智庫觀察 | 洛馬公司2017年航天發展研究

新聞 02-06

原標題：智庫觀察 | 洛馬公司2017年航天發展研究

作者 | 張京男（中國航天系統科學與工程研究院）

本文為《全球三大宇航防務公司2017年航天發展研究》之（一），發表於《衛星與網路》雜誌2018年1&2月刊

2017年，洛馬公司（LM）航天的發展重點是軍用衛星、深空探測、戰略導彈和運載火箭，與以往基本相同，完成了一系列重大工程，對美國航天與國防起到了不可替代的作用。

運載火箭與戰略導彈

宇宙神－5運載火箭成功完成6次發射

2017年，宇宙神－5（Atlas－5）火箭在1月21日發射了美國空軍第3顆「天基紅外系統」（SBIRS）衛星；3月1日，「一箭雙星」發射了美國海軍入侵者－12A和12B（Intruder－12A和12B）電子間諜衛星；4月18日，發射了進行「國際空間站」運輸的第7艘「天鵝座」（Cygnus）貨運飛船及搭載衛星；8月18日，發射了美國國家航空航天局（NASA）的跟蹤與數據中繼衛星－13（TDRS－13）；9月24日，發射了美國國家偵察局（NRO）軍號-後繼星－2－2（Trumpet-F/O－2－2）情報衛星；10月15日，發射了美國國家偵察局類星體－21（Quasar－21）絕密間諜衛星。全年未參與商業發射。

宇宙神－5發射第3顆SBIRS衛星

連射4枚「三叉戟」2－D5戰略導彈

2017年，洛馬公司研製的「三叉戟」2－D5戰略導彈僅執行了一輪試射，且連射4枚。2月14日，美國海軍在加利福尼亞州海岸用俄亥俄級核潛艇成功試射了2枚「三叉戟」2－D5戰略導彈。緊接著在16日之前，同樣是用俄亥俄級核潛艇再度成功試射2枚該導彈。美國官方並未評論此試驗，洛馬公司也未透露更多信息，目前，美國的「三叉戟」2－D5戰略導彈已連續成功發射165次。

通信衛星

「移動用戶目標系統」星座建成

移動用戶目標系統－5（MUOS－5）衛星於2016年發射，2017年1月19日完成在軌測試，11月16日衛星控制權移交給美國海軍衛星運行中心。MUOS－5作為備用星，入軌後建成了完整的軍用通信網路星座，向美軍提供安全的、超視距通信，採用超高頻無線電。目前，美國55000個在用的無線電終端可進行升級與MUOS星座兼容，大部分僅為軟體升級。當完全用於作戰後，MUOS將為用戶提供以往10倍的通信能力。

SBIRS星座第3顆入軌

2017年1月10日，第3顆「天基紅外系統-地球靜止軌道」（SBIRS GEO）衛星封裝，該衛星將由C－5銀河運輸機運往空軍基地發射。

第三顆SBIRS衛星準備發射

2017年1月21日，美國空軍第3顆SBIRS衛星由宇宙神－5火箭成功發射，37min後與地面開始正常通信。SBIRS GEO－1和2衛星分別於2011年和2013年發射。2017年3月，洛馬公司第3顆SBIRS衛星發回首張影像。

第4顆SBIRS衛星（GEO Flight－4）完成了最後的集成和試驗，計劃2018年發射，SBIRS GEO－5和6衛星目前正在生產中，基於改裝後的A2100平台（即M－A2100），從而降低成本和周期。該平台研發無軍方合同支持，洛馬公司作為主承包商，諾格公司（Northrop Grumman）作為載荷承包商，雙方合作完成。

GPS－3星座首星待發射

（1）首顆GPS－3衛星進入可發射階段

2017年10月10日，美國空軍宣布洛馬公司研製的首顆GPS－3衛星SV01進入可發射狀態，計劃於2018年發射，其中的新型民用信道將為未來商用和民用用戶提供全球服務功能。

（2）第2顆GPS－3衛星環境與聲學試驗

2017年，第2顆GPS－3衛星SV02組裝後完成熱真空環境試驗。在0大氣壓下進行極冷極熱試驗；衛星全系統進行聲學環境試驗，試驗艙中聲音達到140dB，雜訊與飛機在航母上起降相近，這種聲音足夠使未連接堅固的部件鬆動。該衛星目前正在全速生產組裝，計劃2018年早期向美國空軍在軌交付。

第2顆GPS－3衛星進行聲學試驗和環境試驗

（3）第3～10顆GPS－3衛星加緊研製

第3顆GPS－3衛星（SV03）接受了供應商哈里斯公司（Harris）提供的導航載荷並在11月完成裝配。第4顆GPS－3衛星有效載荷年底裝配。剩餘6顆衛星（SV05～SV10）的組件，正在陸續從來自29個州的250個供應商運來，大部分部件和材料已到位，正在加緊生產。

洛馬公司10顆GPS－3衛星均在位於丹佛的GPS－3衛星工廠中生產，對衛星生產最大的改進是加入虛擬現實（VR）環境從而最大化生產效率，洛馬公司曾為該工廠投資了1.28億美元，於2011年啟用。

「先進極高頻」衛星使用3D列印件

2017年4月，在研的第6顆「先進極高頻」（AEHF）衛星——AEHF－6上攜帶的一個遠程介面單元組件，即鋁製電器殼體用於容納電路，由3D列印而成。採用「激光粉末平台融化」（Laser Powder Bed Fusion）技術，用激光將鋁粉融化，並層層增加生成組件，製造周期從原來的6個月縮減為1.5個月，組裝周期從12小時縮減為3小時。

這是首次在洛馬公司軍用衛星上驗證3D列印件，這種鋁製電器殼體將成為後續衛星組件3D列印的典範。目前，第4顆、第5顆AEHF衛星將在2018年發射，第6顆AEHF衛星在2019年發射。

改進型A2100及其他新衛星平台

（1）推出新衛星產品系列

2017年9月19日，洛馬公司在空軍協會航空航天網路大會上公布了新的衛星平台系列，覆蓋了地面站、有效載荷、軟體應用等幾乎所有太空任務。

洛馬公司新衛星產品系列

1）LM－50系列：為納米衛星提供靈活的尺寸和功率選擇，源於納米衛星製造商「人族軌道」公司（Terran Orbital）技術。

2）LM－400系列：屬於小衛星平台的升級版，動力比以往更強大，可在近地軌道、地球靜止軌道和星際間飛行，3D列印技術的引入將從訂購到在軌交付的時間縮短至2年以內。

3）LM－1000系列：中型衛星最新平台，與LM－2100平台通用性較高，從而降低了成本，提供較高的載荷功率，如用於遙感，也用於多類型軌道和星際任務。

4）LM－2100系列：改裝後的A2100平台的新名字，即M－A2100，共有26處改進，功率更大。

洛馬公司投資了3億美元徹底更新所有衛星平台方案，從納米衛星到高功率衛星，將不同系列衛星的核心組件保持著最大的通用性，共同面向軍用、民用和商業市場。目前共享的衛星組件約有280個，實現了研製周期更短、成本更低、平台功率更強大，同時軟體系統實現了靈活可快速重配置。

（2）完成首顆M－A2100平台衛星系統集成

2017年8月10日，通過模塊化組件精確匹配，完成了首顆M－A2100平台衛星的組裝，即希臘衛星－4/沙烏地阿拉伯地球靜止軌道衛星－1（HellasSat－4/SaudiGeoSat－1）。該星預計在2018年第三季度發射。目前，洛馬公司合同上尚有5顆M－A2100平台衛星正在研製，客戶面向全球。

首個M－A2100平台衛星推進系統，化學推進和電推進混合

HellasSat－4/SaudiGeoSat－1通信衛星為中東、非洲和歐洲地區提供電視、互聯網、電話、安全通信等服務，該衛星計劃2018年發射。目前，洛馬公司在為全球範圍用戶建造5顆M－A2100平台衛星。

HellasSat－4/SaudiGeoSat－1通信衛星進入總裝廠

HellasSat－4/SaudiGeoSat－1通信衛星正在運輸

（3）投資納米衛星

2017年，洛馬公司宣布啟動一項戰略投資，即對「人族軌道」公司（Terran Orbital）股權進行現金和非現金投資。該公司專長於納米衛星設計、研發、製造、試驗和發射，客戶群包含民用、軍用、商業和私享客戶。之前，雙方曾合作美國國防部、NASA的項目，此次投資後將同時促進雙方技術與客戶群的高度融合。

2016年，洛馬公司加大力度進行遠期戰略投資。2017年，投資重點聚集於技術早期公司，包括自主系統與機器人、網路安全、人工智慧、先進電子與感測器技術。

深空探索

發布「火星營地」計劃細節

洛馬公司「火星營地」概念圖

2017年9月28日，洛馬公司發布了「火星營地」（Mars Base Camp）概念的最新細節，將與NASA月球「深空之門」（Deep Space Gateway）方案和火星表面著陸器計劃共同發展。

「火星營地」在火星軌道部署前，會在環月球軌道部署「深空之門」，讓航天員在其中生活工作幾個月，適應遠離地球的狀態，測試居住室、氣閘、太陽能電推進、表面機器人工作，以及著陸器等。「火星營地」目標是10年內將人類送往火星，在火星軌道建立前哨基地，科學家和航天員可以在此進行實時的火星觀測。

將建造全尺寸地月間棲息地原型機

2017年7月，洛馬公司開始改裝太空梭使用的貨艙，為NASA建造深空居住全尺寸原型機，即「下一代太空技術探索夥伴關係」第二階段（NextSTEP－2）原型機，驗證航天員如何在NASA「深空之門」居住和工作。

地月間棲息地NextSTEP－2原型機概念圖

在NASA授予洛馬公司第2階段合同中，要求洛馬公司與NASA共同識別「深空之門」關鍵系統需求。在第1階段的概念研究基礎上，主要致力於快速原型機研製、虛擬現實與增強現實、概念優化與風險降低，工作持續18個月。

全尺寸原型機將通過改裝艙段建造，該艙曾是太空梭有效載荷艙，執行過空間站任務。

「深空之門」項目將基於「獵戶座」（Orion）飛船載人系統實現有人居住環境，基於「朱諾」和「火星大氣與揮發物演變」（MAVEN）等深空探測器實現無人居住環境。「深空之門」也可能會幾個月無人居住，因此必須有機器人的自主工作能力，實現自主化，或者說這是可用於人類居住的「飛船機器人」。

將建造「露西」探測器研究木星軌道上的「特洛伊」小行星

2017年1月5日，洛馬公司被NASA選中設計、建造並運控航天器，執行NASA最新一項「發現計劃」任務——「露西」（Lucy）探測器任務。「露西」探測器計劃於2021年發射，預計到達第一顆小行星的時間是2025年。2027－2033年，「露西」探測器將探測6顆木星的「特洛伊」小行星。這些小行星由於木星的萬有引力，而隨木星一起在太陽軌道飛行，它們記錄了太陽系更早時期的信息。「露西」探測器將研究這些小行星的地理情況、表面成份、主體物理屬性等。

「露西」探測器是目前為止洛馬公司參與的第7項NASA「發現計劃」任務，由美國西南研究院（SwRI）牽頭，NASA管理，研製費用最多為4.5億美元，設計方案來自目前正在飛往一顆近地小行星的「奧西里斯-雷克斯」（OSIRIS-Rex）探測器。

首次對「獵戶座」飛船加電測試

2017年8月22日，「獵戶座」飛船在美國佛州肯尼迪航天中心首次加電，未來將進一步完成飛船所有分系統組裝，並執行全功能測試，確保能夠進入全面環境測試階段。

導彈防禦

遠程識別雷達項目完成初始設計評審

2017年4月20日，美國導彈防禦局（MDA）授予合同18個月後，洛馬公司開發的遠程識別雷達（LRDR）技術成熟度（TRL）達到6，製造成熟度（MRL）達到6，從而通過了初始設計評審（PDR）。2017年末，TRL將達到7，可以轉入製造階段。LRDR是美國導彈防禦局彈道導彈防禦系統的重要組成部分，用於捕獲、跟蹤、識別、鎖定和攔截目標彈道導彈。

遠程識別雷達概念圖

與洛馬公司「太空籬笆」（Space Fence）雷達系統相似，LRDR系統是高功率S頻段雷達，加入了固體氮化鎵（GaN）組件，可遠距離識別威脅，還採用開放式設計，可加入來自於小公司、試驗室和政府的演算法，打造先進的識別能力。

「宙斯盾」防禦系統

（1）澳大利亞正式加入「宙斯盾」系統國際梯隊

2017年3月13日，洛馬公司與美澳聯合組建的空戰驅逐艦聯盟（Air Warfare Destroyer，AWD）完成了為期5周的澳大利亞最新的裝備「宙斯盾」（Aegis）系統的HMAS Hobart級驅逐艦海上評審試驗，意味著洛馬公司與美國海軍成功向澳大利亞交付了該艦艇，也意味著澳大利亞正式加入「宙斯盾」國際梯隊。HMAS Hobart是第107艘「宙斯盾」驅逐艦，澳大利亞是繼美國、日本、西班牙、挪威、韓國之後第6個具有「宙斯盾」艦防禦能力的國家。

（2）試驗中成功攔截中程彈道導彈

2017年8月30日，在美國海軍支持下，沿夏威夷海岸線，MDA和洛馬公司用「宙斯盾」艦進行了代號為飛行試驗標準導彈－27 E2（FTM－27 E2)的試驗，發射兩枚SM－6 Dual I導彈，成功攔截了一枚中程彈道導彈目標彈。此次試驗也是使用「宙斯盾」基線9.1（BMD 5.0CU）系統第7次成功攔截試驗，第3次基於「宙斯盾」基線9.1成功使用SM－6進行彈道導彈進行攔截試驗。

「宙斯盾」艦防禦系統發射導彈攔截中程彈道導彈

（3）在北約（NATO）演習中成功完成一系列防空與導彈防禦

2017年9月24日－10月17日，美國導彈防禦局（MDA）在洛馬公司的協助下，在北大西洋公約組織（NATO，簡稱北約）的「無畏之盾」（FS－17）演習中，使用「宙斯盾」作戰系統完成了大西洋上空一系列彈道導彈防禦試驗。8個國家的海軍參與此次演習。「無畏之盾」演習目標在於驗證使用北約指控和數據鏈體系進行一體化防空與導彈防禦作戰的協同效能。

演習中的「宙斯盾」艦

在一次交火中，BMD 4.0.3「宙斯盾」作戰系統在美國艦艇上發射一枚SM－3 Blk IB導彈，攔截了一枚飛行中的近程彈道導彈目標，遙測跟蹤數據來自西班牙F－100級艦艇。同時，另一艘美國艦艇利用宙斯盾Baseline 9.C1系統發射多枚SM－2導彈攔截了多枚巡航導彈目標，同時還跟蹤了前一枚短程彈道導彈目標。

另一次交火，BMD 4.0.3「宙斯盾」作戰系統在美國艦艇上發射了SM－3 Blk IB導彈，成功攔截了一枚中程彈道導彈。

總結分析

運載火箭與潛射戰略導彈持續穩定為軍方服務，但火箭商業化能力不足

「三叉戟」2－D5戰略導彈順利完成每年例行試射，進一步鞏固潛艇核威懾力量。與以往不同的是，發射比較集中，4枚導彈在2天左右時間裡分2次發射完畢，且官方迴避評論。宇宙神－5火箭基本都用於發射軍方高密級核心衛星，由於該火箭高成本、高可靠性，預計未來只能發射大型軍用衛星，而在成本、市場、周期等商業化方面幾乎沒有優勢。

加速研製、部署並升級美核心軍用衛星及相關設備設施，未來天基應用能力將顯著增強

洛馬公司四大軍用衛星星座研製部署進展順利：MUOS星座5顆衛星部署完畢，進度較快，大幅提升了軍用通信能力；SBIRS星座部署過半，共6顆衛星，將加強導彈預警能力，探測功能強大；10顆GPS－3衛星也都在生產線上，首顆衛星已處於封存狀態；AEHF星座已完成50%，剩餘3顆的最後一顆首次加入了3D列印組件，預計未來還會有更多3D列印組件用在軍用衛星上。

洛馬公司正在幫助美國軍方大幅提升通信、紅外探測、導航定位能力，未來這些性能的提升都在3～10倍之間，將組成更為強大的美國天基軍事力量。同時，為了提高衛星生產的智能化水平，洛馬公司投資3.5億美元巨資建設「未來工廠」，可見該公司未來航天發展重點將更多聚集於大型衛星的設計製造與創新。

深空探測聚集在火星和月球軌道駐留，並開發大型系統

多年來，洛馬公司都是美國深空探測的主力工業力量，外星探測飛船有著堅實的繼承優勢。地月間棲息地和「火星營地」都將實現進入並駐留於外星軌道，再加上多年發展而未用的「獵戶座」飛船，未來將助力NASA完成深空探測方案與工程的優化和創新。

大氣層外導彈防禦能力進一步提升並趨於成熟

洛馬公司研製的「宙斯盾」艦上防禦系統近年來不斷進行試射，驗證其可靠性，2017年完成一次試射和一次大規模演習作戰，均取得成功。可以看出，「宙斯盾」防禦系統不僅升級攔截導彈性能，還驗證聯合作戰中的探測與友軍交互能力，擴大「宙斯盾」防禦聯盟將其裝備於澳大利亞軍力。艦載「宙斯盾」防禦力量可以探測攔截大氣層外彈道導彈，目前在東南亞地區已形成規模力量，未來洛馬公司的研發製造能力將極大地促進其在此區域不斷壯大。

衛網君

本周將陸續推出

《波音公司2017年航天發展研究》

《空客公司2017年航天發展研究》

敬請期待！

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編輯：楊艷、朝暉、林紫、娜娜

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