小型卫星技术军用现状与趋势（精选文档）

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　第 1 页共 13 页 小型卫星技术的军用现状与趋势

　目录 前言............................................................................................................................... 2

　1. 本文主要内容及关键词......................................................................................... 2

　2. 小型卫星技术的优点............................................................................................. 3

　2.1. 开发时间更短 ............................................................................................................................................ 3 2.2. 快速更新和技术升级 ............................................................................................................................. 4 2.3. 增加训练机会和流程改进 .................................................................................................................... 4 2.4. 降低成本 ...................................................................................................................................................... 4 2.5. 大规模制造 ................................................................................................................................................. 4 3. 小型卫星的集群与作战能力................................................................................. 4

　3.1. 编队飞行和新能力 .................................................................................................................................. 5 3.2. 大型星座和重访率 .................................................................................................................................. 5 3.3. 卫星的战术使用 ....................................................................................................................................... 5 3.4. 大型星座的韧性 ....................................................................................................................................... 5 3.5. 作战反应空间 ............................................................................................................................................ 6 4. 小型卫星的挑战..................................................................................................... 6

　4.1. 卫星跟踪、飞行安全和空间交通管理 ........................................................................................... 6 4.2. 可探测性、攻击能力和威胁 ............................................................................................................... 7 4.3. 商业能力 ...................................................................................................................................................... 7 5. 美英法军用卫星通信现状..................................................................................... 7

　5.1. 美国卫星通信系统 .................................................................................................................................. 7 5.2. 英国卫星通信系统 .................................................................................................................................. 8 5.3. 法国卫星通信系统 .................................................................................................................................. 9 5.4. 军用卫星通信发展趋势 ......................................................................................................................... 9 5.4.1. 由窄带卫星向宽带卫星发展 .................................................................................................... 9 5.4.2. 卫星小型化 .................................................................................................................................... 10 5.4.3. 由化学推进向电推进发展 ....................................................................................................... 10 6. 商业现状与展望................................................................................................... 10

　6.1. 商业发展 .................................................................................................................................................... 10 6.1.1. 商业遥感 ......................................................................................................................................... 11

　第 2 页共 13 页 6.1.2. 通信 ................................................................................................................................................... 11 6.2. 军事发展 .................................................................................................................................................... 12 6.3. 未来展望 .................................................................................................................................................... 12 参考链接：................................................................................................................. 13

　 前言 2022 年 3 月 4 日，IFRI 发布报告《在轨小型卫星的军事用途》(The Military Use of Small Satellites in Orbit)。报告提出，在过去十年中，在轨小型卫星数量迅速增加，预计未来几年还会继续加速增长。对军方来说，小型卫星的技术能力和经济机会意义重大，但也构成了不可忽视的全新的威胁。报告概述了小型卫星技术的优点、缺点、战略意义，以及目前政府和商业在该领域的做法，并提出了潜在的未来发展趋势。

　1. 本文主要内容及关键词 小型卫星技术的优点：开发时间短(最快几天)；技术更新升级快(1-3 年运行周期)；训练机会增加/流程优化；成本低；可大规模制造(每天 2 颗卫星)。

　第 3 页共 13 页 小型卫星的集群与作战能力：①编队飞行和新能力(美军特别关注合成孔径雷达系统/SAR)；②大型星座和重访率(全域持续覆盖对军事应用至关重要，如作战云和武装部队的数字化)；③卫星的战术使用(地面指挥官可直接请求和接收战场图像，并进行实时决策)；④大型星座和韧性(网络安全是弱点，网络攻击可以瘫痪整个星座)；⑤作战反应空间(增加韧性和通过拒绝来提供威慑)。

　挑战：①难以探测和跟踪轨道上的小卫星/目前缺乏国际空间交通管理系统；②可用于交会对接和迫近操作+反卫星武器；③商业卫星系统抗毁能力差、风险高；且会造成威慑不确定性。

　发展现状与展望：商业遥感与通信现状；军事发展(美国陆军/DARPA/美太空开发署)；未来展望(军商结合是趋势，但需加强规范管理)。

　小型卫星带来的经济机会：开发时间较短、成本较低、可采用流水线方式制造。

　小型卫星应用设想：由数百或数千颗卫星组成的系统，可以提高时间分辨率或重访率，可采用编队飞行。

　军方可以利用商业系统：军方应当利用商业小型卫星，不需要另外开发新系统。既要利用商业产品，也要研究军用的机会。

　军方官员设想：战场图像可以由在地面的指挥官请求和接收，实现实时决策。美国陆军的聚合项目在 2020 年 10 月试验了这种能力。

　2. 小型卫星技术的优点 由于技术创新和关键部件不断小型化，小型卫星能够在许多不同的任务领域提供高质量的数据和服务，包括遥感、通信、位置、导航和授时、在轨交会对接和迫近操作。虽然单个小型卫星的技术能力通常低于同类的大型复杂卫星，但小型卫星的优势也十分明显，具体包括：

　2.1. 开发时间更短 小型卫星通常专注于一种相对功能简单的有效载荷技术或应用，而大型卫星可能携带许多复杂的传感器或有效载荷。尺寸和复杂性的降低使得更快地开发卫星成为可能。一颗独一无二的大型卫星可能需要数年时间来设计和建造，而小型卫星可以在几分之一的时间内开发出来，甚至在某些情况下，只需几

　第 4 页共 13 页 天。缩短开发时间意义重大，包括允许在轨卫星快速更新和增加训练机会。

　2.2. 快速更新和技术升级 由于小型卫星可以快速开发，因此有可能在更短的时间内实现在轨系统的更新。传统的大型卫星设计寿命可能长达 10 年或更长，而小型卫星则不同，通常只运行 1 至 3 年。技术可以在轨道上测试，其知识和经验可以用于未来的设计。快速更新促进了技术在试验中改进提升。鉴于电子和通信技术的迅速发展，将高端技术应用于空间系统意义重大，特别适用于军事应用。

　2.3. 增加训练机会和流程改进 传统空间系统的开发时间很长，工程师或项目经理在其职业生涯中可能只能参与少数卫星项目从设计到运行，这大大限制了学习和应用经验的机会。小型卫星的短开发周期可使空间技术专业人员多次经历完整的设计、开发和操作周期，应用经验教训并改进流程。

　2.4. 降低成本 小型卫星相对简单，开发时间短，通常会降低成本。传统大型卫星通常需要数亿甚至数十亿美元的开发成本，但小型卫星的建造成本仅需数千万美元甚至更低。例如，重达 2500 千克的 MaxarWorldView-4 卫星的建造和发射花了8.5 亿美元，Planet 开发的每颗 Dove 卫星重约 5 千克，成本估计不到 100 万美元。成本的降低在商业可行性和减少政府支出方面具有明显的优势。除预算优势外，小卫星的低成本使得大型星座的开发成为可能，从而带来新的能力和应用。

　2.5. 大规模制造 由于小型卫星通常部署于大型星座中，寿命相对较短，需要快速更新，因此使用高效的流水线式流程批量生产有重要意义。2019 年，空中客车和OneWeb 的合资企业 OneWeb Satellites 开设了一家工厂，将达到每天两颗卫星的制造速度。商业小型卫星的开发与供应形成了正反馈循环，使得小型卫星系统的成本和开发时间进一步降低。

　3. 小型卫星的集群与作战能力

　第 5 页共 13 页 3.1. 编队飞行和新能力 由于成本低、开发时间短，使得开发多颗串联工作的小型卫星成为可能，而编队飞行又创造了新的应用方式。例如，携带不同传感器的多颗卫星可以设计为同时飞越地球的同一地区，从而融合不同类型的数据。其功效可与 A-Train 系列地球观测卫星相媲美，但成本却低得多。

　合成孔径雷达系统(SAR)由于能够在不受光照条件和云层覆盖的情况下收集观测数据而受到军方的特别关注。

　受益于多颗卫星协同的思路，小卫星与更大、更复杂的卫星可结合使用。例如，“合成孔径雷达反射镜”的运行模式为：一颗大型合成孔径雷达卫星被一群小型卫星包围，这些卫星配备有接收器，每个接收器能够探测雷达回波并将它们转发给主卫星。

　3.2. 大型星座和重访率 虽然编队飞行系统通常只包括少数几颗卫星，但是小型卫星亦可用于构建由数百或数千颗卫星组成的更大系统，即巨型星座。其最显著优势是：系统时间分辨率或重访率的提高。在经过地球的一个区域后，卫星通常至少需要几天时间才能再次经过(或再次访问)同一个地点。但随着许多卫星一起工作，这一时间可以大大缩短。

　Planet 在低地球轨道(LEO)上拥有 150 多颗卫星，每天至少可以收集地球上任何位置的图像五次。SpaceX 的 Starlink 星座(约 42000 颗卫星)将能够提供对地球上任何位置的持续互联网访问。这种无处不在的持续覆盖对于军事应用至关重要，如作战云和武装部队的数字化。

　3.3. 卫星的战术使用 拥有许多卫星和快速重访时间的星座为军事用户在战术上使用卫星创造了新的机遇。军事领导人设想有一天，地面指挥官可以直接请求和接收战场图像，并进行实时决策。美国陆军的聚合项目已在 2020 年 10 月试验了这种能力。在演习中，军方领导人利用商业和政府卫星拍摄战场图像，使用通信卫星(包括商业星座)快速传输目标信息，并融合人工智能的新能力，陆军最终将传感器到射手的时间从 20 分钟缩短到 20 秒。

　3.4. 大型星座的韧性

　第 6 页共 13 页 大型卫星群提供了军方特别感兴趣的另一个好处：韧性。美国参谋长联席会议前副主席 Hyten 将军曾将大型精致的军事卫星称为对手的“大而有趣的目标”。相比之下，大量小型卫星使对手的目标选择变得复杂。因为即使失去一颗卫星，星座仍将继续运行。通过这种方式，大型小卫星星座可以通过拒绝提供威慑——如果对手的攻击无法降低星座的能力，那么对手可能选择不会实施...

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