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永远的“东方红”——我国卫星公用平台能力的发展

发布日期:2020年04月21日 来源 : 中国航天日微信公众号 字体: 【大】【中】【小】

  1970年4月24日,我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”成功发射,开创了中国航天的新纪元。


  50年来,经过一代代航天人的不懈努力,中国的卫星研制能力实现了从无到有、从弱到强的跨越式发展。先后发展出“东方红一号”到“东方红五号”几代卫星平台。我国卫星研制能力迅速提升:“东方红二号”、“东方红三号”卫星先后发射成功、投入使用,以“东方红四号”卫星平台为基础的通信卫星成功走出国门、走向世界,新技术、新平台开发硕果累累……


  对卫星而言,公用平台是卫星能力实现的基础。为实现跻身国际一流的愿景,中国航天在推进新型平台研发、切实提升平台能力上不断迈出新的步伐,不断推动我国卫星平台切切实实地走出了一条“指数式”能力跃升之路。


  “指数式”第一步:从无到有


  1958年毛泽东主席发出“我们也要搞人造卫星”的号召,中国将发射人造卫星纳入计划。经过以钱学森为代表的老一代中国航天人的艰苦奋斗,1970年4月24日21时35分,“东方红一号”卫星在甘肃酒泉成功发射,使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家,大大提升了我国的国际影响力,开启了中国航天的新纪元,实现了我们人造卫星“从无到有”的跨越。



东方红一号卫星


  “指数式”第二步:从有到好


  “东方红一号”发射成功以后,有关方面抓紧研究我国通信卫星的研制工作,国家计委和国防科委联合提出了《关于发展我国卫星通信问题的报告》。报告批准后,在研制团队历经数年的艰苦奋战下,中国第一颗静止轨道同步通信卫星——“东方红二号”通信卫星携带着2个C频段转发器,终于在1984年4月8日发射成功,从此俯瞰神州。


  在上世纪80年代中后期,“东方红二号”系列通信卫星满足了我国总人口83%以上的通信需求。但与1964年世界第一颗地球同步静止轨道通信卫星——辛康三号相比,我国已落后了20年。除了奋起直追,别无他途。



东方红二号卫星


  “指数式”第三步:从好到大


  
站稳脚跟后,接下来就是要在“大”字上下功夫了。适逢改革开放大潮下,国内通信卫星市场需求不断增长,这是仅携带4个C频段通信转发器的“东方红二号”远不能满足的。要“买星”“租星”,还是依靠自己“造星”?成为争论焦点,可谓历经波折。最终,孙家栋等人“要以我为主,尽快拿出通信卫星”的“请战”呼吁得到了高层的重视。1986年3月31日,国务院将第三代通信卫星“东方红三号”列为国家重点任务,明确通信卫星不外购,由中国自己制造。


  要尽可能地摆脱弱势地位、缩小迭代差距、满足市场需求,“东方红三号”的总体方案较“东方红二号”在指标上有大幅提升:携带的C频段转发器数量由4个增长到24个,使用寿命也将达到8年。1颗“东方红三号”,相当于至少6颗“东方红二号”。但航天从来都是一个高风险行业,性能指标的增长,更推高了技术创新难度,使工程实现的挑战更加艰巨。在1994年11月底的首发中,卫星推进系统燃料泄漏造成推力下降,最终未能成功定点。之后,研制团队痛定思痛,认真排查,全面举一反三,最终让第二颗“东方红三号”通信卫星在1997年5月成功发射并定点。这才一举扭转了“九五”之后我国主要依赖国外通信卫星的尴尬局面。


  之后,“东方红三号”成为我国重要的卫星公用平台,不仅成功应用于后续一系列通信卫星,还被“嫦娥一号”探月卫星、北斗导航卫星等采用,实现了全面开花。“东方红三号”卫星平台的成功,让中国航天实现了“从好到大”的发展。



基于东方红三号平台研制的“嫦娥一号”探月卫星


  “指数式”第四步:从大到强


  仅仅喊出“我们也能”是不够的,面对激烈的国际竞争和增长迅猛的通信卫星市场,要抢回国内市场、抢占国际市场,在领域内牢牢占据一席之地,就必须加快步伐缩小差距,研制出新一代大容量、长寿命、高可靠的通信卫星平台。1999年12月,国防科工委和财政部联合下发了关于新一代大型地球静止轨道卫星公用平台预发展阶段研制工作的批复,自此,东方红四号大平台预发展阶段开始进入预发展阶段。



基于东方红四号卫星平台的白俄罗斯通信卫星一号


  “东方红四号”与“东方红三号”相比,实现的是更大的技术跨越:设计寿命从8年延长到15年,转发器数量从24路增加到52路,输出功率从1700瓦直接跨越到10000瓦,有效载荷从200公斤增长到600-800公斤。


  “东方红四号”作为有态度、有实力的产品,迅速收获市场的关注和欢迎。2002年5月,鑫诺二号通信卫星合同正式签订。2004年11月,在参加尼日利亚通信卫星的竞标角逐中,中方战胜来自美、法、英、意、以色列等国家的21家公司,最终赢得了卫星商业研制合同。这是中国第一颗整星出口的卫星,中国制造的卫星从此走出国门、走向五洲。


  2008年后,基于“东方红四号”卫星平台为国内通信卫星市场和亚、非、拉美等地区的国际商业客户共研制12颗通信卫星。这12星连射连捷、在轨表现堪称完美,为“东方红四号”平台、为中国航天积累了广泛声誉,得到了越来越多的国家和通信卫星运营商的关注和青睐。



基于东方红四号卫星平台的老挝一号卫星


  “指数式”第五步:从强到更强


  在“东方红四号”卫星平台取得成功的基础上,研制团队乘胜追击:在既有成熟通信卫星平台的基础上,开发满足市场差异化需求的东三B平台、东四增强型平台,目前已推向市场,获得良好反响;调集精锐力量,瞄准未来高度,全力开发下一代通信卫星平台产品——“东方红五号”;把握前沿技术,启动全电推平台研制工作,多头并举,齐头并进。


  东五平台是我国自主开发的新一代大型地球同步轨道卫星平台,创新采用了桁架结构技术,这比传统的承力筒式结构承载能力更大、适应性更强。对于卫星来说,平台承载能力越大,性能就越强,目前平台可以满足不同功能卫星研制需求,广泛应用于高轨通信、微波遥感、光学遥感、空间科学探测、科学试验、在轨服务等多个领域,成为世界航天领域少有的多适应性平台。基于该平台研制的实践二十号卫星将对平台8大项关键技术进行全面在轨验证。



基于东方红五号卫星平台的实践二十号卫星


  基于东五平台的卫星起飞重量可达8000-9000kg,载荷承载能力可达1500-1800kg。此外,东五平台还创新设计理念,实现了智能化自主运行管理,从而有效提升卫星的好用、易用性;通过分舱模块化设计和数字化研制模式,大幅缩短研制周期,有效提高了设计生产效率。同时,平台的单机国产化率达100%,将有力牵引我国航天装备发展。这些意味着,相比东三、东四等现役卫星平台,东五平台能力将得到跨越式提升,达到国际领先水平,填补了我国东方红系列大型卫星平台型谱的空白,可满足未来20年的大容量卫星应用需求。


  面向未来,航天市场竞争形势日益激烈,以宽带通信卫星为代表的新兴业务需求日益迫切。业界预测,到2022年,大容量(高通量)卫星将占全球总卫星带宽的50%;2022年前后,我国宽带卫星容量需求也将达到1Tbps以上。面对广阔的需求,服务于国家“一带一路”和“宽带中国”战略,我国将依托东五平台,研制若干颗100G-1T容量的通信卫星,覆盖“一带一路”沿线国家及周边地区,促进国民经济快速发展,提升中国航天国际影响力,为实现航天强国的伟大梦想、推动构建人类命运共同体作出新的更大的贡献。


  作者:张国航、孔晓燕(航天科技集团五院通信卫星事业部)

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