干货｜全球最新航天装备情况大盘点

2020年世界航天装备发展研究

2020年，尽管新冠病毒大流行，但未阻挡航天系统和技术快速发展，低轨星座快速部署加剧了各国对于太空资源争夺的担忧，太空竞争态势愈发激烈。在大国竞争背景下，军事航天装备保持了快速发展，各国积极推动系统能力更新与扩充，应用由战略支撑向战役战术保障转变。弹性化、融合化的航天体系成为各国发展的重点，美国正基于新一代“国防太空体系”七层架构设想，推动构建弹性化、网络化、去中心化、支持全域联合作战的新一代军事航天装备体系；俄罗斯为应对卫星老旧、技术断代严重等问题，着力打造通导遥一体化综合星座。

2020年，世界航天活动延续了2019年的活跃态势，尽管遭受到新冠疫情的冲击，但全球航天继续蓬勃发展态势，并创造了新的纪录。由于国外低轨宽带通信卫星星座开始进行规模化部署，同时低轨遥感微纳卫星星座延续部署，航天器发射数量首次“破千”，创造了航天器年度发射数量历史新高，国外全年共发射航天器1201个。

截至2020年12月底，国外侦察监视卫星领域共进行7次发射，成功将7颗卫星送入预定轨道。整体来看，2020年国外侦察监视卫星发射活动集中在美国、法国、日本和印度等。

表1 2020年国外对地观测卫星发射活动概览

注：本表未统计主要用于技术试验的侦察监视卫星

总体来说，本年度美国军用对地观测系统虽然发射数量较少，但积极为后续系统进行技术筹备和攻关，试图打造低轨持续侦察监视大规模微小卫星星座，以算法软件为近期攻关重点，发布“看护层多源情报融合软件”征询书和原型招标书。

1.美太空发展局发布导弹射前探测多源情报融合软件项目征询和招标书

3月10日，美太空发展局对外发布“看护层多源情报融合软件”项目征询文件，提出看护层发展愿景与实现途径，将利用多源天基信息实时处理软件，实现对地面时敏目标探测，为美纵深打击力量提供目指信息。6月26日，美太空发展局对外发布 “任务领域应用原型”软件招标文件，该文件明确定义从看护层运行自动化到自主化的分级标准、数据融合等级等关键概念，明确看护层先期重点关注领域包括：①定义算法：研究算法针对特定武器系统的适应性和可行性；②软件原型开发：实现软件原型与各军种集成火力单元数据融合与集成，推进软件地面原型向天基系统迁移。

2.美国发射一颗电子侦察卫星，补充增强了综合电子侦察情报体系

2020年12月11日，美国利用德尔他-4H重型火箭发射了顾问-8（Mentor-8）卫星，卫星是地球同步轨道电子侦察卫星，能对南北纬65°之间的区域一天24小时连续不断地进行电子侦察，侧重于雷达和导弹遥测信号的电子情报侦察，采用大型侦收天线，侦收频段0.2～20GHz，并采取抗核加固措施。

2020年,仅法国发射1颗侦察监视卫星，即光学空间段-2（CSO-2）卫星，该卫星为2018年发射的CSO-1的后续卫星，与CSO-1设计大致相同，分辨率达到0.2m。欧洲目前主要研发高分辨率宽测绘带卫星，提高广域监视能力。这类卫星特别适合于大范围地形测绘、数字高程模型生成、广域监视等领域。目前德国航空航天中心（DLR）正在研制高分辨率宽测绘带（HRWS）卫星，计划2022年发射。HRWS卫星分辨率0.25m时，幅宽达到15km，与TerraSAR-X卫星的0.25m分辨率、4km幅宽相比，在保证同等分辨率的情况下实现幅宽成倍数提升。

CSO-2卫星

2020年，日本补网发射一颗光学成像侦察卫星。2020年2月9日，日本于种子岛航天中心利用H-IIA火箭成功发射了情报采集卫星-光学-7（IGS-Optical 7），分辨率0.3m，其他参数不详。

印度近年频发雷达成像侦察卫星，大幅增强雷达成像侦察能力。2020年11月7日印度发射了雷达成像卫星-2BR2（RISAT-2BR2），卫星采用六棱柱体构型，载有X频段合成孔径雷达（SAR），带有口径3.6m、由径向肋条组成的抛物面天线，最高分辨率达到0.3m。

泰国首次发射军用光学成像侦察卫星，于2020年9月3日发射泰国皇家空军-1（RTAF-SAT 1）卫星，该星由荷兰空间创新解决方案公司（ISIS）研制，为6U立方体卫星，分辨率5-39m。以色列于7月6日发射Ofeq-16光学成像侦察卫星，该卫星与ofeq-11基本相同，全色分辨率0.5m，多光谱分辨率达2m，幅宽15km。RTAF-

SAT 1卫星

Ofeq-16卫星

2020年，国外共计进行3次军事通信中继卫星发射活动，成功将3颗卫星送入预定轨道，即美国的先进极高频-6（AEHF-6）卫星、俄罗斯的子午线-M9（Meridian-M9）卫星、韩国的阿纳斯-2（ANASIS-2）卫星，相比2019年发射活动的规模和频率均有所下降。

AEHF-6卫星  

Meridian-M卫星

2020年3月，美天军成功发射（AEHF-6）卫星，“先进极高频”系统完成6星组网。卫星是美国新一代防护卫星系列6星星座的最后一颗卫星，由洛马公司基于A2100M系列平台研制，载荷由诺斯罗普•格鲁曼公司（Northrop Grumman）研制，容量10倍于其上一代Milstar卫星，单链路最高速率8.2Mbit/s。

2020年，美太空与导弹系统中心（SMC）持续推进下一代防护通信系统建设，先后授予三家公司合同，为防护战术卫星通信（PTS）项目制造原型样机。

2020年7月，SMC与英国国防部在英国天网（Skynet）卫星系统上测试“受保护战术波形”（PTW），结果表明PTW波形具备优越的数传速率和抗干扰性能。随后天军发表声明称，美军开发的PTW波形可与英国天网卫星兼容。

俄罗斯2020年发射1颗军事通信卫星，即子午线-M9（Meridian-M9）卫星，目前在轨卫星总数达46颗。

1.推动大椭圆轨道新一代军事卫星部署，持续升级现役系统技术能力

2020年2月，第2颗升级版Meridian卫星——Meridian-M9卫星成功发射，卫星工作于VHF、UHF和S频段，主要用于为北冰洋区域的船舶和飞机，以及远东和西伯利亚地区的地面站提供移动和固定通信业务。

2.系统老旧，技术断代严重，通导遥一体化综合星座浮出水面

2020年10月，Roscosmos向俄罗斯联邦政府申请1.5万亿卢布经费，用于建设“球体”（Sfera）多功能星座。该星座最早于2018年提出，由通信、导航、遥感多种卫星组成，目前已纳入《俄罗斯联邦国家统一航天活动计划2021-2030》。

欧洲2020年并未发射军事通信中继卫星。截至2020年底，共计有15颗卫星在轨。总体来看，欧洲在主要大国主导各自军事卫星系统后续建设的同时，积极考虑发展泛欧层面的卫星共享计划，推动战略利益的紧密耦合。

2020年6月，挪威国防研究所启动支持北极地区军用战术通信的纳卫星项目，项目为期2年，旨在通过极地低轨（LEO）卫星演示验证军用超高频（UHF）战术通信。卫星尺寸为公文包大小，运行于600km的低地球轨道，采用在轨可展开天线，计划2021年10月发射入轨。

2020年，国外共进行4次导航卫星发射，成功发射导航卫星4颗。其中俄罗斯2次，成功发射1颗GLONASS-M卫星和1颗GLONASS-K1卫星；美国2次，成功发射GPS-3卫星2颗。

总体来看，美国军用卫星导航系统、技术与能力已经进入新的快速成长期，持续推进GPS现代化计划，加快GPS系统空间星座与地面运行控制系统的更新。2020年美国共发射GPS-3卫星2颗，并已全部投入运行与导航服务。截至2020年底，美国GPS系统在轨并提供导航服务的卫星31颗，其中GPS-2R卫星8颗，GPS-2RM卫星7颗，GPS-2F卫星12颗，GPS-3卫星4颗；使GPS系统空间星座卫星超期服役的状态有所改善。

同时，美军完成了军用M码信号早期使用功能（MCEU）的运行验收，可全面支持M码军用装备的测试，并使M码军用信号具备试运行能力。

GPS-3卫星

俄罗斯2020年发射2颗GLONASS卫星，其中1颗为GLONASS-M卫星，另1颗为GLONASS-K1卫星。俄罗斯航天局宣布将于2025年前完成全部由GLONASS-K系统卫星组成的GLONASS系统空间星座的部署。

GLONASS-K卫星

欧洲2020年未进行导航卫星发射。同时，欧洲已经启动了下一代伽利略系统的发展，首星计划于2024年发射。从目前披露的信息看，除具有第一代伽利略卫星的全部能力外，第二代伽利略卫星将进行如下改进：一是采用灵活的数字化设计；二是在轨重构能力；三是采用新的原子钟；四是卫星重量从第一代伽利略全运行能力卫星733kg增加至2400kg；上述变化预示着与第一代伽利略卫星相比，第二代伽利略卫星将发生重大变化，应给予高度重视与关注。

2020年国外太空安全领域共进行4次发射，成功将4颗卫星送入预定轨道，全年发射活动集中在美国和俄罗斯。

表2  2020年国外太空安全卫星发射活动概览

总体上看，2020年受太空安全领域自身敏感性和新冠病毒肺炎疫情的双重影响，系统部署进度减缓，军用太空态势感知卫星（GSSAP-5/6）等项目已推迟发射至2021年或以远。但以美国为代表的主要航天国家在该领域的技术研发进度并没有减缓，美短期内将重点借助天基反导和在轨服务发展潜在攻击、伪装技术和威胁感知、告警技术等，未来能在需要时快速转化为装备和能力；长期将以高轨为主战场，建立弹性战略体系，全面掌握太空优势，在高轨构建攻防一体装备体系。

2020年，美国成功发射1颗TDO-2太空态势感知技术试验卫星，1型X-37B OTV-6天地往返飞行器和1颗商军两用在轨服务卫星MEV-2。

1.首个业务在轨服务航天器开启在轨延寿服务，系列第2颗卫星成功发射

2020年2月25日，美国诺斯罗普-格鲁门公司（以下简称诺格）研制的任务拓展飞行器-1（MEV-1）成功在坟墓轨道与超期服役的国际通信卫星-901（Intelsat-901）交会对接，开始为其提供5年工作寿命延长服务。2020年8月15日，MEV-2卫星发射升空，将与国际通信卫星公司的Intelsat-10-02卫星在地球同步轨道对接后，提供类似延寿服务。

MEV-1与Intelsat-901交会对接示意图

2.积极开展太空态势感知在轨演示验证任务，探索利用微小卫星执行太空态势感知任务的新技术

2020年3月16日，美国成功发射卫星一颗12U立方体试验型太空态势感知卫星——TDO-2。其用途官方说法为试验轨道碎片跟踪技术，但具体任务和技术细节未对外公开。

3.X-37B天地往返飞行器成功开启第6次轨道试验任务

2020年5月17日，美国从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地成功发射第6次X-37B任务。X-37B OTV-6首次在尾部加装一个专门进行各种试验的服务模块。OTV-6搭载了NASA两个试验项目，包括新型材料样板（评估选定的材料对空间条件的适应），并研究太空环境辐射对种子影响。据专家推测，本次X-37B项目其他试验包括：先进制导、导航和控制，热防护系统、航电设备、高温结构和密封件、先进电推进系统等。

2020年5月22日，俄罗斯发射了第4颗“探测、战场指挥与控制集成式空间系统”（EKS）卫星，即冻土-4（Tundra-4）卫星，加速向实现全球导弹预警能力发展的目标迈进。据报道Tundra/EKS可探测的目标包括弹道导弹、超音速飞行器、战略轰炸机、卫星、轨道碎片和地表火情。卫星的工作谱段有5个，包括紫外光、可见光和三种红外谱段。Tundra/EKS卫星还具备一定的通信能力，例如将信息传输给反导连队或者将指令传输给俄罗斯战略导弹部队以对核打击作出反应。

俄罗斯计划于2022之前发射10颗EKS卫星，与俄罗斯陆基预警雷达共同组成俄罗斯天基预警系统。部署完毕后正式命名为“穹顶”（Kupol）系统。“穹顶”天基预警系统示意图如图所示。

图2 “穹顶”天基预警系统示意图

总体来看，2020年国外未发射军用环境监测卫星。美国军用环境监测卫星进入体系转型发展期，传统高度集成式卫星系统不再继续发展，转而发展单星功能简化的弹性系统。2020年4月20日，美国天军太空和导弹系统中心（SMC）组织了下一代气象卫星-微波（WSF-M）的关键设计评审（CDR），标志弹性化的军用气象卫星进入生产阶段。未来，WSF-M系统、光电红外气象系统（EWS）卫星、光电红外气象系统地球静止轨道卫星（EWSG）、DMSP等系统共同组成美军环境监测大体系。

WSF-M卫星

基于将太空域视为新型作战域的认识，各国持续提升军事航天装备能力，推动航天装备从信息支援转向作战应用，体系层面推动弹性化和防护能力发展，系统层面推动高性能和抗干扰能力发展，应用层面则推动向实战应用发展。

在侦察监视领域，星座卫星将具备自主运行能力，具备星间通信链路实现大容量数据高速传输，每颗卫星均搭载高性能计算机，单星为分布式计算节点，多节点构建网状网实现数据星上分布式计算能力，有望针对时敏目标产生火控级目标指示信息。此外，高分辨率光学成像卫星向轻小型化发展，光学卫星平台稳定性、敏捷性不断提升，工作模式越来越多。SAR卫星领域正朝着高分辨率、高分辨率宽覆盖、双/多基地、多成像模式、小型化组网、高频重访等多个方向发展。军事方面，主要仍以大型SAR卫星为主，骨干系统开始升级换代，侦察监视能力大幅提升。德国“天基雷达侦察系统”（SARah）雷达星座将利用编队飞行控制技术和干涉SAR技术，进一步提升地面动目标探测（GMTI）和数字高程模型测量能力。持续提高广域探测和敏捷成像能力，高分辨率宽幅成像、多模式SAR星座成为发展热点。正在研制高分辨率宽覆盖成像卫星，正在攻关数字波束形成技术，将克服传统SAR的限制，同时具备甚高分辨率和大幅宽，实现高精度广域探测。商业方面，以大规模商业微小SAR卫星星座为主，其所具有的高分辨率、高频重访、干涉测量等多方面的优势能力，已经受到军民商用户的高度关注。

在军事通信中继卫星领域，近年来处于快速变革的阶段，在整个军事航天领域的发展重要性持续提升。一方面，美、欧、俄等主要军事航天国家均在推进其现役系统部署升级与后续型号的延续性发展，如美军包括AEHF系列在内的现役型号部署基本已经完成，正在推动发展以防护能力为核心的下一代卫星通信体系，同时启动WGS-11卫星研制，持续补强其军事宽带通信卫星能力，欧洲各国也在加快研发具备新能力、应对空间安全和对抗形势的新系统，但在新冠疫情影响下，2020年少有动作。另一方面，美国在“黑杰克”（Blackjack）项目和下一代太空体系中均将低轨通信星座作为其重点研究对象和基础，其多功能载荷搭载理念将持续打造新的能力和革新作战应用方式，将对未来通信领域甚至整个军事航天领域发展产生重要影响。日本、印度本年度未发射新卫星。其他国家方面，巴西、以色列、墨西哥、韩国、加拿大、澳大利亚等国家保持平稳发展态势。

为支撑新一代GPS卫星的发展，美国将在轨数字波形生成器、先进的高增益区域增强天线、先进星载原子钟等技术作为影响或决定GPS系统未来全球竞争能力与主导地位的关键技术，相关工作已经在推进中。欧洲也将有效载荷数字化、信号在轨重构等作为其下一代导航卫星的发展重点。从美军新一代GPS系统关键技术与能力的发展角度看，提升卫星导航系统服务性能、导航战与时间战能力、支撑卫星导航系统未来发展的关键技术一般具有前沿性、前瞻性等特征，往往技术难度高、研发周期长等特点。如新型原子钟技术、导航有效载荷数字技术等。

在空间安全领域，美国明确视太空为作战域后，更重视空间进攻理念发展和实战应用，加速在高轨攻防作战战备研究与试验。鉴于当前太空作战理论尚未发展成熟，在美在空间安全领域发展总体采取“开放发展、广泛探索、多研少产”的模式，通过前期大量广泛的概念研究－技术研发－演示验证方式，进行技术验证和积累，必要时快速装备形成能力。在太空态势感知方面，美面向未来轨道战致力于提升太空态势感知能力，为服务空间目标碰撞预警规避和太空攻防，提高应对太空威胁和对抗生存能力，大力发展威胁自主判断和威胁告警能力。其他国家方面，俄罗斯将重点发展天基导弹预警体系，并不定期开展在轨攻防试验与美国进行对抗。欧洲继续围绕在轨服务和空间碎片清除领域发展军民公用安全技术。日本主要依赖美国系统和数据共享协议获得有限安全防护手段，未来将利用“准天顶”导航系统搭载美军空间态势感知载荷进一步强化同盟协作关系发展。短期来看，全球范围内不会出现业务型太空攻防系统部署，主要仍以技术研发和演示验证为主。

在环境监测领域，美国军用气象卫星系统向弹性化发展，摒弃传统集成式卫星发展道路，将光学和微波功能分散到两类卫星上，从而简化卫星设计，并利用军、民、商、盟卫星组成综合型环境监测卫星体系。其他国家将继续提升环境监测卫星能力。