航天工程装备(苏州)有限公司【全新的航天装备发展思路】
美国快速空间响应系统(ORS)2007年开始组建,在成立之初即提出了ORS的三大任务领域:空间力量增强、空间控制和空间支持。在空间力量增强方面ORS系统能够提供快速天基情报、监视与侦察(ISR)和专门通信;在空间控制方面能够快速进行空间态势感知;在空间支持方面能够快速进入空间和进行远程投送。
三大任务领域中尤以天基监视与侦察能力为近期发展重点:作为ORS核心的战术星计划,已经发射并进行试验的战术星-2和战术星-3部属于侦察卫星,2011年6月发射的第一颗业务卫星一ORS-1也是战术成像侦察卫星。美国军方期望通过ORS计划,发展一种战场指挥官能直接控制、具有提供近实时监视与侦察能力的系统。尽管发射了第一颗业务卫星,但ORS总体上仍处于演示验证阶段,其发展过程中产生了值得借鉴的新思路,也存在着挑战。
军、民共参与
ORS计划是由美国军方倡导和发起的,目前有多个军、民机构参与到其中。除ORS办公室外,还包括美国航宇局(NASA)、国家侦察办公室(NRO)、国防高级研究计划局(DARPA)、空军研究实验室(AFRL)、海军研究实验室和国防部快速能力办公室(RCO)等。众多机构分工协作,形成了四个方面的研发重点。
一是空军、海军研制并进行战术星试验:空军已经研制并开展了战术星-2和战术星-3试验并计划研制战术星-5。海军则牵头研制了战术星-1(战术星-1也是一颗侦察卫星,因发射该星的火箭出现问题最终没有发射入轨进行试验)和战术星-4,2011年9月27日,战术星-4成功发射入轨。此外,空军还牵头研制了ORS-1卫星并在即插即用卫星方面进行了深入研究。二是NASA协助ORS办公室开展ORS规划、采办和运行方面的研究:NASA将在自2010年开始的5年内投入5亿美元,开展“快速响应空间工程(RRSW)”和模块化飞行器的研究,“快速响应空间工程”旨在确保国防部能够快速进入空间,研究内容包括任务协调、设计、开发、采办、在轨支持、地面系统支持等。三是国防高级研究计划局和NASA共同开展F6分离模块航天器的研制:国防高级研究计划局作为F6项目的倡导者,在2011年授出了三份F6合同,NASA授出了两份研究合同开展有关分离模块航天器技术的研究。四是海军研究实验室和国防部快速能力办公室在X-37B轨道验证飞行器方面的工作:海军研究实验室和国防部快速能力办公室主要负责管理X-37B轨道验证飞行器试验,X-37B作为一种具有灵活在轨侦察潜力的飞行器,其军事用途引起了国内外航天领域的广泛关注。
NASA在ORS方面的投入力度与空军ORS的年度专项预算相当,为每年一亿美元左右,是推动美国ORS发展的重要力量。此外,国防高级研究计划局、空军研究实验室等单位也都有对ORS项目的投资。总体来看,美国已经形成了军民结合,共同推动ORS发展的模式。
初步获得运行经验
美国空军航天司令部(AFSPC)第14航空队第50空间联队第一空间运行中队(SOPS)负责战术星-3和ORS-1卫星的业务运行并已初步获得一些经验。
小型采办团队和任务计划制定
业务运行前通过小型采办团队确定需求:与运行传统卫星不同的是,第一空间运行中队起初并没有运行ORS卫星的指导性文件可以参照,其主要做法包括:在战术星-3试验阶段任务完成前,来自第一空间运行中队、空间研究和试验处(SDTD)的人员以及选定的空间运行专家组成了小型采办团队。该团队的职责是使ORS系统满足运行需求。
业务运行中第一空间运行中队负责任务计划制定:战术星-3试验阶段的任务于2010年6月10日完成,根据美国空军航天司令部的指示,卫星的控制权从空间研究和试验处被移交给第一空间运行中队。该中队采取的方式是掌握战术星一3的任务计划制定权限,而将遥测、跟踪和指挥(TT&C)操作仍交由空间研究和试验处执行。在确定了战术星一3任务计划后,第一空间运行中队的学科问题专家到战术星-3的研制牵头单位空军研究实验室和国家航空和空间情报中心(NASIC)获取有关卫星方面的关键数据。且从2009年8月起,第一空间运行中队已经与空间研究和试验处进行了多次交流沟通,以提高空间研究和试验处操作人员执行任务计划、利用战术星-3为作战人员提供支持的能力。通过这一过程,第一空间运行中队修改了20余项战术星一3的任务操作程序,为任务计划的制定提供了明确指导。
良好合作和新的思维模式
部门间良好的合作是执行ORS卫星运行任务的重要保证。第一空间运行中队在运行战术星一3的过程中和准备运行ORS-1卫星的计划中,涉及了多个部门,包括空间研究和试验处、空军研究实验室和国家航空和空间情报中心等,正是这些部门之间的通力合作为战术星-3的业务运行提供了保证,使其向位于弗罗里达迈阿密军事基地的联合作战司令部提供了30余次数据收集服务,支持了美国军方在加勒比、中美、南美的军事行动。
新的思维模式是执行ORS卫星运行任务的前提。为了快速进行卫星系统的采办、部署和应用,需要有新的思维模式,转变运行传统卫星的固有思路,新思路中要更多地思考“原来是怎样做的”和“能够怎样快速完成”的问题。特别是要将运行中各个环节的不同意见放在一边,而为及时满足作战人员的需求尽快达成共识。
面临挑战
2010年,美国兰德公司发布了专题报告,认为ORS已经对美国国家安全空间(NSS)的发展产生了全面且积极的影响,同时分析了实现ORS三个响应等级面临的非技术挑战。2007年,美国防部在ORS计划中提出了ORS系统的三个响应等级:等级1要求在数分钟到数小时内获得解决方案;等级2要求在数天到数周内获得解决方案;等级3要求在数月到一年内获得解决方案。
政策滞后性和系统有限互用性的制约
获得响应等级1能力的解决方案是使用现有的在轨系统满足联合力量指挥官的需求,包括使用美国国家安全空间相关系统、盟国空间系统和商业公司的空间系统,目前限制获得等级1能力的因素一是与盟国国际合作政策的滞后,二是美国军方限制与非美国国家安全空间系统之间的互用互通。
