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美国军工之休斯(四)卫星帝国

美国公司那些事儿  · 公众号  · 美国  · 2019-05-04 19:40

正文

周小康先生的系列文章,版权归他本人所有。

关于休斯系列,请参阅: 美国军工之休斯(一)天才还是废柴 美国军工之休斯(二)雷达大战 美国军工之休斯(三)进击的巨人


同步通信卫星之父

从1960年代开始,休斯公司最赚钱的一块业务就是通信卫星。说到这就不得不提到一个人,同步通信卫星之父哈罗德·罗森(Harold Rosen)。罗森是1956年从雷神公司跳槽到休斯公司的,海蓝德的号召力是个重要因素。罗森的博士学位也是在加州理工学院拿的,我们已经多次提到这所大学了。休斯公司把罗森挖来,主要是看中其在雷神公司开展雷达和导弹研究的经验,他的老板是F-108火控系统负责人弗兰克·卡佛(Frank Carver)。1957~1958年发生了一系列事件,改变了罗森和公司的轨迹。首先是苏联发射第一颗人造地球卫星“旅伴”1号(Sputnik 1),在太空竞赛中先拔头筹。大受刺激的美国为了反超苏联,组建国防部高级计划研究局(ARPA),重组了国家航空航天局(NASA),预算开始源源不断涌入宇航领域。充沛的拨款使得新点子很容易拿到预算,其中就包括通信卫星。


图注:已经90岁高龄的同步通信卫星之父哈罗德·罗森看着各种型号的卫星模型

一开始最起劲的是美国电话电报公司(AT&T),这可不是后来被反垄断法拆分的AT&T,是十足的巨擎。早在1954~1955年,AT&T旗下的贝尔实验室就提出,在环绕地球的中等轨道上,部署一系列小型卫星,用于转发1000门跨洋长途电话。要知道,第一条跨大西洋海底电话线TAT-1只能同时接通36门电话,因为当时没有海底光缆。其实,AT&T的概念比著名的铱星计划早了40年,比现在层出不穷的卫星互联网概念早了半个多世纪,更夸张的是当时还没有任何一颗卫星被发射上天,这才叫前瞻性。这里需要强调的是,AT&T的方案是一种镜像卫星(mirrors),或者叫做被动卫星(passive),在技术上比较容易实现。这也是NASA更倾向的方案,后来发射的”回声“(ECHO)卫星做的就是这一方案的技术验证。

1959年底,休斯公司罗森团队提出了比AT&T及贝尔实验室更激进的方案,这就是直接将卫星部署到36000公里高度的地球同步轨道上,这样理论上一颗卫星就可以照顾地球1/3的表面。而且,罗森团队的方案是一种转发卫星(repeater),或者叫做主动卫星(active),差别在与卫星上装有信号放大器,可以提高更高的通信质量,但卫星的尺寸势必会更大,放大器和转发器也需要消耗更多电力。在休斯公司内部这一方案争议都很大,卡佛和帕克特支持,但海兰德以没有预算为由反对。结果逼得罗森和团队内另两名成员堂·威廉姆斯(Don Williams)、汤姆·哈德斯佩斯(Tom Hudspeth)准备每个人掏一万美元来做这颗卫星。按照现在时髦的说法,如果搞成了叫做内部创业。

图注:强强三人组,由近及远分别是堂·威廉姆斯、汤姆·哈德斯佩斯、哈罗德·罗森,它们身前的是Syncom同步通信卫星,照片拍摄于卡纳维拉尔角。

这种破釜沉舟的勇气打动了海兰德,不过有拉莫和伍尔布里奇出走的惨痛教训,海兰德可能也担心如果不答应罗森团队的预算要求,他们极可能集体辞职单干。实际上,罗森团队的确在公司外找过资金,只不过并没有什么人愿意掏钱冒险,因为当时放卫星要比牟其中放卫星更夸张。另一方面,海兰德在国防部的人脉使得他嗅觉异常灵敏,为满足世界各地美军的通信需要,国防部已经开始直接参与主动通信卫星,下属的APAR同时设立了中轨道和同步轨道两个项目,前者代号”中继“(Relay),后者代号”降临“(ADVENT)。1961年,美国无线电公司(RCA)中标了”中继“项目,而休斯公司中标了”降临“项目。AT&T将分别在两个项目基础上实现商业化,AT&T的是Telstar卫星,而休斯公司的则是Syncom。

休斯公司中的标要比RCA技术复杂得多,因为它采用了三轴稳定,而不是传统的自旋稳定。卫星在轨道上运行需要保持稳定,最简单的稳定方式就是利用陀螺效应,让自己旋转起来,中国第一颗卫星“东方红”1号就采用了自旋稳定。然而,自旋稳定卫星有个很大的缺陷,就是太阳能电池只能安装在卫星表面。而且由于一直在旋转,无法对准太阳的方向,电力供应受到了很大限制。ADVENT自身是不转的,因此能够安装较大的太阳能电池帆板,通过调整对准太阳的角度,来最大限度产生电力。但步子迈太大就容易扯到蛋,ADVENT重量接近半吨,超出了当时大部分运载火箭的能力,只有洲际导弹发展而来的“宇宙神”运载火箭,再加装强大的“半人马座”低温上面级才能发射入轨。问题是后来彪炳的“半人马座”,在1968年之前都极其不可靠,10颗ADVENT的发射计划也在1962年被取消,休斯公司只能退回到自旋稳定上来。

图注:1963年8月,约翰·肯尼迪总统依靠刚刚发射不久的Syncom同步通信卫星,同尼日利亚总理通电话。1962年正是肯尼迪总统签署了通信卫星法案,而此时距离肯尼迪在达拉斯遇刺身亡已经不远了。我们不应只记得肯尼迪总统推动了阿波罗登约计划,也应该记得他推动了一场通信革命。

国家软实力

美国很早就意识到同步通信卫星可以成为一种强有力的国家软实力,早在1961年约翰·肯尼迪总统就倡议成立一个国际组织,基于同步通信卫星实现全球各国的互联互通。这导致了国际通信卫星组织(ITSO)的成立,1964年的创始成员国有7个,包括美国、英国、加拿大、日本、荷兰、西班牙,以及梵蒂冈,看来教皇也想用高科技传教。其后,澳大利亚、挪威、瑞士、联邦德国、爱尔兰也加入进来,除了瑞士保持中立外都是美国的盟国。后来该组织转为公司化运营,成为了Intelsat公司。1965年4月6日,以Syncom 3为蓝本,ITSO发射了第一颗商用同步通信卫星”早鸟“(Early Bird)。好名字,早起的鸟儿有食吃。该卫星定位在大西洋上空,主要是Syncom3已经在太平洋上空,能够担负太平洋地区的通信服务,而ITSO大部分成员都在大西洋两岸。

图注:Intelsat的第一颗卫星“早鸟”

1968年之前,基本上所有的同步通信卫星都是由能力较低,但更为可靠的“德尔塔”运载火箭发射的。它是在中程导弹基础上发展的,而不是“宇宙神”的洲际导弹系谱。休斯在1960年代中后期进行了通信卫星技术的多次迭代,“宇宙神-半人马座”搞定后,发射了第四代Intelsat通信卫星,实现了向全球进行转播的宏伟理想。欧洲航天局(ESA)的“阿里安”运载火箭(旧称“阿丽亚娜”)横空出世后,为第五代Intelsat的用户提供了更廉价和可靠的发射工具,运载火箭和通信卫星的发展呈现水涨船高的态势。到1988年,休斯公司制造了美国超过一半的通信卫星,全国性电视转播主要依靠的是同步通信卫星+微波地面站的模式,全国广播公司(NBC)、美国广播公司(ABS)、哥伦比亚广播公司(CBS)通过这种方式因此获得了新生,继续维系着自己的媒体帝国,后来才有了有线电视的普及和CNN(有线电视新闻网)等的崛起。

国家侦察先锋

休斯公司在卫星业务上成为佼佼者,很大程度上要归功于一个人,阿尔伯特·惠隆(Albert Wheelon)。1957年苏联发射第一颗人造地球卫星后美国就注意到,卫星可以作为一种侦察手段,可以自由飞跃敌方上空。加里·鲍尔斯驾驶U-2高空侦察机在苏联上空被击落后,更是加速了美国研制侦察卫星的步伐。1962~1966年,惠隆担任中央情报局(CIA)负责客机的副主任(DDST),同时兼管中情局在航天方面的事务,第一代照相侦察卫星“日冕”就是他主持下研制的。他死后被《纽约时报》称为空中侦察的架构师(Architect of Aerial Spying)。之所以是空中侦察,而不是太空侦察,原因是著名的“黑鸟”超音速侦察机所属的“牛车”计划同样也在他的直接管辖之下。惠隆是那种典型的青年才俊,拿全奖进入斯坦福大学才16岁,在MIT拿到博士学位才23,然后进入当时炙手可热的TRW从事导弹制导技术研究,坐上中情局副主任位置才33。一进中情局就碰上了古巴导弹危机,帮助肯尼迪总统的国家安全委员会判读侦察照片。2000年,国家侦察办公室(NRO)授予惠隆“国家侦察先锋”(Pioneer of National Reconnaissance),如果按照中国的说法,就是拿到了两弹一星功勋奖章。

图注:阿尔伯特·惠隆(Albert Wheelon),美国的”国家侦察先锋“,却差点因腐败案而锒铛入狱。

受益于美国政商旋转门制度,1966年惠隆离开中情局后进入休斯公司,担任主管工程的副总裁,4年之后开始负责休斯宇航和通信事业群。在他手下休斯的卫星帝国如日中天。通用汽车收购休斯公司后惠隆进一步高升,1986年担任执行副总裁。那一年,他还参加了”挑战者“号航天飞机事故调查委员会。当时正处于美苏冷战高峰,在星球大战计划的背景下,惠隆是出任公司掌门人的最好选择。1987年,惠隆毫无悬念地坐上了休斯公司董事长兼CEO的宝座,但是仅仅13个月之后就以个人原因辞职并宣布退休,回(躲)到大学教书。这一变故的背后是围绕着休斯公司和Intelsat的腐败漩涡。1980年代中期,Intelsat在114个国家拥有地面站,这让其攫取了巨额收益,也给了休斯公司数以亿计的收入。举报称惠隆拿到Intelsat的商业贿赂,休斯公司也向Intelsat的高管每月支付回扣,交换条件是允许休斯公司查看Intelsat的内部文件,也就是说休斯公司对于自己制造的通信卫星为客户赚了多少钱一览无余。







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