過去幾十年間，美國空軍的軍用衛星系統都處于世界領先地位，但是在國防預算緊縮的背景下，平均花費數十億美元、歷時多年的軍用衛星發展模式也受到了國內反對派的置疑，要求美國空軍對空間項目進行調整改革。盡管面臨各種壓力，2015年4月，美國空軍還是在佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地發射了全球衛星定位系統12顆新型衛星中第九顆“GPS IIF－9”衛星，這顆迄今最先進的全球定位系統衛星具備更強大、更準確的導航能力，標志著美國空軍的空間戰略改革進入了實質階段。

DSP衛星主要用于導彈預警

國防支援計劃（DSP）為美軍奉獻了多顆衛星。DSP預警系統衛星屬于地球靜止軌道衛星（GEO），用紅外傳感器檢測導彈和助推羽流的熱量，可為美國國家指揮機構和作戰司令部提供導彈發射和核爆炸的早期監測和預警探測，并將數據傳送給美軍作戰部隊使用。由于DSP衛星每10秒鐘就可以掃描一次整個地球表面，對火山噴發、森林大火等自然災害有很強的監測和預警能力，因此DSP的紅外傳感器也可以作為民用預警系統使用。目前，航空航天公司已經把DSP用于公共安全危害援助系統（HSS）。

1970年11月，美國空軍用“大力神－IIIC”火箭發射了第一顆DSP預警系統衛星，之后30多年時間內共發射了20顆，進行了5次重大的技術革新。1991年海灣戰爭期間，DSP衛星探測到伊拉克“飛毛腿”導彈發射，及時向聯軍、以色列和沙特阿拉伯的居民提供了幾分鐘的警報，美軍空中導彈防御部隊發射“愛國者”導彈擊落了多枚“飛毛腿”導彈。2007年11月，在人類發射人造衛星50周年之際，美國空軍使用德爾塔－Ⅳ火箭發射了最后一顆DSP系列導彈預警衛星DSP－23。早在1995年，美國空軍就開始尋找DSP的接班人，研發了戰區進攻與發射預警系統（ALERT），用來向美國和盟軍提供近程彈道導彈進攻的高質量預警信息。

最終，洛克希德·馬丁公司的天基紅外預警系統（SBIRS）成為DSP預警系統衛星的取代者，其由大型專業地球靜止軌道人造衛星和其他軌道的衛星系統組成。2011年中期，美國發射了第一顆SBIRS衛星，該星呈球型，重5600磅，裝有寬視野紅外掃描探測器和窄視野多色凝視探測器，具備數字信號處理能力，和DSP衛星相比，能夠為導彈發射探測和攔截目標定位提供更精確的制導數據。但是由于系統本身存在諸多問題，研發經費成倍激增，這顆衛星比預計發射時間推遲9年。2012年，天基紅外預警系統預算經費大幅增加，美國政府責任署（GAO）最近的一份報告指出，雖然每顆衛星的研發經費有所縮減，但是技術研發和軟件合成的費用相加也達到了30億美元，以保證到2025年SBIRS系統的所有衛星都能投入運轉。

GPS III衛星2015年首次發射

GPS衛星系統目前由31顆軌道衛星組成，提供定位、導航、授時數據，特別適合為空中武器系統精確制導。目前，美國空軍的GPS信號已經實現了軍民通用。到2012年6月，美國2顆Block IIA衛星已經服役了20年，由于這種4000磅的衛星相當昂貴，所以空軍只購買了2顆。

2010年5月，美軍發射了GPS IIF的第1顆衛星，比計劃推遲了4年。2011年7月發射了第2顆，2012年10月發射了第3顆，第9顆已于2015年發射。GPS IIF衛星雖然比上一代的定位精度提高了2倍，地面接收機的精確度已經小于3米，但是仍存在許多問題：GPS IIF－1衛星遇到天線樣式和發射機構等問題，GPS IIF－2的導航銫原子鐘也存在技術問題。由于合同商在GPS IIF衛星的建造過程中缺少專業技術和項目監管，存在太多技術問題，項目成本增加了一倍，從原來的7.29億美元激增至17億美元。

美國空軍近幾年一直在推進GPS IIF的下一代衛星GPS III衛星的研發進程，計劃采購32顆GPS III衛星，并要求在2015年發射首顆衛星，隨之進行重要的技術改造。美國空軍空間司令部指揮官威廉·L·謝爾頓將軍希望GPS III計劃成為執行項目成本和研發計劃的“典范”，空軍提出精確的需求，承包商使用成熟的技術和研發的監管，使GPS III建設步入正軌，確保上一代GPS衛星退役后不發生斷代。但是由于導航有效負載數據的設計和技術問題，GPS III首顆衛星SV 01的組件集成在2015年5月剛剛完成，發射時間被迫推遲到2016年，交付給美國空軍的時間也相應推遲。

“軍事星”的后繼者AEHF

美國空軍的軍事戰略戰術與中繼衛星系統（軍事星）由5顆衛星組成，冷戰時期負責核戰爭條件下的三軍保密通信，傳送美國的核指令，目前的應用重點由應付核戰爭的戰略通信轉變為常規戰術通信。“軍事星”每顆重10000磅，加載了核防護措施，在核戰爭環境下也能正常工作。“軍事星Ⅱ”通信頻率選用EHF極高頻毫米波段，采用自適應調零天線技術、星上再生處理技術和擴頻、跳頻技術，抗干擾能力超強。

由于超高的技術需求，目前“軍事星”還存在許多問題。美國空軍原計劃采用轉型通信衛星（TSAT）取代“軍事星”，但是花費了數10億美元之后，TSAT仍在研制階段。之后，美國空軍計劃用“先進極高頻（AEHF）”衛星取代“軍事星”。2010年8月，美國空軍和洛克希德·馬丁公司組成的聯合團隊成功將“軍事星”衛星地面控制系統轉換成先進極高頻衛星任務，并簽訂了6顆AEHF衛星的研制合同。

2010年8月，美國使用“宇宙神－5”火箭成功發射首顆AEHF衛星，第3顆衛星于2013年9月發射，美軍軍用通信衛星更新換代邁出關鍵一步，目前已有3顆衛星在軌，剩余3顆正在生產中。AEHF衛星重14000磅，在“軍事星”基礎上進行了諸多改進，可以擔負戰略通信和士兵在戰場上的戰術通信任務，也可以用于核戰爭環境下。該星使用新型相控陣天線、先進的集成電路、更有效的波形以及嶄新的天基推進器，使得噪音管理更加清晰，作戰效能提高了10倍，并可以與“軍事星”兼容，支持機載、艦載、車載和便攜式多種終端，可為6000個終端和4000個網絡提供服務。

美國使用宇宙神5號運載火箭成功發射GPS衛星

但是，AEHF衛星研發也存在一些問題，比如首顆衛星發射比原定計劃推遲了4年，發射成本也比原計劃的50億美元增加了10億美元，而且由于推進系統故障，AEHF衛星發射后用了1年時間才進入最終軌道。這些問題都需要洛·馬公司在研制AEHF-5和AEHF-6時加以解決，比如要努力降低美國空軍的發射風險，未來兩顆衛星的研發成本也需要進一步降低。

AEHF軍用通信衛星對“戰斧”下達命令只需0.03秒

WGS衛星支援軍事通信

國防通信衛星系統（DSCS）是美軍全球軍事通信的骨干衛星，用于重要軍事終端與國家指揮機關間的聲音、數據、數字和電視傳輸，為大容量固定用戶提供超高頻音頻和高數據率保密通信。第1顆DSCSⅢ衛星于1982年入軌，2003年發射了最后一顆，目前有8顆DSCS衛星仍在地球靜止軌道運行，但是都已經達到了服役壽命。

美國空軍計劃用寬頻全球衛星通信系統（WGS）填補DSCSⅢ和其他研發中的更先進衛星之間的空白，在未來幾十年內承擔美軍的通信任務。WGS衛星由加利福尼亞州艾爾斯貢杜的波音衛星制造公司研制，每顆重7600磅，與國防通信衛星的數據容量相同，目前已經有4顆在軌，未來將形成10顆在軌的衛星系統，是空軍未來主要的通信衛星系統。

WGS衛星可轉發Ka波段和X波段頻率信號，通信容量是DSCS衛星系統的10倍，在軌運行的3顆WGS衛星即可處理五角大樓90%的寬帶需求。WGS衛星還具備“交叉頻段”能力，能夠以一種頻率接收數據，以另一種頻率發布數據，支持更多的終端類型用戶。2012年1月，美國空軍發射了WGS－4衛星，2015年7月24日，美國空軍利用“德爾塔”-4火箭成功發射了第7顆WGS－7衛星。WGS－7衛星由波音公司制造，發射造價4.45億美元，是目前最先進的一顆軍用寬頻通訊衛星。

美國國防部太空暨任務系統中心（SMC）軍用通訊衛星主任羅伯特·塔爾頓表示，美國國防部預計在2018年之前再發射3顆WGS衛星，這10顆全球軍用寬頻衛星可讓在世界各地的美國士兵、飛行員和海陸人員，隨時能做點對點或多對多的無縫接軌通訊。WGS星座的10顆衛星實現全球覆蓋，可以同時支援X及Ka波段的頻率，還可以無縫的跨越和連結這些頻寬，除了可以提供軍用戰術通訊及支援多項軍事行動之外，還可以在必要時協助國際人道救援任務。

命運多舛的軍用氣象衛星

國防氣象衛星計劃（DMSP）從1962年開始為軍方提供氣象數據，由于沒有合適的繼任型號，美軍決定繼續使用至2020年。2009年10月，洛克希德·馬丁公司發射的F－18 Block 5D－3衛星是DMSP的第7代型號，用于戰略和戰術氣象預報，以援助美軍在海、路、空制定作戰計劃，尖端傳感器套件可對可見光和紅外云層進行成像，每6小時可提供一次全球衛星云圖。DMSP還能測量降雨、地表溫度、土壤濕度，可以全天候收集專業的全球氣象學、海洋學、太陽－地球物理學信息，具有強大的星載計算機增強型存儲和航天器自動化能力。美國空軍共計發射了50顆DMSP衛星，大部分已經超過了服役年限，目前在軌的有2顆極地軌道的DMSP衛星以及4顆備用衛星，另外還有2顆在軌儲備衛星，用于在未來幾年替換服役期滿的DMSP衛星。

1994年，克林頓政府要求美國空軍與諾·格宇航系統公司共同開發“國家極軌環境衛星系統”（NPOESS），該系統由紅外天氣預報傳感器和交叉跟蹤紅外探測器等傳感器系統組成，紅外光譜信息通道有1000個，具有極高的水平空間分辨率，溫度分布測量精度達到近1K，用來滿足軍用和民用氣象預報需要。但是在經歷了16年時間并花費了數百億美元之后，白宮在2011財年中止了這項計劃。

NPOESS失敗之后，2010年6月，空軍向國會提交了DWSS氣象衛星系統的初步要點：DWSS系統計劃使用諾·格宇航系統公司建造的衛星平臺，攜帶可見光成像儀輻射組件、太空環境監視傳感器和微波傳感器等10臺氣象與氣候儀器，預計在2018年發射。2012年1月，美國空軍宣布結束國防氣象衛星系統（DWSS）的研發工作，該項目從立項到取消僅持續1年時間。

軍用衛星發射改革前景

目前，美國空軍的衛星系統建設既有強大的通信能力，又或多或少存在一些問題。謝爾頓在一次演講中提到，美軍以往的衛星研發要求一顆衛星具備所有功能，設計壽命也過長，造成了研發成本的浪費。從安全角度考慮，在軌衛星越多，受到攻擊的可能性就越小，因為對手很難將其全部擊毀。新型采購模式能夠縮減預算，使空軍選擇性地采購先進系統，在美軍軌道航天器面臨的威脅持續增加的背景下，低成本系統也能間接提高安全系數。未來的軍用衛星將大量運用一箭多星技術，并向小型化、多樣化方向發展，通過降低發射載荷控制衛星研發和推進系統成本。天基空間監視衛星（SBSS）等大型衛星將從美軍退役，DMSP氣象衛星、導彈預警衛星也將向小型化發展。但是并非所有的衛星都要小型化，地球靜止軌道還將以大型衛星為主。美國空軍空間司令部指揮官威廉·L·謝爾頓將軍在科羅拉多州斯普林斯市舉行的國家空間研討會上表示，美軍下一代軍用衛星將具備小型化、簡易化的特征，商用宇宙飛船也將為美軍運送軍用載荷，成為20世紀50年代空軍發射人造衛星以來最大的一次變革。

美國空軍空間與導彈系統中心（SMC）主任埃倫·M·帕夫利克夫斯基中將支持謝爾頓的觀點，認為美軍應當運用全新的空間任務模式，提高項目研發的靈活性和經濟性。美國空軍正在尋求“共享搭載”的發射模式，使用民用運載火箭為軍方發射載荷，商用衛星也要通過高技術手段嵌入軍事功能。2011年9月，美國空軍在商業紅外傳感器（CHIRP）上開始了首次嘗試，在阿里亞娜火箭發射的SES衛星公司的商用衛星上加裝了紅外導彈預警系統。CHIRP研發時間僅為39個月，創造了美軍相關研發的速度紀錄，雖然還處于實驗階段，但是卻預示著未來發展方向。“共享搭載”的概念適用于導彈預警、氣象預報、空間報知和多種通信衛星，是未來空軍衛星體系的重要組成部分。