西部开发实验室
2007年，作为劳拉太空通信公司的子公司，航天系统/劳拉公司（SSL）宣布庆祝从事卫星事业50年。半个世纪的历史是从1957年算起的，前面说到，正是在这一年飞歌建立了西部开发实验室（WDL）。也是在那一年，苏联发射了第一颗人造地球卫星”侣伴“1号，赢下了太空竞赛的第一回合，而美国要到次年才发射了自己的第一颗卫星。在太空时代的最初几年，连创记录的苏联可谓无限风光，但暂落下风的美国凭借更雄厚的科技实力，走上了厚（ke）积（xue）薄（fa）发（zhan）之路。在和平开发太空，或者说民用航天领域，美国一直领先于苏联。休斯一章中，我们曾提到通信卫星的被动和主动概念，提到AT&T和休斯的竞争，提到贝尔实验室和休斯研究实验室（HRL）。休斯的Syncom 3是第一颗同步通信卫星，不过在这之前第一颗主动体制通信卫星却花落飞歌的”信使“1B（Courier 1B），它就是WDL的产品，于1960年10月4日被发射上天。
图注：航天系统/劳拉公司（SSL）非常自豪地展示自己在卫星事业上的连串辉煌成就
与后来NASA和APAR提出的中轨道和高轨道通信卫星不同，”信使“1B的椭圆轨道高度非常低，远地点1237千米。而且”信使“1B只工作了17天，围绕地球飞行了228圈就与地面失去了联系。”信使“1B的带宽也非常低，只有55000bps，基本上和基于普通电话线的调制解调器（modem）差不多，既要传报文还要传图片。正应了那句有年头的口头禅”多图杀猫“，但各位要知道这可是1960年。信使“1B是美国陆军提议的项目，NASA成立早期用的人主要来自陆军，具体来说就是亨茨维尔红石兵工厂。飞歌在计算机和通信领域的双重能力，加上在”信使“项目的表现，促使NASA主动联系飞歌建立全球测控网，以及在休斯敦的任务指挥中心（现在的约翰逊航天中心），支持即将实施的载人航天工程第一阶段”水星“计划。后来飞歌一路参与了美国所有的载人航天工程，包括伟大的“阿波罗”登月计划。
图注：飞歌，同时也是后来劳拉的第一颗卫星”信使“1B
大把预算就此流入WDL，但飞歌经营状况却极其糟糕。飞歌战线拉得如此之长，使其位于四战之地，首尾不能相顾。飞歌在哪个领域都有能力，但又没有绝对优势。比如，汽车收音机要和摩托罗拉对打（开什么玩笑，人家就叫Motor），空调要和开利对打（开什么玩笑，人家发明了空调），冰箱要和GE对打（开什么玩笑，人家发明了第一台密封制冷冰箱）、电视要和RCA对打（开什么玩笑，人家将萨诺夫的电视机原型实用化）。在飞歌发展很快的半导体领域，还要和仙童对打（这个不开玩笑，倒还够格）。结果到了1960年飞歌不得不申请破产保护，经过一年多时间的挣扎后，1961年底福特汽车出手收购了飞歌，1966年将飞歌更名为飞歌-福特。福特希望多元化经营，可经营不善就像传染病一样，在这桩收购之后传染给了福特。随着美国家电产业的衰落，飞歌这个品牌变成了空壳，现在在美国以外属于飞利浦，在美国属于伊莱克斯，在中国则很少有人知道。飞歌的高精尖业务被纳入福特宇航，可谓硕果仅存。
你争我赶
在休斯一章中，我们曾经讲到过，1961年国防部下属的高级计划研究局（ARPA），同时启动了“中继”（Relay）和“降临”（ADVENT）两个实验通信卫星研制计划。“降临”原计划采用三轴稳定体制，过高的技术难度使得国防部长麦克纳马拉决定砍掉这个项目，转向由多颗尺寸较小的卫星构成星座的部署方式。1962年，国防部正式启动了国防通信卫星计划（DCSP）。第一批DCSP卫星后来改称初始国防卫星通信系统（IDSCS），承接这一项目的不是休斯而是福特-飞歌。这使其在国防通信领域占据了先发优势，后来不仅为美军研制通信卫星，还为北大西洋公约组织（NATO）研制卫星。实际上，由于设计理念的冲突，休斯就根本没有参与IDSCS的竞标，两大的竞争对手是飞歌/空间技术实验室（STL）和通用电气/摩托罗拉。STL是从TRW拆出来的，研制了美国第一颗卫星“先锋”1号，而TRW又是拉莫和伍尔布里奇从休斯出走创立的，本就是休斯的死对头。
图注：被麦克纳马拉砍掉的“降临”（ADVENT）实验通信卫星模型，早产的三轴稳定体制同步通信卫星
最终飞歌/STL中标了IDSCS，这导致其外形和TRW的“船帆座”核试验侦察卫星颇为相似，都是在多面体表面敷设太阳能电池板。讽刺的是，虽然飞歌是做电池起家的，IDSCS上却没有电池，全靠贴在卫星表面的8000块太阳能电池。考虑到国防通信的高可靠性要求，以及当时卫星的使用寿命，IDSCS卫星设计得比休斯的Syncom要小得多，直径只有3英尺（大约1米），重量只有100磅（45千克），也就相当于一个软妹子。其上只有一个转发器，工作在7/8MHz，可以满足点对点军事通信的需要。IDSCS的轨道高度是33800万公里，比36000千米的同步轨道要低一点，绕地球一周不是24小时，而是短了90分钟。虽然单颗卫星很小，但是需要采取当时还非常先进的一箭多星技术，并且动用强大的“大力神”IIIC运载火箭。这是一种带有大型固体助推器的运载火箭，还将用于发射大型间谍卫星和载人空间站，而后者MOL其实也是军事用途的。也只有财大气粗的美国军方能够这么做，与民用卫星最初的小家子气形成了现明对比。
图注：国防通信卫星计划（DCSP）用“大力神”IIIC一箭多星发射，可以看到支架上码了8颗卫星，对站在人类航天技术领先位置的美国来说，这就是1960年代初的技术
IDSCS总共发射了34颗，但其中失败了一次就损失了8颗卫星，最后26颗卫星入轨。从1966年7月首次发射，到1968年8月组网完成，前后用了两年时间。越南战争成为了卫星通信的试验场，1967年7月，美军就在西贡和芽庄建立了卫星地面站。战术侦察机获得照片后，西贡的驻越美军司令部，可以通过IDSCS的中继，向华盛顿传送照片，跨越半个地球将最高决策层与前线联系在一起。之前美军也租用过民用的Sycom，但首先要通过东南亚的近岸海底电缆系统，将信号从南越就近送到泰国曼谷，然后在曼谷和夏威夷两个微波地面站之间进行卫星中继传输，这还没有算上夏威夷到本土的通信，整个过程非常繁琐。整个通信路径中，大部分环节都不是国防专用的，非常容易被苏联窃取，在保密性上绝对无法接受。
图注：正在进行测试的ATS-1实验通信卫星
尽管IDSCS作为战略卫星通信系统展现了专用优势，但其单信道设计完全无法填满军方胃口。为了满足多用户使用的需要，美国空军牵头发起了战术通信卫星（TACOMSAT）项目，休斯在自旋稳定体制下将卫星拼命往大了做，搞出了730公斤重的TACSAT星，并于1969年2月发射成功。其采用的HS-608平台比把ATS-1的HS-306平台放大了一倍有余，有两层楼高、直径2.8米。现在是不算什么，但在1960年代末绝对是庞然大物，重量和尺寸当时只有“大力神”3C可以发射。由于转发器功率足够高，直径大于0.3米的天线就可以接收到TACSAT的信号，非常便于搭建野战指挥所。TACSAT虽然性能强大，但成本也非常高昂，1967年合同签署的时候，整个项目打包合计是惊人的2350万美元。TACSAT连花钱如流水的五角大楼都无法承受，最终变成了一个实验卫星。而休斯通过TACSAT开始走上了自旋稳定平台大型化道路，用于Intelsat IV的HS-312平台，很大程度上可以看作是HS-308平台的民用版。
图注：基于休斯HS-308平台TACSAT实验通信卫星，可以看到其巨大的尺寸和顶部的天线
IDSCS撒土豆和TACSAT独苗之后，美军最终选择了一条性能和成本相对平衡的可持续发展道路，先后部署了第二代和第三代国防通信卫星（DSCS II/III），它们分别由TRW和GE研制，其实还是IDSCS的两个竞标方。已经更名为福特宇航的福特-飞歌，暂别了这一利润丰厚的市场。在商用通信卫星领域，也落后于抢占先机的休斯，1976年才和Intelsat签署卫星研制合同，也就是第五代的Intelsat V卫星，即使这也晚于了TRW。第一代和第二代都是休斯研制的，考虑供应商多元化的Intelsat，第三代选择了TRW，而TRW又反过来将有关技术应用到军用的DSCS II上。第四代重新回到休斯后，基本就是休斯和福特宇航/劳拉轮流坐庄瓜分市场了。原本颇为一边倒的竞争形势为什么出现了如此大的变化？
图注：美军部署的第二代和第三代国防通信卫星（DSCS II/III），它们分别由TRW和GE研制
三轴稳定-三足鼎立
前面介绍休斯公司时，曾经提到过ATS卫星，这是NASA牵头的应用试验卫星，总共发射了6颗。1974年发射的ATS-6是ATS系列中的最后一颗，也是最大最重最复杂的一颗，其重量差不多是“早鸟”的十倍！ATS-6是最早采用三轴稳定体制的同步卫星，可以张开大型太阳能电池翻板和高增益天线，偏远地区的小型地面接收站都可以收到它中继的信号，因此可以进行直播。由于其客户很多都是教育机构，又被称为第一颗教育卫星。ATS-6主要覆盖南亚次大陆上空，在1960年代，印度的发展环境绝对要比立志解放亚非拉受压迫人民的中国好太多了。ATS-6甚至还是第一颗安装电推进发动机的卫星，这可是1974年！ATS-6的生产商是业务量相对较小的仙童（Fairchild），就是肖克利实验室的那个仙童，也是研制A-10攻击机的那个费尔柴德，但却为巨头们指明了未来发展方向。有人说，仙童倒霉就倒霉在公司名称上，总是长不大。第一个在商用通信卫星上采用三轴稳定平台的是福特宇航-飞歌的老对手RCA。
图注：ATS-6是ATS实验卫星中最复杂的一颗。
ATS-6入轨才一年多，1975年底Satcom-1也发射成功，它基于AS-3000三轴稳定平台。Satcom-1先是转播当时起步不久的HBO电视网（1972年开播），后来节目单中又加入了ESPN（1979年开播），有影视和体育两大内容源作为卖点，极大增强了卫星直播的吸引力。1986年，RCA被GE收购后，RCA的AS-3000平台技术归了后者，其后继平台又随着杰克·韦尔奇1992年将卫星业务出售给马丁·玛丽埃塔，以及1995年与洛克希德合并，最终归到了洛克希德-马丁公司旗下。杰克·韦尔奇卖掉卫星业务的时候，手上最有价值的业务是GPS-IIR导航卫星的订单。1983年美国军方在和罗克韦尔签署28颗GPS-II第一代完整星座后不久，就开始准备其替代型号，并于1989年向GE授予了GPS-IIR的合同，GE则为其准备了AS-4000平台。后来GE又依托AS-4000平台，为NASA研制了先进通信试验卫星（ACTS），这是高容量通信卫星的原型。可惜的是，1993年底这颗卫星发射时，GE宇航已经归了马丁·玛丽埃塔，最终归宿是强大的洛马集团。
图注：GPS-IIR卫星结构爆炸图，其采用的是GE的AS-4000平台，可以看到已经具有一定模块化特征，洛马成立后推出了彻底模块化的A2100
受到ATS-6的启发和RCA的刺激，福特宇航一方面很快启动了三轴稳定同步通信卫星的研制工作，另一方面也充分认识到印度市场的巨大潜力，结果使其在发展中国家，特别是亚太市场布局相当之早。1970年代末，印度提出要发射覆盖南亚次大陆的印度洋同步卫星，并且为了省钱还想具备通信和气象服务的多功能。为满足印度的需要，福特宇航马上便拿出了自己的三轴稳定平台，从1982年开始连续发射了4颗，这就是Insat 1系列卫星。尝到甜头的福特宇航开始凭借三轴平台，在国际通信卫星市场攻城略地，在Insat 1系列基础上开发出了Intelsat V平台，然后又推出了1300系列和700系列这一大一小两个平台，亚洲二号卫星采用的就是700系列平台。其中的1300系列卫星，2015年累积发射数量达到了100颗，成为了公司最畅销的拳头产品。在休斯、福特宇航、RCA-GE三巨头中，最后行动的是休斯，面对对手的强劲跳帧，休斯推出了同样采用三轴稳定并且向大型化发展的HS-610平台，接着战火又从通信卫星蔓延到气象卫星，这是怎么一回事呢？
图注：Intelsat卫星系列，其中Intelsat V是福特宇航的名作
风云雄霸天下
休斯一章中我们曾经提到过，休斯公司研制了第一颗地球同步轨道（又称为静止轨道）气象卫星ATS-1，但1975年之前太阳同步轨道气象一直是主力。实际上，ATS-1只能传回比较简单的黑白云图，观测能力还相当有限。后继的ATS-3是第一颗能够传回彩色影像的卫星。在ATS基础上，NASA启动了两颗实验性同步气象卫星（SMS）的研制计划，但研制工作交给了福特宇航而不是休斯公司。1974和1975年这两颗SMS相继发射成功，美国海洋和大气管理局（NOAA）对效果相当满意，遂决定进一步发展静止环境观测卫星（GOES），头三颗的订单直接给了福特宇航。劳拉后来收购了福特宇航，所以在劳拉看来SMS和GOES才是静止气象卫星的开端。休斯接到了GOES后续4颗卫星的订单，算是两者扯平了，但两家公司在静止气象卫星上多年的竞争才刚刚。
图注：劳拉认为SMS才是第一颗静止气象卫星，因为其上安装了红外摄像机，更满足气象观测的要求，而ATS-1只能传回彩色可见光照片
福特宇航三轴稳定的1300平台（FS-1300）不仅能用于同步通信卫星，也能用于静止气象卫星。随着数值气象分析的兴起，美国和欧洲分别建立其各自的气象模型，也就是我们常说的美国模型和欧洲模型。为了给气象模型输入更多数据，需要进一步提高气象卫星的观测能力。同时，对气象预报实时性的要求，也要求静止气象卫星能24小时观测。以美国为例，威胁最大的气象灾害莫过于墨西哥湾温暖水域生产的飓风，为了能够追踪飓风的发展进程和路径，需要更高精度的观测能力和更高频率的数据刷新。更大更重的三轴稳定卫星平台有充沛的电力供应，FS-1300起板就是5千瓦，最高可到12千瓦，可以安装更多的对地观测设备。1985年，福特宇航和NOAA签署了新一代三轴稳定GOES研制合同，要求将飓风中心定位精度一举提高到2英里水平，当时同样基于FS-1300平台的首颗同步通信卫星“超鸟”（Superbird）甚至都还未发射。这代GOES总共采购了5颗，编号8~12，首颗卫星于1994年发射，此时福特宇航已经归了劳拉。
图注：GOES最终演变成了劳拉和波音、洛马的轮流坐庄
NOAA基本采购策略是轮流坐庄，这就不是纯技术的了。1998年1月，NOAA将下一代GOES的合同给了波音，这批卫星计划包括4颗。波音此时已经收购了罗克韦尔，但后者对于如此复杂和高性能的静止气象卫星能力还有所不足。不过，波音收购休斯之后，这就不是问题了。虽然有了革命性的FS-1300平台，但在同步通信领域，福特宇航还不能说击败了休斯，后者依靠HS-601平台迎头赶上，甚至反超。可以说，波音就是冲着HS-601平台去的，现在这个平台要改称BSS-601了。波音现炒现卖，马上在BSS-601基础上开发新一代GOES，结果自然是静止气象卫星又演绎成了劳拉和休斯的对决。然而，静止气象卫星的这种双雄争霸格局，随着洛马集团的成立而出现了改变，因为洛马的卫星业务承袭了RCA/GE的传统，本来就有不俗的能力。RCA原本的优势在太阳同步轨道气象卫星上，正是通过耕耘三轴稳定的AS-3000平台，在同步通信卫星市场上与休斯和福特宇航形成了交替领先格局后，再强势切入静止气象卫星市场就变得顺理成章了。
