翟峰（中國(guó)衛(wèi)星通信集團(tuán)有限公司） 朱貴偉（北京空間科技信息研究所）

A2100衛(wèi)星平臺(tái)是洛馬公司（Lockheed Martin）為新一代高功率、大容量地球靜止軌道通信衛(wèi)星而推出的主流衛(wèi)星平臺(tái)，設(shè)計(jì)壽命為15年，功率可擴(kuò)展至15kW。其主體為箱板式結(jié)構(gòu)，采用模塊化設(shè)計(jì)，支持移動(dòng)、固定和廣播等多種通信有效載荷。在模塊化思想的指導(dǎo)下，A2100衛(wèi)星平臺(tái)大大減少了零部件的數(shù)量，簡(jiǎn)化建造過程，提升在軌可靠性，并降低了衛(wèi)星的質(zhì)量和成本。衛(wèi)星研制和總裝的地點(diǎn)相鄰，便于縮短研制周期。此外，該衛(wèi)星平臺(tái)還與多種運(yùn)載火箭相兼容，包括“宇宙神”、“德爾他”、質(zhì)子號(hào)、“阿里安”和“長(zhǎng)征”系列火箭等。

1 研制背景

為應(yīng)對(duì)21世紀(jì)通信衛(wèi)星的需求，同時(shí)進(jìn)一步提升其衛(wèi)星研制能力，洛馬公司于20世紀(jì)90年代初開始研制新一代通信衛(wèi)星平臺(tái)—A2100。研制之初，洛馬公司針對(duì)未來的需求提出了一系列的總體目標(biāo)，包括：大大降低衛(wèi)星質(zhì)量、成本和研制周期；設(shè)計(jì)高度模塊化衛(wèi)星平臺(tái)；非商業(yè)衛(wèi)星在部件級(jí)的公用率要達(dá)到80%；研制衛(wèi)星平臺(tái)要經(jīng)過驗(yàn)證的鑒定試驗(yàn)；開發(fā)一整套標(biāo)準(zhǔn)部件并進(jìn)行鑒定，減少重復(fù)工作；增加衛(wèi)星的自主性，降低運(yùn)行成本。

A2100衛(wèi)星平臺(tái)在1996年首次經(jīng)過飛行驗(yàn)證，此后隨著技術(shù)的進(jìn)步，不斷融入新的技術(shù)，例如霍爾效應(yīng)推力器、鋰離子電池、多結(jié)砷化鎵太陽(yáng)能電池等技術(shù)，逐步提高了衛(wèi)星平臺(tái)的性能，針對(duì)不同的應(yīng)用形成了衛(wèi)星平臺(tái)系列，包括A2100A、A2100AX、A2100AXS和A2100M等。

基于A2100衛(wèi)星平臺(tái)的衛(wèi)星研制主要由洛馬公司的商業(yè)航天系統(tǒng)部負(fù)責(zé)，衛(wèi)星工廠位于美國(guó)的賓夕法尼亞州，整個(gè)工廠可同時(shí)生產(chǎn)16顆衛(wèi)星。A2100系列衛(wèi)星平臺(tái)在近20年的時(shí)間里被全球多家通信衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)商廣泛采用，包括美國(guó)的SES美國(guó)通信（SES Americ om）公司和回聲星（ECHOSTAR）公司、加拿大的電信衛(wèi)星（Telesat）公司、亞洲的亞洲蜂窩衛(wèi)星（ACeS）公司、日本衛(wèi)星系統(tǒng)（JSAT）公司和韓國(guó)電信（KT）公司，以及歐洲的SES阿斯特拉（SES Astra）公司，等等。

2 衛(wèi)星平臺(tái)設(shè)計(jì)

A2100系列衛(wèi)星平臺(tái)主要具有以下特點(diǎn)。

1）較高的性能：可提供15kW的供電功率以及超過6500kg的衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量。

2）采用了箱板式結(jié)構(gòu)：衛(wèi)星平臺(tái)的核心結(jié)構(gòu)是由鋁蜂窩型石墨環(huán)氧樹脂夾層平板構(gòu)成，所有燃料箱和絕大部分推進(jìn)設(shè)備都直接連接在衛(wèi)星平臺(tái)上。

3）采用了模塊化設(shè)計(jì)：A2100衛(wèi)星平臺(tái)分成兩個(gè)主要部分：衛(wèi)星平臺(tái)艙和有效載荷艙。電池以模塊形式從外部安裝在衛(wèi)星平臺(tái)基座上，方便了安裝和熱隔離。有效載荷的安裝面積和散熱能力僅通過加長(zhǎng)或縮短中心結(jié)構(gòu)和散熱器板就可以得到改進(jìn)。

A2100衛(wèi)星平臺(tái)主要參數(shù)

采用A2100M衛(wèi)星平臺(tái)的先進(jìn)極高頻－1衛(wèi)星

4）系列化：由于采用了箱板式和模塊化的結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)載荷的情況對(duì)衛(wèi)星平臺(tái)的配置進(jìn)行剪裁，以配合載荷的不同需求。為了進(jìn)一步貫徹模塊化理念，在對(duì)潛在需求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，洛馬公司對(duì)A2100衛(wèi)星平臺(tái)根據(jù)載荷情況進(jìn)行了系列化的設(shè)計(jì)，在A2100衛(wèi)星平臺(tái)基本型的基礎(chǔ)上形成了衛(wèi)星平臺(tái)系列，包括A2100A、A2100AX等。

5）適應(yīng)多種載荷：由于A2100衛(wèi)星平臺(tái)的系列化設(shè)計(jì)，使其對(duì)于各種載荷的適應(yīng)能力大大加強(qiáng)，它不僅可以用于通信衛(wèi)星載荷，還可用于“天基紅外系統(tǒng)”（SBIRS）地球靜止軌道導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星。

6）縮短了衛(wèi)星的研制周期：由于采用模塊化和系列化的衛(wèi)星平臺(tái)設(shè)計(jì)，使得載荷與衛(wèi)星平臺(tái)之間的相關(guān)性得以降低，它們的設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試等工序都可以并行進(jìn)行，大大提高了效率，縮短了衛(wèi)星研制周期。洛馬公司宣稱收到訂單后可以在18個(gè)月內(nèi)交付衛(wèi)星。

7）高可靠性：由于采用了模塊化和系列化的設(shè)計(jì)，使得衛(wèi)星平臺(tái)的零部件的通用率和可靠性提高。A2100衛(wèi)星平臺(tái)可以說是世界上可靠性最高的靜止軌道衛(wèi)星平臺(tái)之一。

3 應(yīng)用情況

截至2012年6月底，采用A2100衛(wèi)星平臺(tái)的衛(wèi)星共計(jì)發(fā)射47顆，廣泛應(yīng)用于軍事、民用和商業(yè)通信衛(wèi)星。下面就部分衛(wèi)星平臺(tái)型號(hào)的典型衛(wèi)星及其應(yīng)用情況進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

A2100A衛(wèi)星平臺(tái)是A2100的縮減版本，質(zhì)量和能力有所降低。采用該衛(wèi)星平臺(tái)的典型衛(wèi)星是越南衛(wèi)星－1（Vinasat－1），其用戶是越南郵電組織（VNPT）。該衛(wèi)星質(zhì)量2600kg，裝載C和Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，定點(diǎn)132°（E），設(shè)計(jì)壽命為15年。其所提供的廣播、電視和電話業(yè)務(wù)可以覆蓋全境，提高越南的電信水平。

A2100AX衛(wèi)星平臺(tái)功率為6～12kW，最大發(fā)射質(zhì)量為4700kg。采用這一衛(wèi)星平臺(tái)的典型衛(wèi)星有尼米克－1、2（Nimiq－1、2）衛(wèi)星，質(zhì)量3600kg，設(shè)計(jì)壽命12年。尼米克－1、2配備高性能的Ku、Ka頻段，裝有32臺(tái)24MHz的Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，配備120W功率放大器；另外，尼米克－2帶有Ka頻段載荷，提供寬帶業(yè)務(wù)。

A2100AXX陸地移動(dòng)衛(wèi)星平臺(tái)功率為6～12kW，最大發(fā)射質(zhì)量5000 kg，采用這種衛(wèi)星平臺(tái)的典型衛(wèi)星為2000年2月發(fā)射的印度尼西亞格魯達(dá)－1（Garu d a－1）通信衛(wèi)星，又名“亞洲蜂窩衛(wèi)星”（Ac e S），它是世界上第一顆地球靜止軌道（GEO）區(qū)域個(gè)人移動(dòng)通信衛(wèi)星。

A2100AXS衛(wèi)星平臺(tái)是A2100AX的增強(qiáng)型，可提供7.5～12kW的功率，最大發(fā)射質(zhì)量6000kg。采用這一衛(wèi)星平臺(tái)研制的典型衛(wèi)星為新天空衛(wèi)星－6（NSS－6），該衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量4575kg，壽命初期功率10kW，設(shè)計(jì)壽命14年。它采用Ku頻段通信，同時(shí)支持Ka頻段上行傳輸，可以提供高速、全交互式的互聯(lián)網(wǎng)接入和其他多媒體通信業(yè)務(wù)。新天空衛(wèi)星－6采用獨(dú)特的配置，可以滿足各類用戶不斷變化的需求，典型用戶包括國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)提供商、電視直播服務(wù)商、寬帶服務(wù)商及私營(yíng)公司。該衛(wèi)星裝載60臺(tái)Ku頻段36MHz轉(zhuǎn)發(fā)器，可形成6個(gè)區(qū)域波束，分別覆蓋印度、中國(guó)、中東、澳大利亞、東南亞和東北亞等國(guó)家和地區(qū)。60臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)器中有15臺(tái)可切換至6個(gè)區(qū)域波束中的任意一個(gè)，靈活應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求變化。每個(gè)區(qū)域波束均由一套獨(dú)立的高增益天線系統(tǒng)形成，等效全向輻射功率為51～53d BW。此外，新天空衛(wèi)星－6還有12個(gè)Ka頻段上行點(diǎn)波束，75～90cm口徑小型地面天線可實(shí)現(xiàn)1Mbit/s以上的上傳速率，有效應(yīng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)流量不對(duì)稱的問題。

A2100M衛(wèi)星平臺(tái)采用了抗輻射加固等安全保護(hù)措施，主要用于軍用衛(wèi)星，如“先進(jìn)極高頻”（AEHF）、“移動(dòng)用戶目標(biāo)系統(tǒng)”（MUOS）、“天基紅外系統(tǒng)”地球靜止軌道導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星?！跋冗M(jìn)極高頻”衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量為6577kg，已經(jīng)達(dá)到了超大型衛(wèi)星平臺(tái)的水平。