美太空军先进极高频卫星AEHF军事通信卫星星座简介

美太空军拥有全球卫星通信（WGS）系统、先进极高频（AEHF）军事通信系统、美海军移动用户目标（MUOS）系统、商业的卫星通信（SATCOM）系统、太空发展局正在发展的低轨太空通信传输层（STL）一起，形成大容量、低延迟、高速率的弹性全球通信能力。

1）AEHF星座介绍

2）卫星介绍

3）化推与电推混合推进技术

4）AEHF发射

   美军现役受保护卫星通信系统（Milstar/AEHF）“军事星”（Milstar）是“军事战略战术中继卫星系统”的简称，它由洛马公司和波音公司联合研制，是一种极高频对地静止轨道军用卫星通信系统。“军事星”目前已研制并发射了两代6颗星，第二代“军事星”仍在使用中。

先进极高频AEHF卫星是美国天军运营的军事通信卫星星座，整个星座由6颗AEHF卫星组成。他们为美国以及美国盟友国家英国、加拿大、荷兰、澳大利亚提供加密安全的通信。AEHF卫星将向前兼容并取代旧的Milstar军事通信卫星系统，AEHF卫星上行波段为44GHz的EHF波段（极高频范围），下行为20GHz的SHF波段（超高频范围）。

AEHF-1卫星在2010年8月14日由宇宙神V 531构型火箭发射，成功进入了275km×50000km、22.1°的超GTO轨道。但是由于常规的化学远地点发动机出现故障，无法实施化学变轨。调查显示，生产过程中遗留在管道上的一块布导致了远地点发动机的燃料管道堵塞。只能采用本来用来姿态控制的小推力发动机12次点火，将近地点高度提高到4700公里。然后使用0.27 N的霍尔电推力器，在9个月的时间里将AEHF-1送入GEO轨道。这次任务的挽救充分证明了电推进技术在GEO卫星轨道转移中的可行性。

2010年8月14日，美国第一颗先进极高频卫星AEHF-1（SV-1空间飞行器1号）发射。8月15日，在启动远地点发动机时，发动机点火几秒后关机，8月17日，地面指令再次让远地点发动机点火，点火几秒后又自动关机。调查发现发动机的一条推进剂管路被堵塞，再次点火有引发爆炸的危险。最后，地面控制人员利用卫星上的单元肼姿控发动机组和霍尔电推进系统，历经14个月才终于使卫星进入预定的地球同步轨道，保证了卫星14年的设计寿命。

AEHF-2卫星2012年5月4日由宇宙神V 531构型发射，经过3个月的变轨抵达预定轨道。

AEHF-3卫星2013年9月18日由宇宙神V 531构型发射。

AEHF-4卫星2018年10月17日由宇宙神V 551构型发射。AEHF-5卫星2019年8月8日由宇宙神V 551构型发射。AEHF-6卫星于2020年3月由宇宙神 V551火箭成功发射。

AEHF卫星的制造商为洛克希德·马丁和诺斯罗普·格鲁门，基于洛马的A2100M平台，诺格主要负责载荷制造，设计寿命14年。发射质量6168kg，入轨质量约4100kg。发射进入GTO轨道后，约需要100天的轨道调整时间才能进入GEO轨道。

AEHF卫星的复合推进系统由远地点发动机、化学姿态控制发动机组和电推进子系统等三个子系统组成，具有组合优势。化学推进系统为双模式推进系统，降低了对氧化剂贮箱的要求，利用高比冲、高推力的双组元远地点发动机，AEHF卫星可实现快速轨道提升和轨道机动等功能；利用低推力、小脉冲冲量的单组元推力器执行姿态控制和位置保持，可实现精确冲量控制。与之前采用电弧推力器的A2100平台的卫星不同，AEHF卫星电推进子系统采用了功能更强大、比冲更高的4.5 kW级双模式霍尔电推进系统，从而减少了AEHF卫星对化学推进剂的需求量，极大地增加了有效载荷。该子系统执行轨道提升和在轨位置保持、位置变动等任务。

电推进系统为4.5 kW级霍尔电推进子系统BPT-4000，在不同工作模式下可以产生168 mN、194 mN、254 mN、294 mN的小推力，比冲在1769~2076 s范围内，开关次数可超过6300次；霍尔推力器包括大推力和大比冲两种工作模式。AEHF-1卫星的4.5kW 级霍尔电推进子系统是迄今为止在空间应用的最大功率的霍尔电推进系统，也是美国继在2006年12月16日发射的Tacsat 2卫星上采用的BHT-200 霍尔电推进系统后在空间应用的第2套国产霍尔电推进系统， 具有双模式工作能力，即在轨道提升期间工作在大推力模式(同时保持较高比冲)，在轨位置保持期间工作在高比冲模式 (同时保持足够推力)。

需要指出的是, AEHF卫星上采用双模式霍尔电推进系统有其重要的技术原因。美国Loral公司在其GEO 卫星平台上采用电推进系统之前，对采用离子电推进系统、电弧推进系统和霍尔电推进系统执行GEO 卫星发射后轨道提升进行了对比研究，结果表明霍尔电推进系统优势最大，其大推力模式时的1600s左右的比冲最接近于1200s左右的最佳比冲，且在GEO 卫星轨道提升方面的运输率 (采用电推进执行 1天轨道提升获得的卫星干质量增益) 比离子电推进系统高30%-40%，因此从Telstars开始，在LS-1300平台上采用了霍尔电推进系统执行在轨位置保持任务，并计划在将来采用霍尔电推进执行轨道提升任务。A2100 平台原先采用 Aerojet 公司的MR-510 电弧推力器执行在轨位置保持和姿态控制任务，这次在AEHF卫星上改用BPT-4000 双模式霍尔电推进系统，是一次重要改进，也说明了霍尔电推进系统的优势。

美国“天军”(U.S. Space Force)是美国空军下属的独立部队，正式成立于2019年12月20日，主要职责是为美国在外太空执行军事任务。它是自1947以来美国空军独立以来成立的第六个军事部门和第一个新出现的部队军种。

AEHF-6是同系列卫星中的最后一颗，主要使命为美国国家领导人、军队和加拿大、荷兰、英国和澳大利亚提供安全、防干扰的语音和数据通信。AEHF系列军用通信卫星由洛克希德·马丁公司研制，是最新一代美国军用通信卫星，采用A2100卫星平台，发射质量约6600千克，入轨质量4100千克，比采用“波音-702”平台的“宽带全球卫星通信”卫星还大10%以上。

    第一代“军事星”分别于1994年2月和1995年11月发射升空，入轨后定位于120°W和4°E的相对静止轨道上。第一代“军事星”重约4.67吨，太阳帆板输出功率为8kW，设计寿命为7年，现已退役。第二代“军事星”以战术通信为主，与第一代“军事星”不同，第二代“军事星”在轨寿命达10年以上，且具有很好的超期服役潜力。由于需要良好的抗干扰通信能力，所以它同时配置了LDR和MDR（中速率通信载荷）有效载荷，并采用调零天线，具有较强的战术通信能力。

     “先进极高频”(AEHF)卫星也称为第三代军事星，用来替换第二代“军事星”(MilstarⅡ)，属于受保护抗干扰通信卫星，其信息传输能力是现役第2代“军事星”的10倍，每颗AEHF卫星价格只有“军事星”的一半，大约5.8亿美元，设计寿命15年，搭载在宇宙神-5号火箭上发射。卫星同样采用洛马公司的A2100平台，其有效载荷总功率6kW，上行链路工作频段44GHz，下行链路工作频段20GHz。AEHF采用现有的Milstar低速数据速率和中速数据速率信号，速度分别为75-2400bit/s和4.8kbit-1.544Mbit/s。它还集成了一个新信号，允许的数据速率高达8.192Mbit/s，通信可覆盖极地地区。

    “先进极高频”(AEHF)通信系统于2010年8月12日发射了第1颗星，随后2012年，2013年和2018年分别发射了一颗，第五颗星由于其运载火箭“宇宙神-5”技术故障推迟到2019年8月后发射，目前尚未完成组网，已发射部分与“军事星”组合运行。

AEHF-4搭载宇宙神-5升空

    同MUOS系统类似，AEHF使用的卫星平台同样采用了电推进系统，包括4台用于轨道转移和位置保持的BPT-4000氖离子霍尔效应推力器——这与以往A2100平台系列采用电弧推进器不同。每个霍尔效应推力器质量7.5kg，尺寸约16cmx22cmx27cm，标称功率4.5kW，标称电压350V，推力约270mN，比冲1950s。

发射预告演示视频

2019年3月，美国空军太空与导弹系统中心（SMC）发布信息征询书，开展“演进战略卫星通信系统”（ESS）地面控制系统（GCS）演示项目研究。