几十年来，五角大楼将其巨额太空预算的大部分花在了传统的地球静止卫星上。
成立四年的太空发展局（SDA）正在努力打破陈规，制定了一项雄心勃勃的计划，依靠广泛的商业生产小型卫星和激光通信终端供应商基础来建立一个近地轨道星座。
“转向扩散近地轨道对政府采购卫星的方式具有极大的破坏性，”行业顾问、前美国国防部先进能力国防研究和工程主任詹姆斯·费斯特说。
SDA 将其分层卫星网络称为“扩散战士空间架构”。它包括互连通信卫星的传输层以及导弹探测和预警传感器卫星的跟踪层。
在传统的国防承包模式下，SDA 的星座将被授予一到两个主承包商。但为了利用商业卫星市场，该机构正在从多个供应商订购卫星，并要求制造商使其航天器通过符合通用标准的光链路实现互操作。
“该架构需要让许多提供商都可以插入其中，”费斯特说。“这基本上就是 SDA 的口号。”
迄今为止，SDA 已从约克空间系统公司订购了 62 颗卫星，从 SpaceX 订购了 4 颗卫星，从诺斯罗普·格鲁曼公司订购了 56 颗卫星，从洛克希德·马丁公司订购了 52 颗卫星，从 L3Harris Technologies 订购了 20 颗卫星，从雷神技术公司订购了 7 颗卫星，从 Ball Aerospace 订购了 10 颗卫星。迄今为止，约克号已经交付了 10 颗卫星，其中 8 颗卫星于 4 月 2 日发射升空，另外两颗卫星来自 SpaceX。
国防承包商洛克希德·马丁公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和 L3Harris 正在分别使用来自 Terran Orbital、空中客车美国航天与防务公司和 Maxar Technologies 的商业总线来建造 SDA 的卫星。相比之下，SpaceX、雷神技术公司和鲍尔航空航天公司正在使用内部设计。
颠覆性方法
市场研究公司 Quilty Space 的行业分析师兼创始人 Chris Quilty 表示：“SDA 的做法完全背离了国防部历来获取硬件的方式。”
“当我考虑其影响时，如果你有一个有效且有弹性、高吞吐量和低延迟的传输层，那么对一些传统的对地静止卫星项目的需求是什么？” 他问。
奎尔蒂补充说，可以肯定的是，大型地球静止卫星不会消失，因为政府想要一种混合架构。“但我认为这就是洛克希德公司和诺斯罗普公司如此积极地追逐 SDA 项目的原因。这是因为这会蚕食他们过去所做的很多事情。”
尽管 SDA 是一个规模相对较小、约有 200 人的机构，但它对军事太空市场产生了巨大的影响。它正在根据固定价格合同购买卫星，并每两年重新竞争运输层和跟踪层航天器的采购。
这种类似商业的模式使 SDA 能够在新技术可用时逐步添加新技术，这与国防部多年来为一项大型采购提供资金的传统方法形成鲜明对比。
“SDA 将成为向我们的作战人员快速提供太空能力的关键，”太空部队高级采办主管弗兰克·卡尔维利 (Frank Calvelli) 表示。“我完全支持他们的战略，我们将维持他们的结构和文化，让他们继续快速行动，做他们最擅长的事情。”
奎尔蒂说，通过每两年分批部署该星座，“他们实际上是在实施一个螺旋式开发过程，以达到‘足够好’”，而不是花费十年的时间来开发在部署时可能已经过时的技术。
SDA 主任德里克·图尔尼尔 (Derek Tournear) 最近在波托马克军官俱乐部空军峰会上表示，按照国防部通常的采购流程，部署一颗卫星可能需要 10 年时间。他说，按照这个速度，国家正在考虑用过时的技术进行战争。
“你必须获得那里的能力。你不可能在第一天就获得完美的能力，”图尼尔说。“你甚至不会在第一天就得到每个人想要的一切。整个想法是，你拥有一些东西，然后从那里继续成长。”
数百颗卫星
SDA 最初成立于 2019 年，其使命是增强军队的太空能力，但最初遭到空军领导人的坚决反对和国会山的怀疑。该机构一直是负责研究和工程的国防部副部长办公室的一部分，直到去年 10 月重新调整到美国太空军之下。
奎尔蒂说，航天工业界的许多人预计 SDA 不断扩大的近地轨道计划会被国防部官僚机构破坏。“你瞧，他们实际上在授予合同方面相对保持了时间表。这真是令人印象深刻。”
4 月 2 日，SpaceX 的猎鹰 9 号火箭发射了 SDA 星座第 0 部分的首批 10 颗卫星。另一架猎鹰 9 号原定于 6 月发射另外 13 颗 Tranche 0 卫星，其中 10 颗由洛克希德·马丁公司制造，三颗由约克航天公司制造，但该任务已推迟到 8 月下旬。这批卫星最初包括 17 颗卫星，但由于 L3Harris 的 4 颗卫星落后于计划而减少到 13 颗。SDA 预计将在未来推出它们。
Tranche 0 卫星被 SDA 称为“战士沉浸式卫星”，军事用户可以通过该卫星试验该技术，并更好地了解 LEO 卫星的导弹跟踪和数据中继功能。
第一期卫星预计将于 2024 年和 2025 年发射，其中传输层卫星 126 颗，跟踪层卫星 35 颗。
目前正在公开征集传输层第 2 部分的 172 颗卫星和跟踪层第 2 部分的 54 颗卫星。
72 颗传输层第 2 阶段“Beta”卫星的提案将于 5 月 23 日截止，100 颗传输层第 2 阶段“Alpha”卫星的提案将于 7 月 28 日截止。SDA 还发布了一份关于 54 颗跟踪层第 2 阶段卫星的招标草案，并征求意见预计将于 7 月 20 日到期。SDA 计划在今年晚些时候授予传输层第 2 部分合同，并在 2024 年授予跟踪层第 2 部分合同。
Tournear 表示：“SDA 利用重视速度和降低成本的商业模式，通过商业开发来实现激增的架构并增强弹性。”
国会支持
在国防部和国会的大力支持下，SDA 的预算已从第一年的 1.25 亿美元飙升至五角大楼 2024 年资金请求中的约 46 亿美元，预计从 2025 财年到 2028 财年将追加 230 亿美元。
航空航天公司太空政策与战略中心的分析师萨姆·威尔逊表示，该机构受益于五角大楼转向低轨道导弹预警和跟踪系统，以实现太空架构多样化并提高弹性。
“下一代导弹预警计划的计划代表了国防部的根本性转变，”威尔逊在六月的一份航空航天报告中写道。
“几十年来，国防部一直在高轨道上使用少量系统进行导弹预警，”威尔逊说。低轨道下一代系统占 2024 年整个太空军预算需求的近 15%。
国会预算办公室在 5 月份发布的一份报告中证实了国防部对 LEO 架构的采用。
美国国会预算办公室表示：“拥有许多卫星的星座的一个潜在优势是，与较小的星座相比，它们的覆盖范围和功能可能会逐渐退化。” “此外，损坏的卫星可以相当快地更换。”
图尼尔承认，尽管日程目标非常激进，但并非一切都进展顺利。Tranche 0 卫星的部署最初定于 2022 年末进行，但由于供应链问题和供应商绩效问题而遭遇挫折。
但他仍然相信 SDA 将能够从 2024 年秋季开始按月发射第一批卫星。
目标是实现全球覆盖，SDA 估计这将从 2026 年 Tranche 2 卫星进入轨道时开始实现。
图尼尔表示，跟踪层将拥有“足够的卫星来提供导弹预警和导弹跟踪的覆盖范围，并能够为雷达系统、其他架空系统和攻击来袭导弹所需的武器系统提供更新和提示。”
与此同时，传输层将提供“骨干连接”。图尼尔在国家安全太空协会论坛上表示，来袭导弹的数据将通过光学链路在太空中传输，然后通过战术数据链传输到地面。
“我们将能够传递大量态势感知和其他数据，这些数据历来不会从战区传输出去，因为没有战术方法可以实时传输这些数据。”
对激光通信行业的影响
国防部的近地轨道星座也创造了对激光通信终端的市场需求。每颗卫星将有三到五个光学链路，以便它们可以与其他卫星、飞机、船舶和地面站通信。
通过要求激光终端供应商遵守一套通用标准，SDA 希望其所有卫星都能够互操作。“对于 SDA 来说，这是利用这个新兴行业的明智方式，”Quilty 说。
在最近访问激光通信供应商 Mynaric 期间，Quilty 目睹了该公司如何测试其一款终端，以确保其能够将数据传输到竞争对手 Tesat 和 Skyloom 制造的终端。“他们正在验证他们确实在一起工作，这很酷。”
奎尔蒂表示，利用多个卫星供应商构建光网状网络的概念是创新的，尽管尚未得到证实。“我认为人们发现这并不容易。他们最终会解决这些问题。”
“今天每个人都在假设太空中的一切都将通过光学方式连接起来，最终我们会实现这一目标，”奎尔蒂说。
咨询公司 Oliver Wyman 的行业分析师兼负责人 Andrew Penn 指出，另一个值得关注的进展是激光终端供应商是否能够足够快地提高产量以满足 SDA 的时间表。
他说：“签约建造这些终端的公司都没有进行过如此大规模的生产。” “他们已经完成了一次性原型。最成熟的制造商已经交付了十多个终端，但对于 SDA，我们谈论的是数百个，甚至数千个。”
Penn 表示，SDA 设定了积极的定价目标，只有制造商能够高效、高效地生产卫星和光终端，才能实现这一目标。
该机构表示，希望为每颗传输层卫星支付最多 1500 万美元，为每颗跟踪层卫星支付 4500 万至 5000 万美元。
佩恩指出，尽管这些卫星的单位成本比传统军用航天器要低，但 SDA 将面临压力，必须保持尽可能低的价格，以抵消其需要发射的大量卫星，不仅是为了建造星座，而且是为了对其进行资本重组。 。
“单颗卫星的价格很便宜，但你需要数百颗，”他说。“他们正在迅速接近他们试图增强或替换的一些大型卫星星座的总价。”
佩恩补充道，如果 SDA 实现其目标，它确实将成为军用卫星采购的一股破坏性力量。
“如果你可以通过向一家公司提供 10 亿美元，或向 10 家公司每家提供 1 亿美元来实现相同的使命目标，我必须认为后者更有利于更广泛的工业基础，”他说。“当我纵观全局时，他们确实给这个行业带来了很多好处。”
正在接受审查
政府问责办公室在 6 月份发布的国防部主要项目年度报告中表示，SDA 的方法“将促进新项目的竞争和稳定的维持市场”。
但 GAO 表示，在实现这些潜在收益之前，SDA 面临着将多个供应商和细分市场的复杂系统集成到由数百颗卫星组成的庞大星座中的挑战。
佩恩表示，SDA“将继续接受审查，直到我们拥有可运行的运营星座，因为此时此刻，还没有定论。”
“你可以评估承包方式，你可以评估对工业基础的影响。但最终，他们必须完成任务。我们还没有，”他补充道。根据 SDA 迄今为止所做的事情，“我对他们希望实现的目标持谨慎乐观的态度。”
与任何大型国防计划一样，成本超支始终是迫在眉睫的威胁。“但我认为，当行业开始大规模生产时，假设需求不会因批次而发生有意义的变化，并且他们真正将商品巴士从并进行最小程度的修改。”
Penn 表示，SDA 有充分的动力扩大其供应商库，推动现有供应商之间的竞争，并为“新公司提供尽可能多的机会”。
“我认为 SDA 的期望是会有新公司出现，这是他们实现所需生态系统的唯一途径，”他补充道。
Tournear 坚称，SDA 希望吸引新供应商，并避免依赖少数现有供应商。
分析师将小型卫星市场上的一些公司视为未来 SDA 奖项的潜在竞争对手。其中包括波音公司的 Millennium Space Systems 以及 LeoStella 和 Apex 等初创公司。
“如果我是其中之一，我绝对会追求 SDA 合同，”奎尔蒂说。
“我们想要一个健康的市场”
Tournear 表示，SDA 正依靠商品化程度的提高和技术进步来增强其星座并压低价格。“我们认为它有点像 iPhone 型号，他们选择一个他们认为市场可以承受的价格，并且随着技术的成熟，他们不断增加功能。”
对于卫星市场，“我有恐惧，也有希望，”他说。
“令人担心的是，我不希望看到它被整合到一两个商品总线提供商。我希望看到一个健康的市场，这就是为什么我们对每一部分、每一层都开放竞争。”
他希望 SDA 能够继续以稳定的价格购买卫星，但“增加更多的能力”。
Tournear 表示，展望未来，“我们将对我们的计划持开放和诚实的态度”，因此，如果业界想赢得该架构的一部分，就可以进行相应的投资。“我们需要业界来关注我们正在做的事情。”
他对 SDA 市场新进入者的建议是：“不要忽视我们的时间表和我们提出的目标价格。当我们做出选择时，我们非常认真地对待这一点。”