波音公司2015年航天防务领域的开发与拓展

航天 · 2016-11-22 23:53:23

2015年，波音公司航天防务业务亮点主要集中在战略投送力量的巩固与发展、全电推进商业卫星的不断崛起、载人航天任务的承担，以及多项战略合作带来了技术与市场方面的深远意义，相关装备的发展对美国航天防务能力发挥着重大作用，是美国国防建设的战略基石。　　一、火箭发射情况　　波音公司当前研制的正在服役的运载火箭是德尔他－4和2（Delta－4和2），2015年发射次数较少，总共仅为3次，1次是科学观测卫星，2次是军事卫星。

二、航天器情况　　2015年，波音公司研制的航天器主要突破是X－37B进行第4次试飞和在轨交付了世界首颗全电推进卫星并开始工作。　　军用领域　　　　（1）X－37B空天往返飞行器第4次试飞　　2015年5月，波音公司为美国空军实验室与快速反应办公室研制的X－37B进行了第4次试飞，由洛马公司的宇宙神－5发射入轨，轨道高度401～422km。此次搭载的X－37B“轨道试验飞行器”（OTV－4）是第二次X－37B试飞中返回的轨道试验飞行器－2，主要进行霍尔助推器电推进技术试验，收集遥测信息并测算推力值，从而改进“先进极高频”（AEHF）通信卫星的性能。目前，“先进极高频”卫星的霍尔助推器由阿罗杰特·洛克达因公司（Aerojet Rocketdyne）生产，功率4.5kW。此次试验还将进行NASA的100种不同材料在太空暴露200天的试验，包括聚合物、复合材料与涂层等。

即将发射的美国X－37B与宇宙神－5火箭对接　　（2）GPS－2F卫星星座加速部署　　2015年，波音公司第9～11颗GPS－2F卫星发射入轨，并发回信号。入轨后，波音公司还需要用1个月的时间帮助空军在轨检验卫星。波音公司已准备向空军交付第12颗GPS－2F卫星。GPS－2F卫星增加了民用信号，稳健的军用码信号，更好的抗干扰变功率，还包括新的民用L－5信号，为救生等突发事件使用，如航空与运输业。　　同时还取得一项重要突破。波音公司正在开发数字波形发生器，支持美国空军提出的与GPS－3交替的要求。7月，波音公司成功演示了数字格式的GPS－3导航信号，克服了在多信号融合等新要求下对当前GPS模拟载荷的数量限制，使组件更少、质量更轻、成本更低、集成与测试更简化，并可以加入未来新的信道。同时，还验证了普通GPS信号可以在变功率下从不同的代码群中，以数字化形式产生。　　　　（3）宽带全球卫星通信－7卫星军用带宽提升17%　　7月，波音公司第7颗“宽带全球卫星通信”（WGS－7）卫星发射入轨。由于有效载荷进行了升级，为美国与盟国提供的安全通信带宽将比之前的“宽带全球卫星通信”卫星提升17%。　　宽带全球卫星通信－7采用了商业化流程，大大降低了成本，从宽带全球卫星通信－7～10共4颗卫星总共可降低成本1.5亿美元。宽带全球卫星通信－8～10这3颗卫星带宽将会在宽带全球卫星通信－7的基础上再加倍，宽带全球卫星通信－8将于2016年底发射。波音公司向空军交付的“宽带全球卫星通信”卫星共计10颗。

测试中的美国宽带全球卫星通信－7　　商业卫星　　（1）全球首颗全电推进卫星入轨运行　　2015年1月，波音公司生产的全球首发的2颗全电推进卫星——亚洲广播卫星－3A（ABS－3A）与欧洲通信卫星－115西B（Eutelsat－115 West B）均采用全电氙离子推进系统，寿命超过15年，由猎鹰－9v1.1（Falcon－9v1.1）火箭进行双星发射入轨，并开始正式工作。这2颗卫星采用了BSS－702SP小卫星平台，平台从开发到传回在轨信号，一共不到3年时间，是波音公司快速将创新技术向市场转化的成功案例之一。BSS－702SP还是该公司4年内引入的关于卫星的3个新设计之一，其他2个是BSS－702MP与“502凤凰”（502 Phoenix）小卫星平台。

2015年全球首发全电推进欧洲通信卫星－115西B　　亚洲广播卫星－3A是为亚洲广播卫星公司（ABS）研制的，用于拓展该公司在美国、欧洲、中东、非洲地区的通信服务。欧洲通信卫星－115西B是为欧洲通信卫星公司（EUTELSAT）研制的，服务于拉丁美洲、加拿大、阿拉斯加快速增长的数据市场。波音公司正在研制的另一颗全电推进卫星亚洲广播卫星－2A，计划于2016年初用猎鹰－9v1.2（一子级回收）火箭发射。　　BSS－702SP小卫星全电推进平台上的双星垂直放置结构，具备双星发射能力，可大大降低发射成本，波音公司已取得该项技术的专利。　　　　（2）再签2颗全电推进卫星研制合同　　2月与6月，波音公司分别与欧洲卫星公司（SES）、亚洲广播卫星公司签署合同，为他们各研制一颗基于BSS－702SP平台的全电推进卫星欧洲卫星－15、亚洲广播卫星－8。　　欧洲卫星公司位于卢森堡，是BSS－702SP平台的第3个商业客户。欧洲卫星－15卫星是欧洲卫星公司近25年来从波音公司采购的第12颗卫星，也是首颗全电推进卫星，计划于2017年交付。该卫星带有宽光束与高通量有效载荷，功率达到8kW，采用Ku、Ka频段，可为SES航线客户提供空中娱乐节目与WiFi，覆盖整个北美、中美与加勒比地区，将加强欧洲卫星公司在北美政府与航空运输市场占有率。　　亚洲广播卫星－8是波音公司为亚洲广播卫星公司研制的第3颗全电推进卫星，将扩展广播与娱乐服务，覆盖澳大利亚、新西兰、中东、俄罗斯、南亚与东南亚。该卫星上载荷包括C、Ku、Ka频段，可为政府、运输、电信、直接到户（DTH）与乡村宽带等领域提供服务，将于2017年交付，替代亚洲广播卫星－7。　　（3）莫雷洛斯－3卫星服务于墨西哥国家通信　　2015年10月，波音公司为墨西哥政府研制的基于BSS－702HP（高功率）平台的莫雷洛斯－3[Morelos－3，即墨西哥卫星－2（MexSat－2）]通信卫星发射入轨，并纳入“墨西哥卫星”体系中。该卫星在轨控制权已转交给墨西哥政府，由墨西哥电信公司代表国家通信与运输部，通过墨西哥两处卫星控制中心进行管理。波音公司将配合墨西哥政府进行几个月的测试，预计2016年中期全面运行。　　“墨西哥卫星”通信体系将为墨西哥国防、民用、人道主义援助的移动终端提供3G话音与数据服务，范围涉及墨西哥本土与周围水域。波音公司主要负责交付2颗卫星、2套位于墨西哥的地面网络与卫星控制站，以及相关运行网络和用户终端。波音公司制造的第一颗卫星墨西哥卫星－1曾在2015年5月由“质子”（Proton）火箭发射，但由于火箭三子级发动机故障导致任务失败。

组装中的墨西哥卫星－2　　（4）丝波－1卫星拓展亚洲市场　　2015年，波音公司正在研制的丝波－1（Silkwave－1）基于新型BSS－702卫星平台，将拓展亚洲包括中国、印度在内多国市场的移动中用户多媒体通信服务，2018年发射并开始服务。目前，美国纽约广播有限公司（NYBB）正在采购该卫星，该公司在美国运营着12个UHF电视站，计划将功能租用给香港的中国移动多媒体广播控股有限公司（CMMB Vision），进行全套的媒体与信息服务。　　中国移动多媒体广播控股有限公司引领中国移动手持电视技术的标准，将为亚州丝绸之路沿线地区提供前所未有的视频、话音、数据等数字媒体的服务能力。丝波－1卫星最终将替代目前美国纽约广播有限公司在轨运行的“亚洲之星”（AsiaStar）卫星及其L频段频谱，传输能力为原来的100倍，实现移动中用户使用多媒体。　　（5）2颗国际移动卫星－5入轨并验证了军用通信能力　　波音公司研制的国际移动卫星－5F2与5F3（Inmarsat－5F2与5F3）分别于2015年2月和8月由质子－M/微风－M火箭发射入轨并运行。国际移动卫星公司（INMARSAT）通过国际移动卫星－5星座建立的“全球快讯”（Global Xpress）网络将提供首个全球高速Ka频段宽带网络及其商业服务，包括船舶通信与客机乘客飞行中上网、高分辨率视频、话音与数据流等。第4颗国际移动卫星－5目前正在生产，预计2016年交付。　　波音公司还首次测试了“全球快讯”网络的军用Ka频段能力。试验中，在美国国防部多个机构配合下，“全球快讯”网络通过其国际移动卫星－5F2向快速移动的平台以高速率传输数据。使直升机上处理数据速度达到30Mbit/s，远高于现有的能力，且没有信号失真或丢失。试验还验证了“全球快讯”与国防部卫星通信主干网“宽带全球卫星通信”卫星的兼容性，实现了无缝对接。　　空间站任务　　（1）将用“星际客车”执行波音公司首次载人空间站任务　　2014年9月，波音公司获得42亿美元商业载人航天运输合同后，2015年5月，波音公司得到NASA认证，将在2017年使用洛马公司的宇宙神－5火箭发射“星际客车”（Starliner），即乘员空间运输－100（CST－100）飞船，执行“国际空间站”航天员替换任务。这是NASA首次通过与商业公司签署合同并执行此类任务，也是波音公司50年太空飞行历史中的首例此类任务。根据合同，波音公司保证至少2次、最多可能6次的飞行。“星际客车”可以运输超过7名乘客或者乘员与货物共用，至近地轨道的“国际空间站”，也可能是比格罗公司（Bigelow）自建的空间站。12月，波音公司第二次取得NASA载人太空飞行任务认证。

正在与“国际空间站”对接的美国“星际客车”示意图　　为取得NASA的认证工程授权，波音公司在2015年进行一体化设计成熟度验证、飞行器就绪资质试验、飞行软件与控制系统成熟度评审。负责发射的联合发射联盟公司（ULA）完成了航天员出入塔的主体建设，这也是卡拉维拉尔角空军基地41号发射台首次有航天员出入塔。　　　　（2）将继续维护“国际空间站”运行　　9月，波音公司取得NASA价值11.8亿美元合同，继续为“国际空间站”提供工程保障、资源与人力，直到2020年9月30日。NASA开始与其他16个国家分析“国际空间站”能够延续至2020年，并按照合同评估“国际空间站”主结构件延长至2028年的可行性。“国际空间站”于2002年11月2日正式运行。　　三、技术开发与拓展　　新成立开发部　　2015年2月，波音公司开始将重要航天防务开发项目的管理职能集中到一个新的部门——波音公司防务航天事业部（BDS）下属的开发部，并任命了部门总裁，目的是增强生产前的开发效率，打破项目原有的成本曲线，设计出可降低风险、提高经济可承受能力的最佳方案。波音公司首批进入波音公司防务航天事业部的项目有6个，分别为：美国空军KC－46航空加油机、空军总统专机、执行NASA商业载人太空任务的乘员空间运输－100飞船、NASA进行载人深空探测的“航天发射系统”（SLS）、波音公司“502凤凰”平台小卫星与波音公司防务航天事业部在波音777系列商用飞机方面从事的工作。　　成立仿真与技术研究中心　　6月19日，波音公司在阿拉巴马州新建的研究与技术中心（BR&T）开始运营，作为在美国东南部与科研机构协同开发的集中地，主导未来公司远期的仿真与技术创新。　　研究与技术中心有220名工程师、技术人员与管理人员，将进行波音公司宇航产品的仿真分析、系统分析、应用数学、化学、复合材料、金属与陶瓷、推进技术、航电系统与传感器、通信与探测、网络技术、物资与流程、产品标准等研究，设计宇航系统解决方案，从而缩短周期，降低成本，提高质量。　　研究与技术中心建立了全球网络，能整合全球研究人员仿真与技术开发，进行快速协同开发，保持在宇航领域的世界领先。目前，波音公司有11家研究机构与技术中心，分别位于为澳大利亚、巴西、中国、欧洲、印度、俄罗斯，以及美国的阿拉巴马州、加州、密苏里州、南卡罗林那州与华盛顿。　　成立防务数据分析部门　　5月，波音公司防务航天事业部增加了一个数据分析部，为客户提供产品与服务中包含的数据服务，是波音重新定位核心能力的一项重要举措。波音公司为该机构任命的首席数据分析师是曾经的网络与航天事业电子信息方案部的副总裁，现在向波音公司幻影工程部汇报工作。此举与美国奥巴马总统于2015年2月在白宫任命国家首席数据科学家遥相呼应，表明从国家到企业都开始重视数据科学。　　四、战略合作　　2015年3月，波音公司开始在2014年3月新成立的日本软银卫星规划公司占有一定的股份（具体份额未明），联合为日本设计基于卫星的灾难响应通信系统概念。软银卫星规划公司将评估这些概念，并提交至日本总务省。日本软银卫星规划公司将规划卫星通信技术的研发与运营，而波音公司的加入将利用自身优势帮助该公司具备核心技术。波音公司当前为墨西哥政府研制部署的“墨西哥卫星”通信体系，可提供灾难响应等多种服务，2016年全面运行。　　日本软银卫星规划公司是由孙正义于1981年在日本创立并于1994年在日本上市，在全球范围提供移动通信、固定线路通信与互联网服务。2013年，日本软银卫星规划公司收购了美国斯普林特公司（Sprint）78%的股份，用户数量达到1亿，致力于通过IT技术实现全新的生活方式，并使用清洁、安全能源。　　五、总结分析　　继续强化美国战略投送装备头号承包商角色　　　　在美国空军主导下，2015年波音公司的民兵－3导弹试射次数多达5次，并且是在7个月内完成的，这在之前20多年里从未有过。同时，还开始对空军所有的B－52与B－2轰炸机的信息技术设备进行改装，以最快速度增强其通信与操控性能。在美国传统“三位一体”的核威慑能力中，波音公司承担了陆基、空基2个平台的核打击力量建设，同时波音公司正在发展的X－37B飞行器已开始第4次入轨试飞，形成战略威慑的潜力巨大。　　可以看出，一方面美国仍然依赖于原有的陆基、空基核力量，长期保持与改进能力的决心十分坚强；另一方面，波音公司不但稳固了原有国家核力量建设的角色，还有望演化出新的天基力量平台，再加上对空军授予诺格公司远程轰炸机合同的抗议，突显了波音公司在空天战略武器装备领域发展的强劲势头。　　取得了新型航天器技术与应用创新的重要成果　　　　2015年，波音公司在航天器领域取得的最重大的2项突破，一是在轨交付了2颗全电推进的商业卫星，以“一箭双星”的方式成功发射，并且在持续研制全电推进卫星并签署订单合同；二是波音公司的“星际客车”将成为美国航天史上首个执行商业载人航天任务的航天器，同时也创造了波音公司的历史。其他商业卫星优势在于有针对性地抢占了相应的市场。莫雷洛斯－3主要服务于墨西哥国家及周边海域，丝波－1卫星主要服务于亚洲丝绸之路沿线国家，可能与我国卫星应用在“一带一路”上的布局有所冲突，而国际移动卫星－5原本提供商业服务，但美国国防部使其具有了高速的军用移动通信能力，是卫星实现军民两用的重要实践。　　可以看出，波音公司在航天器领域取得的创新及其成果在美国乃至世界航天界都具有重要影响力。航天器的创新涵盖了新动力、新任务、新地域、新功能等多个层次，未来必将创新成果转化为更多的实际应用。　　　　技术开发拓业务，战略合作谋市场　　　　波音公司对新技术、新方案、新业务的谋划2015年仍在持续进行着。波音公司防务航天与安全事业部下设了开发部、数据分析部2个新的职能部门，同时还成立了仿真与技术中心，从而加强了对原有项目方案的重新思考，重视了潜藏在产品与服务中的数据价值，并关注应用数学、金属、网络等技术基础的打造，有利于对波音公司重大工程给予源动力支撑。　　另外，还有一种对波音公司支撑的力量来自于战略合作，从市场占有与技术输出层面大力拓展。2015年波音公司战略合作重点对象是日本软银卫星规划公司、美国2d3感知公司、印度塔塔集团以及波兰军火集团，每一项合作都具有技术与市场的双重意义，且各代表了一类合作模式，分别为入股、收购、合资、合作。波音公司在其中发挥的主要作用是与合作伙伴分享优势技术，提供成熟大型平台，并融合各自拥有的全球市场。　　2015年，波音公司航天与防务业务发展取得了多项重大进展，技术创新成果显著。通过不断突破传统业务，改变旧模式，在全球开展深度合作，波音公司未来将进一步提高全球竞争力。　　上文选自《国际太空》，如有需要请查阅该期刊。

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