洛马公司2018年航天发展研究 | 全球三大宇航防务公司（三）
卫星与网络2019 01 23所谓不败，不过是努力到极致作者 | 张京男，祝彬，郝雅楠2018年，洛马公司核心业务全面发展且前景较好。以GPS为代表的多项重大卫星系统研制成果非常显著，火箭与战略导弹任务饱满且成功，其航天系统事业部还争取到高超声速武器巨额研制合同，深空探测和其它战略合作意义重大。一、火箭与战略导弹2018年3月26日，2枚三叉戟2-D5潜射战略导弹连续试射，从加州南部海岸的一艘俄亥俄级核潜艇上发射，并取得成功，从而检验了人员和武器装备的准备状态，连续成功的次数达到167次。此两枚导弹经过延寿改装，升级了电子器件和航空电子设备分系统，使导弹服役延长至2040年。此次试射被命名为“演示与全面评估的作战28”（DASO-28）。2018年洛马公司火箭发射任务表时间火箭发射任务1月20日宇宙神5（411）发射洛马公司为美国空军研制的第4颗天基红外卫星SBIRS-GEO-4。3月1日宇宙神5（541）发射洛马公司为美国国家海洋与大气管理局（NOAA）研制的气象卫星GOES 17（GOES S）。4月14日宇宙神5（551）发射美国空军太空与导弹系统中心军用卫星通信部的CBAS军用通信卫星、原轨道ATK公司为美国空军研究实验室（AFRL）研制的EAGLE验证系统，以及AFRL的3颗小型实验星。5月5日宇宙神5（401）发射洛马公司为NASA研制的“洞察号”火星着陆器，以及NASA JPL随同开展火星数据中继实验的2颗立方星MarCO A、MarCO B（瓦力和艾娃）。10月17日宇宙神5（551）发射洛马公司为美国空军研制的第4颗先进极高频卫星AEHF-4。4月18日，空军授予洛马公司一项9.28亿美元合同，开发一种速度超过5马赫的导弹以实现有效突防。此合同为不限定交付/不限定数量，洛马公司将研制空射型的高超声速常规打击武器（HCSW），后续会与空军最终确认系统需求。该合同经费覆盖实现武器系统早期作战能力的整个设计、生产与试验环节，目标就是快速研制和武器部署。洛马公司也将动用公司所有的设计、研制、生产、集成、测试领域的专家完成此任务。二、卫星系统制造1GPS-3卫星① 首颗GPS-3卫星2018年12月23日，洛马公司为空军研制的首颗GPS-3卫星成功从卡角空军基地发射，飞向2.2万公里高度轨道，并在发射119分钟后由空军与洛马公司共同宣布，获取卫星控制信号与火箭分离，开始与洛马公司位于丹佛工厂的发射与检测中心之间收发指令。随后，该星会转交给空军的作战控制部门。
GPS-3卫星系列比以往的GPS卫星精度提高了3倍，抗干扰能力提高了8倍，在轨服役寿命提高25%达到15年，其携带的特有的L1C民用信道可与其他国际上的导航卫星星座兼容，从而提高民用、商用的服务能力。空军以意大利的探险家亚美瑞格·韦斯普奇的名字将这颗卫星命名为“Vespucci”，在这之前，美国在轨的GPS卫星共有31颗。GPS-3卫星在洛马公司价值1.28亿美元的GPS-3卫星工厂中研制，目前空军共预订了12颗，第11颗和第12颗卫星合同是2018年9月由空军授予的，价值14亿美元。
② 第2颗星待命发射8月21日，空军宣布第2颗GPS-3卫星进入待命发射状态，将于2019年发射，目前已完成所有测试，在洛马公司工厂中的洁净室存放。预计第3颗星将在2019年进入待命状态。洛马公司其余的GPS-3卫星也都在全速生产中。6月，第3颗星完成热真空试验，5月，第4颗星准备进入环境测试阶段。当前，所有GPS-3卫星的部件与原料已到齐90%。
③ 获得22颗GPS-3F卫星研制合同4月17日，洛马公司向空军提交GPS-3F卫星（GPS-3星座的后继星）计划建议书，建议研制生产22颗GPS-3F。9月，空军授予洛马公司价值72亿美元的22颗GPS-3F（后继星）的研制合同。此次建议书要增加以下新能力。✔ 强调区域军事保护能力，增强战场抗干扰能力，确保美军及盟军不会在敌对环境下被拒止访问GPS。✔ 卫星拥有全数字化导航载荷，这在GPS-3星座中只占70%。✔ 卫星拥有一个激光反射器阵列，通过地基激光的高精度，使卫星在轨的定位更加精准，从而增强卫星导航信号。✔ 美国政府将为每颗星提供一个新的寄宿型的搜救载荷，便于在第一时间探测并响应紧急信号。④ 升级当前GPS星座的指控体系4月，空军通过了洛马公司MCEU合同的关键设计，允许洛马公司开发软件将M代码升级用于AEP OCS（体系演化计划，作战控制系统）。2016年和2017年，洛马公司分别获得GPS-3紧急运行（COps）合同和M代码早期使用（MCEU）合同，升级当前GPS星座的指控体系，从而过渡至正在开发中的下一代运行控制系统（OCX）模块1。Cops项目将于2019年5月交付，MCEU将于2020年1月交付。2SBIRS卫星及后续OPIR卫星2018年1月19日，洛马公司为空军研制的第4颗SBIRS卫星成功发射，并在发射37分钟后向空军第460太空联队正常返回信号。在美国巴克利空军基地，新的SBIRS地面控制系统也由洛马公司设计，是整个SBIRS星座的神经中枢，将获取卫星大量红外探测数据。卫星使用液体远地点发动机爬升到GEO，随后展开太阳能电池板和天线，与前3颗SBIRS卫星组成可覆盖全球的基本星座。洛马公司是SBIRS卫星项目的主承包商，而诺格是有效载荷的集成商。该卫星在洛马公司位于加州森尼维尔的工厂制造。
2月，美国空军第4颗SBIRS卫星传回了首张影像，被称为“第一道光”，当时该星在轨道上启动了所有的传感器。洛马公司在2014年拿到了研制SBIRS-5和SBIRS-6卫星的价值18.6亿美元的合同，目前正在全速研制中。8月14日，空军将下一代OPIR项目主合同作为一项“快速采购”项目授予洛马公司，要求60个月内交付首颗GEO卫星，9月28日，洛马公司选择了雷神公司与诺格公司和鲍尔宇航公司的团队竞争载荷合同，该载荷竞争也是OPIR模块0导弹预警卫星系统（GEO卫星）的第1阶段合同。2020年完成关键设计评审（CDR）后会选定其中一家载荷供应商。相比于SBIRS，下一代OPIR改进了导弹预警能力，并提高了生存力和灵活性。3AEHF卫星洛马公司制造的第4颗AEHF卫星于2018年9月26日封装至整流罩内，10月17日，搭载宇宙神5-551火箭发射入轨，并捕获卫星信号。该星将为陆、海、空平台提供战略指挥与战术作战应用，包括实时视频、作战地图、目标数据。目前已有4颗在轨，形成完整的静地卫星环，实现全球覆盖。该星还可服务于加拿大、荷兰、英国等。目前洛马公司正在研制第5、第6颗AEHF卫星。美国空军太空与导弹系统中心的军星通信系统部与洛马公司联合开展此项目。
第5颗AEHF卫星在5月21日完成发射环境测试，并开始了系统级测试，计划2019年交付空军。AEHF-5卫星进行了39天的热真空室（TVAC）环境测试，在0气压下承受了极端的寒冷与热环境，还进行了声学测试，承受剧响的低频声波模拟火箭起飞时的加速过程环境。
4商业及民用卫星2018年2月20日，洛马公司完成了阿拉伯卫星组织（Arabsat）的Arabsat-6A卫星组装，并存放在“可移动式的洁净室”中运往公司的加州森尼维尔工厂进行全面测试，包括真空状态下的极热极冷和声学测试，确保下一步能顺利入轨。该卫星为中东、非洲和欧洲提供TV、互联网与移动通信服务，属于Arabsat 6G双星计划之一（另一颗是Hellas Sat 4/SaudiGeoSat-1，已在2017年11月被运到加州森尼维尔工厂），这也是洛马公司第2颗用现代化改装的LM2100平台建造的卫星。这两颗星是洛马公司研制的最先进通信卫星，LM2100平台比改装前重量减轻30%，电能提高50%，并升级了软件和改善了推进效率。
3月7日，洛马公司为日本卫星运营商SKY Perfect JSAT Corporation（SJC）生产的一颗新商业卫星JCSAT-17，开始进入总装及测试阶段。该卫星基于洛马公司最新的LM2100平台。该平台首次用于移动卫星服务，为日本及周边区域提供宽带通信服务，载荷主要含有S波段转发器，还包括C、Ku波段，其处理器可调整带宽用于需求地。JCSAT-17卫星是洛马公司为SJC公司研制的第8颗卫星，计划于2019年用阿里安5火箭发射。
3月1日，洛马公司为NOAA研制的GOES-S气象卫星成功发射，入轨后将更名为GOES-17，属于GOES-R系列。该星主要用于增强西海岸、阿拉斯加和夏威夷的天气预报精度。GOES-17卫星数据结合在轨运行的GOES-16卫星数据，将观测到大部分西半球，持续提供复杂的天气数据，如：首个闪电地图绘制、天气的高分辨率视图，从而提供短期天气预报，并预测剧烈风暴预警、海上天气、天空气象等。同时可进行飓风跟踪与强度预测、提高雷暴和龙卷风预警时间，并改进野外火灾的探测。除了对天气，还扩展了在船运、物流、航空、运输等领域的应用。洛马公司设计、制造、测试并发射该卫星，同时还研制了太阳紫外成像仪（SUVI）和静地闪电成像仪（GLM），而NOAA负责采购、管理、计划并运行该卫星，NASA负责监管GOES-R系列（包含R、S、T、U）卫星的采购与开发，以及设备和运载火箭。
5卫星制造新能力2018年2月27日，洛马公司新的卫星生产工厂（“门道中心”，Gateway Center）地基已建成，目前正在快速建设，预计2020年建成正式运行。该工厂建设投资3.5亿美元，面积266000平方英尺，用于优化生产流程，为政府或商业用户节省成本。该工厂内有一个ISO 8级标准的高湾清洁室、一个无回声舱室、一个用于进行卫星动态耐受试验的大型热真空舱室。该工厂可同时制造多颗卫星。工厂采用了功能嵌入式设计，经过价值工程设计，集成工厂制造卫星的最优方法，可将卫星生产流程由以天计算改进至以小时计算。预计建设将需要2200吨结构钢柱。工厂最大化了能源使用效率，并为当地带来就业机会，同时预计后续建造阶段会有1500个承建商参与。
7月11日，洛马公司自主投资的储箱组件3D技术实现了用于大尺寸卫星燃料箱的3D打印钛圆顶，该直径1.16米的容器，完成了最后一次质量测试，结束了一项多年的大型、高压容器研制项目，可在较宽的卫星上装载燃料。该钛储箱包含2个3D打印的圆顶和一个传统方法制造的钛圆筒。有了此项技术，洛马公司此种圆顶结构整个制造周期减少87%，即由2年减至3个月。传统的储箱制造工艺会浪费80%的材料，采用3D打印则几乎不会有浪费。而此次打印储箱圆顶使得该公司3D打印的尺寸又实现一次跨跃。上次公司3D打印的是AEHF卫星的电器设备套环，尺寸小的多。目前，技术人员采用电子束增材制造技术在位于丹佛市工厂内最大的3D打印机上制造的卫星储箱圆顶，已作为标准件用在了LM 2100卫星平台上。
三、深空探测1洞察号火星着陆器2018年5月5日，洛马公司为NASA研制的洞察号火星着陆器成功发射，搭载了宇宙神5（401）型火箭，飞行了6个月到达火星。该探测器将首次在火星地表下面开展探测任务，通过观测其热量释放、旋转变化等方法研究其内部特征。该探测器还将利用火星地震或小行星撞击产生的地震波，绘制出火星深层内部的结构图。相关数据可让科学家更好地解析出这类岩石星球的进化过程。洞察号项目属于NASA，但洛马公司会负责整个工作流程，包括洞察号的设计、制造、试验、接近火星、着陆火星等。着陆后，洛马公司的任务工作组将支持NASA开展整个2年寿命周期内的科学数据采集。洞察号是洛马公司为NASA研制的第11个火星探测器。
2猎户座飞船2018年2月1日，洛马公司开始建造用于月球探索任务（EM-2）的首个执行载人任务的猎户座飞船，地点位于NASA米丘德组装工厂，该飞船比正在组装的用于非载人任务（EM-1）的猎户座飞船轻30%，部件数量减少了80%，这是洛马公司迄今研制过的最高效的飞船。乘员舱主结构由7个大块的机械加工铝合金焊接组成，后续会送至肯尼迪航天中心执行总体装配和测试。EM-1任务与EM-2任务乘员舱设计相似，但后者作了大量改进。8月28日，猎户座飞船舱体主体结构建设完成，并运往佛州卡角进行最后组装，用于执行EM-2任务。EM-2任务将是首次搭乘宇航员飞往更远的宇宙空间，目前洛马公司正在组装乘员舱。10月5日，在第69届IAC大会上，洛马公司宣布正在研究如何在NASA猎户座上搭载商业载荷，如何建立此类型的商业市场需求。公司向全球机构征求在其中一次往返月球任务中的商业搭载方案。载荷可用于科学、STEM、艺术、娱乐、数据等。载荷的位置可以是乘员舱内部，或者架设在舱体外部。洛马公司和NanoRacks公司共同研究这项工作。NanoRacks公司已将700多个载荷送入国际空间站。目前该项目由洛马公司航天事业部的商业民用太空分部负责，以猎户座飞船为起点，未来还将拓展至深空之门、着陆器、火星飞船等。工业部门需要与NASA等国际力量共同研究飞船与商业载荷的接口问题，从而培育起近地之外的太空商业市场。3月球着陆器概念在第69届IAC大会上，洛马公司还公布了公司的载人月球着陆器概念，用于NASA月球“深空之门”和火星任务。该着陆器采用单级方案，完全可重复使用。最初设计能够容纳4名宇航员，以及总重不超过907kg（2000lbs）货物，在月球表面停留2周，随后返回“深空之门”加注燃料准备下次着陆，在月球表面期间无需补充燃料。该项目由洛马公司航天事业部商业民用太空分部负责。11月29日，NASA选择洛马公司的McCandless月球着陆器，提供载荷投送服务，作为NASA商业月球载荷服务合同的一部分，另外还有8家公司入选。该着陆器主要基于洛马公司研制的刚登陆火星的洞察号火星着陆器和多年以前的凤凰号火星着陆器。McCandless可携带百公斤级的载荷，包括静止科学设备、展开式巡游器、采样返回车等，自身带有雷达和推力器，1秒内可点火10次，着陆时减速至5km/s。McCandless名字源于NASA前宇航员Bruce McCandless，他曾在航天飞机任务中使用洛马公司研制的有人驾驶机动单元执行不带绳锁的太空行走。
4OSIRIS-Rex小行星探测器采样机构2018年11月14日，由洛马公司研制的TAGSAM（“触碰-离开”采样机构），在NASA OSIRIS-Rex探测器在去往小行星的过程中成功展开，12月3日到达小行星，开始进行2年的勘察。洛马公司用了10多年时间设计、制造并测试TAGSAM。OSIRIS-Rex探测器无法在贝努小行星上着陆，因为贝努直径仅有500米，引力只有地球上的10万分之一。TAGSAM将展开3.35米长的机械臂触碰行星表面。采样器会喷射氧气使行星表面松动，从而让悬浮的颗粒通过过滤器进入采样器，整个过程仅经历5秒钟。可以选择性的采集3次，至少收集60g样品。此操作预计可在2020年7月4日进行，预计2023年9月24日可返回地球。四、战略合作1帮助英国打造商业发射能力2018年7月16日，洛马公司宣布将帮助英国建造首个商业太空港，并计划在2020年早期从苏格兰完成首次垂直发射任务。英国计划到2030年占据全球太空经济10%的市场份额。英国一方面要实现技术创新，更要为英国本土的供应商带来实惠和未来从事太空领域事业的重大机遇。在英国航天局的授权下，洛马公司带领团队开始执行这一项战略性的项目——振兴英国航天。洛马公司团队包括：英国穆格（Moog）公司、轨道微系统（Orbital Micro Systems）公司、萨里卫星技术公司、Satellite Application Catapult、SCISYS、Lena Space，Reaction Engines和Netherlands Space Office。洛马公司在该项目中将提供丰富的太空项目经验，如地面设施、运载火箭、在轨任务等。公司的LM50立方星平台、LM400、LM1000、LM2100平台都可改造后应用。洛马公司团队会在苏格兰的萨瑟兰郡开发英国首个商业太空港，发射英国首个垂直发射的入轨火箭。整个区域规划由当地的苏格兰政府经济社区开发局的高地与群岛企业部负责，洛马公司提供策略支持与指导。主要有两大方向：一是创新的立方星发射飞行器。首个火箭入轨后，会释放一个小型发射轨道机动飞行器（SL-OMV），由英国穆格（Moog）公司制造。该飞行器可搭载6颗6U的立方星，如洛马公司的LM 50卫星平台，并在最优的时间与位置释放它们并执行各自的任务。团队当前正在接到来自潜在客户在首枚火箭上搭载立方星的需求。二是先进的6U立方星“探路者”试验星。洛马公司团队成员轨道微系统（Orbital Micro Systems）公司将制造并试飞一颗英国制造的“探路者”试验星，验证SL-OMV及其地面系统。试验星有助于开发地面设施，验证未来向商业或政府客户提供的天气观测服务。“探路者”试验星还将试验小卫星与立方星在商业与政府数据应用方面的潜力。英国航天局希望占有全球小卫星市场，从而培育英国逐渐成熟的航天产业链。
2首次公开核心卫星平台的技术指标2018年2月8日，洛马公司史上首次公布卫星平台的技术指标，从而能够与更多的公司合作，将更多的创新型技术集成在洛马公司的卫星平台。这一举措被称之为“洛马公司开放太空”（Lockheed Martin Open Space），目标一是帮助更多的公司和创新个体在太空领域实现突破，二是创造新的合作路径从而更快地解决用户难题。此次公开的是卫星平台的载荷容纳信息，这些平台分别是LM 2100旗舰型平台（是洛马公司卫星平台核心能力的体现）、LM 400小卫星平台（可重构用于LEO或GEO，订购之日起24个月内交付）和2型新加入的LM 50纳星平台系列（容纳遥感、通信与科学载荷）。洛马公司邀请了初创公司、研究人员与老牌公司提供技术，从而能够应对近地及深空太空带来的挑战。3向澳大利亚提供iSpace空间态势感知系统2018年4月17日，澳大利亚选定采用洛马公司的iSpace系统（情报太空）加强本国空间态势感知能力。洛马公司为澳大利亚提供iSpace系统的训练和演示空间态势感知任务。iSpace系统会收集全球政府、商业和科研空间监视传感器数据。iSpace演示器会部署在澳大利亚太空作战中心，提供关键分析工具支持推演重要国防任务的未来需求。iSpace还可融合来自澳大利亚的探测器的太空监视数据，形成对太空环境的整体认知。这种分析与融合能力可用于评估和管理诸多太空事件，如碰撞、机动、解体、发射、飞越、再入、共轨威胁等。澳大利亚是美国的同盟国，洛马公司将通过iSpace系统支持其空间态势感知，从而具体化该国的作战概念和能力需求。
4空间信息领域2018年11月27日，亚马逊公司下属的网络服务公司（AWS）与洛马公司宣布一项战略合作，将AWS新的地面站服务与洛马公司新的Verge天线网络进行融合。双方将联合开发方案，满足用户使用卫星上行与下行链路。洛马公司拥有大量广泛分布的卫星接收器。双方合作后，用户可以使用AWS的地面站同时从多颗卫星下载数据，不受互联网的影响。洛马公司Verge天线用户也能够用AWS地面站上传卫星指令和数据，并快速下载海量数据。双方的用户都可以通过AWS的计算、存储、分析和机器学习等工具整合卫星数据，并在双方各自的网络上传输数据，下载数据速率和灵活性大大提升。五、总结分析1发射任务比较饱满，支撑完成美国多项重大航天任务工程洛马公司的宇宙神5火箭全年完成5次发射，3次为美国空军发射，1次为NASA，1次为NOAA，均取得成功，且工程价值极高。在受到猎鹰9火箭强势竞争的当下，在面临自身被更新替代的前景下，仍能够任务比较饱满，非常难得，这比当前同类的德尔塔4火箭表现优异很多。但相比于以往仍是逐年减少，这一趋势不可避免。三叉戟2-D5战略导弹也顺利完成常规试射。值得关注的是，公司航天系统事业部还取得一项巨额合同，研制面向作战部署的空射高超声速飞行器，即HCSW，这意味着洛马公司未来将成为美国此类装备的首家供应商，而非仅仅是以往那种分散性的预研行为。洛马公司将引领美国高超声速装备的定型和制造，直接支撑军事作战。2卫星系统的研制与部署使美国军事航天能力提升至全新高度洛马公司一直是美国军用卫星的核心制造商，2018年公司为美军成功入轨交付了首颗GPS-3、第4颗SBIRS、第4颗AEHF卫星，在导航定位、导弹预警、战略战术保密通信方面都达到了一个全新的高度，未来应用效果会逐渐显现。其中，SBIRS和AEHF卫星都已能够覆盖全球用于军事作战。不仅当前星座部署成功，公司还把握住了后续项目，如SBIRS后续的过顶持续红外（OPIR）项目，GPS-3后续的GPS-3F项目。这些项目使得洛马公司更加强势地占据了美国军用卫星系统研制的绝对优势，实力远超其它宇航公司，形成了一家独大的局面，未来此局面会进一步巩固。3深空探测以“洞察号”最具成效，其它取得一般进展洛马公司为NASA研制的“洞察号”火星着陆探测器不仅完成了发射，还成功实现了火星表面着陆，并发回影像数据，对洛马公司而言这是本年深空探测领域最大的成就，也是近年来又一辉煌成就。公司目前几乎是NASA唯一的深空探测器主承包商，囊括了NASA几乎所有此类项目。公司同时还在为登月探月谋划项目，但猎户座飞船现状与之前相比变化不大，仍处于部件组装阶段，这主要受困于飞船本身的项目拖延多年并频繁变更任务以及SLS火箭的研制进展缓慢。其它探月项目仍处于概念阶段。4战略合作具有颠覆性意义和较深的合作层次洛马公司与英国在航天军事方面属于战略合作关系，英国要建立商业航天产业，急需洛马公司这样关系紧密且系统级宇航公司支持。2018年公司开始支持英国建立以小运载、小卫星为起点的商业发射能力和市场，是公司航天产业外延的战略性一步，可借英国航天振兴的积极政策进一步在国际范围实现航天商业化。此次合作是全方位的、具体可落地执行的，按照英国方面的意图，将彻底提升英国在商业航天方面国际地位。然而，洛马公司主要专注于大运载、大卫星，英国航天产业基础也相对薄弱，此次合作对双方都有很大难度。另外，洛马公司公开核心卫星系统平台技术指标属业界首例，A2100平台已经非常成熟，用于大部分美国军用卫星。此次公开也是公司战略性的一步，以便碰撞出更多的合作拓展机遇，毕竟洛马公司卫星的商业化也面临着转型的问题。而公司为澳大利亚提供服务的iSpace系统以及与亚马逊合作的广泛而互补的卫星上行下行链路，都是洛马公司空间信息能力的转化应用，可军用、可商用，未来将为本国及澳大利亚创造高价值应用。全球三大宇航防务公司 之《空客公司2018年航天发展研究》《波音公司2018年航天发展研究》回顾请点击↑