智库观察 | 洛马公司2017年航天发展研究
本文为《全球三大宇航防务公司2017年航天发展研究》之（一），发表于《卫星与网络》杂志2018年1&2月刊
运载火箭与战略导弹
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2017年，宇宙神－5（Atlas－5）火箭在1月21日发射了美国空军第3颗“天基红外系统”（SBIRS）卫星；3月1日，“一箭双星”发射了美国海军入侵者－12A和12B（Intruder－12A和12B）电子间谍卫星；4月18日，发射了进行“国际空间站”运输的第7艘“天鹅座”（Cygnus）货运飞船及搭载卫星；8月18日，发射了美国国家航空航天局（NASA）的跟踪与数据中继卫星－13（TDRS－13）；9月24日，发射了美国国家侦察局（NRO）军号-后继星－2－2（Trumpet-F/O－2－2）情报卫星；10月15日，发射了美国国家侦察局类星体－21（Quasar－21）绝密间谍卫星。全年未参与商业发射。
宇宙神－5发射第3颗SBIRS卫星
2017年，洛马公司研制的“三叉戟”2－D5战略导弹仅执行了一轮试射，且连射4枚。2月14日，美国海军在加利福尼亚州海岸用俄亥俄级核潜艇成功试射了2枚“三叉戟”2－D5战略导弹。紧接着在16日之前，同样是用俄亥俄级核潜艇再度成功试射2枚该导弹。美国官方并未评论此试验，洛马公司也未透露更多信息，目前，美国的“三叉戟”2－D5战略导弹已连续成功发射165次。
通信卫星
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移动用户目标系统－5（MUOS－5）卫星于2016年发射，2017年1月19日完成在轨测试，11月16日卫星控制权移交给美国海军卫星运行中心。MUOS－5作为备用星，入轨后建成了完整的军用通信网络星座，向美军提供安全的、超视距通信，采用超高频无线电。目前，美国55000个在用的无线电终端可进行升级与MUOS星座兼容，大部分仅为软件升级。当完全用于作战后，MUOS将为用户提供以往10倍的通信能力。
2017年1月10日，第3颗“天基红外系统-地球静止轨道”（SBIRS GEO）卫星封装，该卫星将由C－5银河运输机运往空军基地发射。
第三颗SBIRS卫星准备发射
2017年1月21日，美国空军第3颗SBIRS卫星由宇宙神－5火箭成功发射，37min后与地面开始正常通信。SBIRS GEO－1和2卫星分别于2011年和2013年发射。2017年3月，洛马公司第3颗SBIRS卫星发回首张影像。
第4颗SBIRS卫星（GEO Flight－4）完成了最后的集成和试验，计划2018年发射，SBIRS GEO－5和6卫星目前正在生产中，基于改装后的A2100平台（即M－A2100），从而降低成本和周期。该平台研发无军方合同支持，洛马公司作为主承包商，诺格公司（Northrop Grumman）作为载荷承包商，双方合作完成。
（1）首颗GPS－3卫星进入可发射阶段
2017年10月10日，美国空军宣布洛马公司研制的首颗GPS－3卫星SV01进入可发射状态，计划于2018年发射，其中的新型民用信道将为未来商用和民用用户提供全球服务功能。
（2）第2颗GPS－3卫星环境与声学试验
2017年，第2颗GPS－3卫星SV02组装后完成热真空环境试验。在0大气压下进行极冷极热试验；卫星全系统进行声学环境试验，试验舱中声音达到140dB，噪声与飞机在航母上起降相近，这种声音足够使未连接坚固的部件松动。该卫星目前正在全速生产组装，计划2018年早期向美国空军在轨交付。
第2颗GPS－3卫星进行声学试验和环境试验
（3）第3～10颗GPS－3卫星加紧研制
第3颗GPS－3卫星（SV03）接受了供应商哈里斯公司（Harris）提供的导航载荷并在11月完成装配。第4颗GPS－3卫星有效载荷年底装配。剩余6颗卫星（SV05～SV10）的组件，正在陆续从来自29个州的250个供应商运来，大部分部件和材料已到位，正在加紧生产。
洛马公司10颗GPS－3卫星均在位于丹佛的GPS－3卫星工厂中生产，对卫星生产最大的改进是加入虚拟现实（VR）环境从而最大化生产效率，洛马公司曾为该工厂投资了1.28亿美元，于2011年启用。
2017年4月，在研的第6颗“先进极高频”（AEHF）卫星——AEHF－6上携带的一个远程接口单元组件，即铝制电器壳体用于容纳电路，由3D打印而成。采用“激光粉末平台融化”（Laser Powder Bed Fusion）技术，用激光将铝粉融化，并层层增加生成组件，制造周期从原来的6个月缩减为1.5个月，组装周期从12小时缩减为3小时。
这是首次在洛马公司军用卫星上验证3D打印件，这种铝制电器壳体将成为后续卫星组件3D打印的典范。目前，第4颗、第5颗AEHF卫星将在2018年发射，第6颗AEHF卫星在2019年发射。
（1）推出新卫星产品系列
2017年9月19日，洛马公司在空军协会航空航天网络大会上公布了新的卫星平台系列，覆盖了地面站、有效载荷、软件应用等几乎所有太空任务。
洛马公司新卫星产品系列
1）LM－50系列：为纳米卫星提供灵活的尺寸和功率选择，源于纳米卫星制造商“人族轨道”公司（Terran Orbital）技术。
2）LM－400系列：属于小卫星平台的升级版，动力比以往更强大，可在近地轨道、地球静止轨道和星际间飞行，3D打印技术的引入将从订购到在轨交付的时间缩短至2年以内。
3）LM－1000系列：中型卫星最新平台，与LM－2100平台通用性较高，从而降低了成本，提供较高的载荷功率，如用于遥感，也用于多类型轨道和星际任务。
4）LM－2100系列：改装后的A2100平台的新名字，即M－A2100，共有26处改进，功率更大。
洛马公司投资了3亿美元彻底更新所有卫星平台方案，从纳米卫星到高功率卫星，将不同系列卫星的核心组件保持着最大的通用性，共同面向军用、民用和商业市场。目前共享的卫星组件约有280个，实现了研制周期更短、成本更低、平台功率更强大，同时软件系统实现了灵活可快速重配置。
（2）完成首颗M－A2100平台卫星系统集成
2017年8月10日，通过模块化组件精确匹配，完成了首颗M－A2100平台卫星的组装，即希腊卫星－4/沙特阿拉伯地球静止轨道卫星－1（HellasSat－4/SaudiGeoSat－1）。该星预计在2018年第三季度发射。目前，洛马公司合同上尚有5颗M－A2100平台卫星正在研制，客户面向全球。
首个M－A2100平台卫星推进系统，化学推进和电推进混合
HellasSat－4/SaudiGeoSat－1通信卫星为中东、非洲和欧洲地区提供电视、互联网、电话、安全通信等服务，该卫星计划2018年发射。目前，洛马公司在为全球范围用户建造5颗M－A2100平台卫星。
HellasSat－4/SaudiGeoSat－1通信卫星进入总装厂
HellasSat－4/SaudiGeoSat－1通信卫星正在运输
（3）投资纳米卫星
2017年，洛马公司宣布启动一项战略投资，即对“人族轨道”公司（Terran Orbital）股权进行现金和非现金投资。该公司专长于纳米卫星设计、研发、制造、试验和发射，客户群包含民用、军用、商业和私享客户。之前，双方曾合作美国国防部、NASA的项目，此次投资后将同时促进双方技术与客户群的高度融合。
2016年，洛马公司加大力度进行远期战略投资。2017年，投资重点聚集于技术早期公司，包括自主系统与机器人、网络安全、人工智能、先进电子与传感器技术。
深空探索
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洛马公司“火星营地”概念图
2017年9月28日，洛马公司发布了“火星营地”（Mars Base Camp）概念的最新细节，将与NASA月球“深空之门”（Deep Space Gateway）方案和火星表面着陆器计划共同发展。
“火星营地”在火星轨道部署前，会在环月球轨道部署“深空之门”，让航天员在其中生活工作几个月，适应远离地球的状态，测试居住室、气闸、太阳能电推进、表面机器人工作，以及着陆器等。“火星营地”目标是10年内将人类送往火星，在火星轨道建立前哨基地，科学家和航天员可以在此进行实时的火星观测。
2017年7月，洛马公司开始改装航天飞机使用的货舱，为NASA建造深空居住全尺寸原型机，即“下一代太空技术探索伙伴关系”第二阶段（NextSTEP－2）原型机，验证航天员如何在NASA“深空之门”居住和工作。
地月间栖息地NextSTEP－2原型机概念图
在NASA授予洛马公司第2阶段合同中，要求洛马公司与NASA共同识别“深空之门”关键系统需求。在第1阶段的概念研究基础上，主要致力于快速原型机研制、虚拟现实与增强现实、概念优化与风险降低，工作持续18个月。
全尺寸原型机将通过改装舱段建造，该舱曾是航天飞机有效载荷舱，执行过空间站任务。
“深空之门”项目将基于“猎户座”（Orion）飞船载人系统实现有人居住环境，基于“朱诺”和“火星大气与挥发物演变”（MAVEN）等深空探测器实现无人居住环境。“深空之门”也可能会几个月无人居住，因此必须有机器人的自主工作能力，实现自主化，或者说这是可用于人类居住的“飞船机器人”。
2017年1月5日，洛马公司被NASA选中设计、建造并运控航天器，执行NASA最新一项“发现计划”任务——“露西”（Lucy）探测器任务。“露西”探测器计划于2021年发射，预计到达第一颗小行星的时间是2025年。2027－2033年，“露西”探测器将探测6颗木星的“特洛伊”小行星。这些小行星由于木星的万有引力，而随木星一起在太阳轨道飞行，它们记录了太阳系更早时期的信息。“露西”探测器将研究这些小行星的地理情况、表面成份、主体物理属性等。
“露西”探测器是目前为止洛马公司参与的第7项NASA“发现计划”任务，由美国西南研究院（SwRI）牵头，NASA管理，研制费用最多为4.5亿美元，设计方案来自目前正在飞往一颗近地小行星的“奥西里斯-雷克斯”（OSIRIS-Rex）探测器。
2017年8月22日，“猎户座”飞船在美国佛州肯尼迪航天中心首次加电，未来将进一步完成飞船所有分系统组装，并执行全功能测试，确保能够进入全面环境测试阶段。
导弹防御
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2017年4月20日，美国导弹防御局（MDA）授予合同18个月后，洛马公司开发的远程识别雷达（LRDR）技术成熟度（TRL）达到6，制造成熟度（MRL）达到6，从而通过了初始设计评审（PDR）。2017年末，TRL将达到7，可以转入制造阶段。LRDR是美国导弹防御局弹道导弹防御系统的重要组成部分，用于捕获、跟踪、识别、锁定和拦截目标弹道导弹。
远程识别雷达概念图
与洛马公司“太空篱笆”（Space Fence）雷达系统相似，LRDR系统是高功率S频段雷达，加入了固体氮化镓（GaN）组件，可远距离识别威胁，还采用开放式设计，可加入来自于小公司、试验室和政府的算法，打造先进的识别能力。
（1）澳大利亚正式加入“宙斯盾”系统国际梯队
2017年3月13日，洛马公司与美澳联合组建的空战驱逐舰联盟（Air Warfare Destroyer，AWD）完成了为期5周的澳大利亚最新的装备“宙斯盾”（Aegis）系统的HMAS Hobart级驱逐舰海上评审试验，意味着洛马公司与美国海军成功向澳大利亚交付了该舰艇，也意味着澳大利亚正式加入“宙斯盾”国际梯队。HMAS Hobart是第107艘“宙斯盾”驱逐舰，澳大利亚是继美国、日本、西班牙、挪威、韩国之后第6个具有“宙斯盾”舰防御能力的国家。
（2）试验中成功拦截中程弹道导弹
2017年8月30日，在美国海军支持下，沿夏威夷海岸线，MDA和洛马公司用“宙斯盾”舰进行了代号为飞行试验标准导弹－27 E2（FTM－27 E2)的试验，发射两枚SM－6 Dual I导弹，成功拦截了一枚中程弹道导弹目标弹。此次试验也是使用“宙斯盾”基线9.1（BMD 5.0CU）系统第7次成功拦截试验，第3次基于“宙斯盾”基线9.1成功使用SM－6进行弹道导弹进行拦截试验。
“宙斯盾”舰防御系统发射导弹拦截中程弹道导弹
（3）在北约（NATO）演习中成功完成一系列防空与导弹防御
2017年9月24日－10月17日，美国导弹防御局（MDA）在洛马公司的协助下，在北大西洋公约组织（NATO，简称北约）的“无畏之盾”（FS－17）演习中，使用“宙斯盾”作战系统完成了大西洋上空一系列弹道导弹防御试验。8个国家的海军参与此次演习。“无畏之盾”演习目标在于验证使用北约指控和数据链体系进行一体化防空与导弹防御作战的协同效能。
演习中的“宙斯盾”舰
在一次交火中，BMD 4.0.3“宙斯盾”作战系统在美国舰艇上发射一枚SM－3 Blk IB导弹，拦截了一枚飞行中的近程弹道导弹目标，遥测跟踪数据来自西班牙F－100级舰艇。同时，另一艘美国舰艇利用宙斯盾Baseline 9.C1系统发射多枚SM－2导弹拦截了多枚巡航导弹目标，同时还跟踪了前一枚短程弹道导弹目标。
另一次交火，BMD 4.0.3“宙斯盾”作战系统在美国舰艇上发射了SM－3 Blk IB导弹，成功拦截了一枚中程弹道导弹。
总结分析
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“三叉戟”2－D5战略导弹顺利完成每年例行试射，进一步巩固潜艇核威慑力量。与以往不同的是，发射比较集中，4枚导弹在2天左右时间里分2次发射完毕，且官方回避评论。宇宙神－5火箭基本都用于发射军方高密级核心卫星，由于该火箭高成本、高可靠性，预计未来只能发射大型军用卫星，而在成本、市场、周期等商业化方面几乎没有优势。
洛马公司四大军用卫星星座研制部署进展顺利：MUOS星座5颗卫星部署完毕，进度较快，大幅提升了军用通信能力；SBIRS星座部署过半，共6颗卫星，将加强导弹预警能力，探测功能强大；10颗GPS－3卫星也都在生产线上，首颗卫星已处于封存状态；AEHF星座已完成50%，剩余3颗的最后一颗首次加入了3D打印组件，预计未来还会有更多3D打印组件用在军用卫星上。
洛马公司正在帮助美国军方大幅提升通信、红外探测、导航定位能力，未来这些性能的提升都在3～10倍之间，将组成更为强大的美国天基军事力量。同时，为了提高卫星生产的智能化水平，洛马公司投资3.5亿美元巨资建设“未来工厂”，可见该公司未来航天发展重点将更多聚集于大型卫星的设计制造与创新。
多年来，洛马公司都是美国深空探测的主力工业力量，外星探测飞船有着坚实的继承优势。地月间栖息地和“火星营地”都将实现进入并驻留于外星轨道，再加上多年发展而未用的“猎户座”飞船，未来将助力NASA完成深空探测方案与工程的优化和创新。
洛马公司研制的“宙斯盾”舰上防御系统近年来不断进行试射，验证其可靠性，2017年完成一次试射和一次大规模演习作战，均取得成功。可以看出，“宙斯盾”防御系统不仅升级拦截导弹性能，还验证联合作战中的探测与友军交互能力，扩大“宙斯盾”防御联盟将其装备于澳大利亚军力。舰载“宙斯盾”防御力量可以探测拦截大气层外弹道导弹，目前在东南亚地区已形成规模力量，未来洛马公司的研发制造能力将极大地促进其在此区域不断壮大。
卫网君
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