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东方红四号:大容量 长寿命 国际化

2020-04-15石明紫晓

太空探索 2020年4期
关键词:帆板东方红通信卫星

文/ 石明 紫晓

▲ 东方红四号大容量通信卫星

东方红四号大型通信卫星公用平台是“十五”期间我国重点开展的民用卫星工程。该平台采用公用平台设计理念,坚持通用性、继承性、扩展性和先进性的原则。平台的性能与国际上同类卫星先进平台水平相当,设计寿命15年,适用于大容量通信广播卫星、大型直播卫星、移动通信、远程教育和医疗等公益卫星以及中继卫星等地球静止轨道卫星通信任务。

通天之路不平坦

早在上世纪90年代中期,为了适应地球静止轨道卫星向长寿命、大容量发展的趋势,中国空间技术研究院就开始了研制东方红四号卫星公用平台的论证工作。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与发展阶段研制工作的批复。自此,东方红四号大平台开始进入预研阶段。

在突破了卫星总体设计优化、大型中心承力筒、大容量贮箱、大功率高压电源、高精度姿态及轨道控制技术、长寿命高可靠性、星上综合数据管理、大功率卫星热控、高压气瓶研制等12项关键技术后,东方红四号卫星公用平台于2001年10月正式转入工程研制阶段。

通天的路是不平坦的。2006年10月29日发射的东四平台首星“鑫诺二号”,2007年5月14日发射的东四平台第二颗星“尼日利亚卫星一号”,相继出现故障。中国航天人背负着巨大压力,继续攻坚战斗。

卫星太阳帆板驱动机构是东四平台研制中遇到的一个技术瓶颈。随着委内瑞拉一号卫星交付的时间越来越近,团队里的每个设计师眉头都拧成一团。

与其坐以待毙,不如迎难而上。东四平台负责人周志成组织团队内外的控制领域和机械领域的专家,分析了之前卫星上所用的太阳帆板驱动机构在设计、生产和试验过程中的记录及数据,针对性找出原太阳帆板驱动机构所存在的缺陷并对症下药。多少个日出到日落,再从日落到日出,东四团队专家组完成了新型太阳帆板驱动机构的鉴定及正样研制,保证了装星时间,确保了整星按期发射。

2008年10月30日,基于东方红四号平台的委内瑞拉卫星一号发射成功,2008年12月在轨交付。委内瑞拉通信卫星全面应用并验证了东方红四号卫星平台及有效载荷技术,标志着我国通信卫星平台能力得到了跨越式的提升。这颗卫星发射质量5050千克,输出功率约8千瓦,设计寿命15年,有效载荷包含12台Ku、14路C和2路Ka频段转发器,总体性能达到了同时期国际同类通信卫星的先进水平。

东方红四号卫星平台将通信卫星设计寿命从“东方红三号”的8年,提高到15年,功率从1700瓦一下子提高到1万瓦,载荷承载能力从230千克提高到600千克。

2008年,委内瑞拉一号通信卫星成功发射并在之后实现了正常运营。

该星的成功研制,迈出了东方红四号卫星平台技术突破的重要一步,证明了东四团队的技术实力与判断力,也正式开启了东方红四号卫星平台踏上国际舞台的新纪元。

攻坚克难破险阻

高科技的道路是一条永无止境的路,在这条道路上需要不断突破自我,才能站稳属于自己的舞台。这是一条铁的定律,而东四团队也用铁一般的意志在坚定执行着。

2006年,东四团队签下了中国的“铁腕兄弟”巴基斯坦的一颗通信卫星。这一次,用户的需求较以往来得更加苛刻一些。用户要求精确实现卫星天线转动,其要求角度转动的精度之高,是东四团队从未遇到过的。

东四团队作为卫星总体单位,连夜召集西安分院天线方面的负责人和专家,对该问题进行剖析并寻求解决方案。不知道经过多少个攻坚克难的昼夜,东四团队通过对大量国外文献的调研,并结合西安分院相关的预研成果,终于在天线交付期限到来之前,利用主反射面微动可调技术,满足了天线转动角度高精度的要求。

当东方红四号卫星平台的品牌在国际市场上打响后,东四团队终于踏上了欧洲的土地。欧洲拥有传统的航天强国,一直不乏顶级卫星制造商。这一次,东四团队凭借强劲的实力以及众国的口碑,在与世界顶级卫星制造商的竞争中获得了白俄罗斯人的青睐。

白俄罗斯一号通信卫星运营范围是白俄罗斯本土,可是由于白俄罗斯周边国家都有各自的卫星,并且对卫星频率和覆盖区域限制多,卫星天线的覆盖区域一直都是一大难题。如此精细的覆盖区域要求,对东四平台的区域波束天线是一大考验。

▲ 2011年,长征三号乙运载火箭成功发射尼日利亚通信卫星1R

又是一个史无前例的难题,不过这并没有难倒屡经考验的东四团队。经过长达数月的艰苦攻关,天线抑制区域与XPD指标最终均满足了用户的要求。

好事多磨,在白俄罗斯一号通信卫星即将进入整星热试验阶段时,进口的太阳帆板驱动机构功率滑环出现了问题。整星热试验在即,已经没有调整的余地了。东四团队立即派出周明玮等控制专家赶赴欧洲了解情况、解决问题。但该团队从供应商处得知,这类产品都是根据年初的需求进行定制,并没有多余的库存可以临时调用,而且该部件生产和更换周期所需周期长,恐怕无法满足当前的时间需求。

“没有时间犹豫了!”东四团队连夜召集了控制专家开会讨论,经过对性能的分析以及数据的审查,会上当机立断就决定采用国产部件取而代之。

▲ 我国研制的白俄罗斯通信卫星正在进行整流罩合罩

▲ 2017年5月17日,印尼帕拉帕-N1通信卫星项目合同签署

2016年年初,白俄罗斯一号通信卫星冉冉升空,并成功在轨交付用户。

这样攻坚克难的故事在卫星研制的过程中不胜枚举。

玻利维亚一号通信卫星出场评审持续24小时不间断,设计师们倾力闭环300余项待办事项;老挝一号通信卫星首次实现星上综合电子技术,开辟了综合电子应用的新道路;亚太九号通信卫星载荷实现多路上行信号对一路或多路下行信号,其等效通道数量达到100路,技术水平达到国际领先水平;阿尔及利亚一号通信卫星首次实现星上设备全国产化……

正是因为东四团队在卫星研制的漫漫长路上不断求索,才造就了东方红四号卫星平台现今的国际地位。

东方红四号卫星平台优异的性能得到了国际用户的广泛认可,自委星一号开始,我国打开了向世界出口卫星的通道,卫星技术不再为欧美垄断。目前,中国航天已相继参与了数十个国际商业通信卫星招投标项目的竞争,先后为尼日利亚、委内瑞拉、巴基斯坦、玻利维亚、白俄罗斯等国家研制了国际商业通信卫星,还签订了老挝、尼加拉瓜、刚果、亚太142E等10余个通信卫星研制商业合同。采用东方红四号卫星平台研制的在轨运行的民/商用通信卫星,覆盖亚洲、非洲中西部及南部、南美洲,覆盖全球约80%的陆地面积和90%以上的人口。

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