) 标准兼容。
“当然，挑战在于确保有共同的标准，能够在最低级别实现互操作性，”Inmarsat 的 Cowen-Hirsch 说。“过去政府的自然倾向是规定一个特定的方向，这抑制了商业行业可以带来的技术进步。因此，在适应性与拥有足够、可靠的标准、维持供应链中的安全结构以及应对潜在威胁媒介的能力之间找到平衡至关重要。所以你有技术进步，但你有非常复杂的平衡结构，以确保你能够满足这些要求并以负担得起的方式做到这一点。”
