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美国国防高级研究计划局（DARPA）的“黑杰克计划”（Project Blackjack）以一个大胆的想法开始。与其依赖一小撮在地球上空20000英里处运行的卫星，如果美国军方通过使用数百颗在空中不到1000英里处运行并通过轨道网状网络连接的小卫星来获得同样的能力，甚至是更好的能力，会怎么样？
诺斯罗普·格鲁曼公司为DARPA“黑杰克计划”提供的定位、导航和授时能力的艺术家渲染图美国军方看着商业航天公司SpaceX在2018年发射了第一批“星链”（Starlink）卫星，承诺利用低地球轨道上数百甚至数千颗小卫星组成的大量星座，将消费宽带的低延迟连接传送到地球上的任何地方。这些系统有望实现更快的连接，使天基传感器更接近其目标数千英里并降低成本。
美国军方已经在其最难到达的基地，如北极地区，尝试使用这些商业网络进行连接。但美国国防部的领导层也希望有一个政府拥有的天基低延迟互联网，由几十颗小卫星组成，连接全球各地的传感器和武器，完全用于军事任务。
这是一个潜在的革命性概念，DARPA作为国防部致力于解决军队最具挑战性的技术问题的组织，决定对此进行尝试。由此推出的“黑杰克计划”是一个由大约20颗小卫星组成的实验，可以向军方展示一个激增的星座的效用。
然而，从那时起，情况迅速发生了变化。国防部没有等到DARPA的演示，就接受了激增低地轨道的概念，并建立了太空发展局（SDA）来创建一个。而新成立的美国太空部队已经吹嘘需要一个混合网络，其能力分散在多个轨道上，包括低地球轨道。
“黑杰克计划”的首次发射现在已经被推到太空发展局的首次发射之外。虽然DARPA原计划希望在2021年底前将其第一批卫星送入轨道，但现在的目标是2022年10月。太空发展局将提前一个月发射其第一批卫星。
看起来美国防部已经采用了DARPA的革命性概念，并将其演示验证工作抛在脑后。面对重复和延迟，“黑杰克计划”是否仍有意义？
对此，DARPA负责“黑杰克计划”的项目经理斯蒂芬·福布斯表示：“这是一个我们每天都在纠结的问题，对吗？我们总是在评估--我们是否仍有意义？ 就像DARPA的每个项目一样。我们是否达到了我们的技术里程碑？技术里程碑是否仍然产生影响？我认为说实话，答案是'是'。”
“黑杰克计划”可能不会对太空发展局发射的前几批卫星产生直接影响，但斯蒂芬·福布斯相信他的项目将为军方未来的低地轨道激增工作提供参考。他说，在短期内，该机构的降低风险实验已经证明了轨道网状网络所需的关键技术，而其通过签约供应链的努力将帮助后来者。而且，由于太空发展局的螺旋式发展方法，从“黑杰克计划”中获得的经验可以被纳入以后的几批卫星中。
像所有DARPA项目一样，“黑杰克计划”从来就不应该是一个操作平台。相反，它是一项开发和展示新技术的努力，供另一个机构或武装部门使用。来自成功的DARPA项目的技术可以用来启动或促进一个记录的项目。
然而，通向“黑杰克计划”作战计划的道路是泥泞的。最明显的操作继任者将是太空发展局的国防空间架构。但时间线是颠倒的。太空发展局将在DARPA之前发射其第一批卫星。
显示SDA概念性多层国防太空架构的信息图
“黑杰克计划”不会直接影响太空发展局的第一批卫星，但它可能会影响后续的几代卫星。这是因为太空发展局正在使用一种螺旋式发展方法，每两年发射一次新的卫星来加强其星座。DARPA的实验可能会给后来的几批卫星带来成果，可能是那些将在2026年和2028年进入轨道的卫星。
斯蒂芬·福布斯表示：“我们没有直接改变太空发展局在第0批或第1批所做的事情，但是当他们进入他们的运行阶段时，从‘黑杰克’学到的关于指挥与控制、数据管理、边缘的数据处理、在边缘增加高性能计算的经验，自然而然地让它们卷入其中。”
更直接地说，DARPA已经与太空发展局和其他机构合作，发射了一些实验性卫星，以减少“黑杰克计划”和其他激增的低地轨道星座的风险。这些卫星正在测试使在轨网状网络工作所需的一些核心技术。这些实验中的第一个卫星被称为“曼德拉克一号”，在2021年1月发射。那颗立方体卫星已经度过了它预期的短暂寿命，展示了轨道上的高端计算。斯蒂芬·福布斯表示：“那是非常、非常成功的。从签约到卫星在轨的时间不到九个月。因此，一个真正的加速周转，所有飞行的芯片都运行得非常非常好，远远好于预期的在轨运行。我们基本上达到了我们想用该飞行器实现的每一个目标。”这项降低风险的实验使DARPA及其合作伙伴更有信心，他们可以依靠这些芯片执行任务。另一项实验--曼德拉克二号--本应同时升空，但由于与火箭集成的设施发生事故，它被推迟了六个月。它最终于6月发射，将微型卫星送入轨道，DARPA正利用它测试其光学激光通信概念，该概念将实现在轨网状网络。发射前的“曼德拉克”2号卫星——Able和Baker对此，斯蒂芬·福布斯表示：“我们仍然在解决激光平台上的很多问题，这从根本上证明，尽早启动激光平台已经降低了该项目的很多风险。”曼德拉克二号实验也经历了一些问题，其中一些问题斯蒂芬·福布斯将其归咎于依赖商业现成（COTS）部件的决定。使用COTS部件有望降低卫星的成本，使政府能够更快地建造卫星。斯蒂芬·福布斯说：“当你用COTS工作时，事情会出现故障，你必须修复它们。”他补充说，这些实验被该机构有限的下行数据能力所阻碍。像这样的实验，连接能力有限是很常见的，但这只是拖累项目时间表的又一个因素。例如，在卫星上运行一个实验可能只需要两个小时，但下载该实验的所有数据可能需要一个星期。”斯蒂芬·福布斯解释说：“现在，你不是每周进行四次测试，而是每月进行四次测试。”斯蒂芬·福布斯介绍，尽管有延误，但减少风险的实验已经改善了主要的卫星，。根据从曼德拉克一号学到的经验，DARPA将主要的高性能计算芯片换成了更适合长期太空环境的芯片。DARPA还从辐射测试的其他投资中了解到，一些支持性的电子设备不太可能在轨道上存活整整两年，所以这些也被换掉了。该机构还更换了其激光采集软件，并根据从曼德拉克二号中吸取的教训对光学头进行了机械性的改变。斯蒂芬·福布斯表示，一些较小的问题，如总线上某些支架的位置，对发射几颗卫星来说并不是一个巨大的障碍，但当该机构扩大到整个星座时，就会成为一个更令人头痛的问题。“黑杰克计划”的一个目标是用COTS部件来建造卫星，通过利用商业世界来降低成本并实现更快的建造。然而，新冠肺炎疫情对供应链造成了伤害，使许多承诺的好处失去了意义。对此，斯蒂芬·福布斯表示：“我没有看到我预期的优势，但这不是因为选择。而是因为供应链已经消除了我们的能力，使我们无法正常地做出商业世界会做出的改变。你是谁并不重要。如果你只能得到一个零件，那么你就必须使用那个零件。”例如，如果一个电阻供应商面临短缺，DARPA应该能够转向另一个供应商。然而，许多电阻供应商依靠几个共同的地点来提供零件。例如，如果其中一个地区因新冠肺炎疫情而被封锁四周，那就会波及所有的供应商，福布斯指出。他说：“当供应链受到挤压时，很多灵活性都消失了，我们最终为供应链设计了很多东西--比我们通常所做的更多。这种大流行病以非常独特的方式对重要子部件的供应链造成了压力。”因此，斯蒂芬·福布斯的团队没有能够完全专注于“黑杰克计划”的技术方面，而是不得不投入大量的时间和精力来获得必要的材料。他表示：“我非常沮丧，我正在追踪电容器和电阻之类的东西。”他通常可以“以一分钱一卷的价格购买”的商品现在很难获得，这拖慢了进度。而且，由于替换方案有限，并不是每个硬件的替换都是可以插入终端产品的同类替换。其结果是什么？斯蒂芬·福布斯说，为特定硬件设计的软件可能无法与替代品完全兼容，迫使软件设计者废止大块的代码并重新开始。他说，他希望目前的供应链困境是暂时的，依靠COTS部件将证明是有益的。一旦供应链正常化，这是一个仍在等待探索的机会。随着DARPA完成对其风险降低卫星的实验，它正准备发射“黑杰克计划”的第一批完成的卫星。斯蒂芬·福布斯表示：“我们正处于为我们的总线和有效载荷建造硬件的阵痛中。”第一批将于10月升空的卫星将进一步证明在轨连接，这是“黑杰克计划”和其他轨道网络的核心所在。DARPA将利用这些初始卫星来解决其星座的缺陷和问题，确保六个月后发射的第二批卫星能够无缝运行。而在4月，第二批卫星将被送入轨道。在距离地球表面500至550公里的地方放下，然后它们将爬升到大约1000公里。这将需要数月时间。斯蒂芬·福布斯表示：“但是，一旦我们到了那里，我们真的想证明这些卫星在它们之间共享数据的能力，沿着任务协同工作，因为这确实是你在低地轨道上必须做的，以提供与从[静止]卫星获得的相同的永远在线能力。如果我们能够成功地做到这一点，那么我们将是一个非常、非常成功的项目，并真正帮助[空间系统司令部]、太空发展局、[导弹防御局]，以及其他想要使用激增型型低地轨道进行任务的人--真正给他们一个坚实的基础。”－ The End －
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