通信衛(wèi)星平臺的功能強(qiáng)弱對通信衛(wèi)星的整體技術(shù)水平具有較大的影響，它是除了轉(zhuǎn)發(fā)器和天線以外的衛(wèi)星重要組成部分，主要包括結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)、熱控制和電源等分系統(tǒng)，為轉(zhuǎn)發(fā)器和天線正常工作提供支持、控制、指令和管理保障服務(wù)。中國先后研制了東方紅－2、3、4小型、中型、大型3種通信衛(wèi)星平臺，它們均由中國空間技術(shù)研究院研制，對中國通信衛(wèi)星的發(fā)展起到了重要的推動作用。

1 東方紅－2小型衛(wèi)星平臺

1984年4月8日，中國首顆通信衛(wèi)星東方紅－2順利升空，邁出了中國通信衛(wèi)星的第一步，使中國成為世界上第5個獨(dú)立研制、發(fā)射和運(yùn)行地球靜止軌道衛(wèi)星的國家。

此后，中國又成功發(fā)射了1顆東方紅－2和3顆東方紅－2A實(shí)用通信衛(wèi)星，它們都采用了中國第1代地球靜止軌道衛(wèi)星平臺—東方紅－2衛(wèi)星平臺。該衛(wèi)星平臺是小型通信衛(wèi)星平臺，采用自旋穩(wěn)定方式。不過，東方紅－2A衛(wèi)星比東方紅－2衛(wèi)星在設(shè)計上有較大改進(jìn)，性能有較大提高。其星上通信轉(zhuǎn)發(fā)器由2臺增至4臺（C頻段），使電視轉(zhuǎn)播能力由2個頻道增至4個頻道，電話傳輸能力由1000路增至3000路，設(shè)計壽命由3年增至4年半，衛(wèi)星的等效輻射功率也提高了許多，使中國的衛(wèi)星通信和電視轉(zhuǎn)播跨入一個新階段。

東方紅－2衛(wèi)星平臺為雙同心圓筒式結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒為承力筒，外筒為上、下太陽電池殼，中間用腰帶連接，外部敷貼太陽電池片。其星體外形呈圓柱體，高1.606m，直徑2.1m，表面粘貼了近2萬片太陽電池片。星箭分離后，衛(wèi)星最大高度4.376m，遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動機(jī)分離后衛(wèi)星高度3.081m。該衛(wèi)星平臺的自旋轉(zhuǎn)速為（100±1）r/min。

東方紅－2衛(wèi)星平臺的性能參數(shù)

2 東方紅－3中型衛(wèi)星平臺

1997年5月12日，中國東方紅－3通信衛(wèi)星順利升空并成功運(yùn)行。它載有24臺C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，工作壽命達(dá)8年，使中國通信衛(wèi)星水平跨越了20年。

這顆衛(wèi)星是首顆采用中國第2代地球靜止軌道衛(wèi)星平臺—東方紅－3衛(wèi)星平臺的人造衛(wèi)星。此后，東方紅－3衛(wèi)星平臺先后用于“中星”系列通信衛(wèi)星、鑫諾－3通信衛(wèi)星、天鏈－1數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、“北斗”系列導(dǎo)航衛(wèi)星、嫦娥－1和2月球探測器等。所以，該衛(wèi)星平臺現(xiàn)已成為成熟的中型地球靜止軌道衛(wèi)星平臺。

東方紅－3衛(wèi)星平臺采用了許多當(dāng)時的新技術(shù)，例如，全三軸穩(wěn)定技術(shù)、統(tǒng)一雙組元液體推進(jìn)技術(shù)、大面積密柵太陽電池翼、雙柵雙拋物面多饋源賦形波束天線、正交線極化隔離頻率復(fù)用技術(shù)和高強(qiáng)度輕質(zhì)量碳纖維多層復(fù)合材料，等等。

該衛(wèi)星平臺本體為2.22m×1.72m×2.2m的箱式結(jié)構(gòu)，裝有展開式太陽電池翼和直徑達(dá)2m的通信天線。發(fā)射時天線處于折疊狀態(tài)，衛(wèi)星入軌后先后展開，翼展達(dá)18.1m，高度為5.7m。

該衛(wèi)星平臺采用分艙段設(shè)計，即分為通信艙、推進(jìn)艙和服務(wù)艙，這種設(shè)計有利于各艙段并行總裝測試。衛(wèi)星又分為控制、電源、測控、推進(jìn)、熱控、結(jié)構(gòu)和通信7個分系統(tǒng)，前6個分系統(tǒng)組成衛(wèi)星的平臺部分，后者為衛(wèi)星的有效載荷。

采用東方紅－3衛(wèi)星平臺的“北斗”導(dǎo)航試驗衛(wèi)星進(jìn)行熱真空試驗

它的姿態(tài)和軌道控制分系統(tǒng)由敏感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)3類硬件及軟件組成。敏感器包括太陽敏感器、地球敏感器和速率積分陀螺；控制器包括中心線路和星上計算機(jī)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括遠(yuǎn)地點(diǎn)發(fā)動機(jī)、偏置動量輪及太陽電池翼驅(qū)動裝置等，推進(jìn)分系統(tǒng)的490N發(fā)動機(jī)和10N推力器也用作執(zhí)行部件。

東方紅－3衛(wèi)星平臺的電源分系統(tǒng)由一次電源、直流-直流變換器、配電器、火工品管理器及電纜網(wǎng)組成。一次電源包括1對太陽電池翼（每翼有3塊板）和鎘鎳蓄電池。在日照區(qū)由太陽電池翼為整星供電，在星蝕區(qū)由蓄電池為整星供電，保證全部轉(zhuǎn)發(fā)器24h不間斷工作。星上母線電壓為直流26.5～42.5V，2個太陽電池翼總面積為22.7m2，貼有21776片規(guī)格為20cm×40cm的太陽電池片。

其測控分系統(tǒng)包括跟蹤、遙測、遙控及測控天線等部分，用于完成星地間的工程測控和業(yè)務(wù)測控任務(wù)。

其推進(jìn)分系統(tǒng)的主要任務(wù)是為衛(wèi)星變軌機(jī)動、地球同步軌道位置捕獲、位置保持和姿態(tài)控制提供力和力矩，它包括推進(jìn)劑貯箱、氫氣瓶、490N發(fā)動機(jī)和10N推力器，以一甲基肼和綠色四氧化二氮為推進(jìn)劑。由于把遠(yuǎn)地點(diǎn)變軌機(jī)動用的推進(jìn)劑與姿態(tài)和軌道控制用的推進(jìn)劑貯存在統(tǒng)一的貯箱內(nèi)，可以調(diào)節(jié)使用，故稱統(tǒng)一推進(jìn)系統(tǒng)。

采用東方紅－3衛(wèi)星平臺的嫦娥－1月球探測器進(jìn)行天線展開試驗

其熱控分系統(tǒng)以被動熱控方式為主，輔以部分主動熱控措施。所采用的熱控措施有：包敷多層隔熱材料，粘貼光學(xué)太陽反射器，鋪設(shè)熱管、電加熱器、涂層涂料等。通過對星內(nèi)、外熱交換進(jìn)行控制，保證星上所有儀器、設(shè)備的環(huán)境溫度都處于正常的工作溫度范圍。

其結(jié)構(gòu)分系統(tǒng)的功能是將各分系統(tǒng)組成一個整體，承受并傳遞運(yùn)載火箭主動段等各種條件下的力學(xué)載荷，并滿足剛度和強(qiáng)度要求。衛(wèi)星主結(jié)構(gòu)為中心承力筒加壁板構(gòu)成的箱形結(jié)構(gòu)。

東方紅－3衛(wèi)星平臺的成功研制，實(shí)現(xiàn)了中國地球靜止軌道通信衛(wèi)星從自旋穩(wěn)定型到三軸穩(wěn)定型的飛躍。衛(wèi)星平臺采用了全新的總體設(shè)計和總裝、試驗思路，對分系統(tǒng)提出了高標(biāo)準(zhǔn)要求，并攻克了多項關(guān)鍵技術(shù)，使其有效載荷能力（質(zhì)量、功率、天線安裝面、指向精度和轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)等）有了明顯的提高。

由于東方紅－3衛(wèi)星平臺采用分艙設(shè)計，具有較大的適應(yīng)性，所以在一定的質(zhì)量和功耗范圍內(nèi)可用于搭載不同有效載荷的多種衛(wèi)星。這種設(shè)計實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星制造的批量化，具有較高的可靠性；同時，也使衛(wèi)星的研制周期縮短，性價比提高，市場應(yīng)用前景變好。因此，充分發(fā)揮東方紅－3衛(wèi)星平臺的作用是中國通信衛(wèi)星現(xiàn)在發(fā)展的方向之一。

東方紅－3衛(wèi)星平臺的性能參數(shù)

東方紅－3A衛(wèi)星平臺的性能參數(shù)

東方紅－3B衛(wèi)星平臺的性能參數(shù)

東方紅－3衛(wèi)星平臺的有效載荷質(zhì)量220kg，功率980W。通過采用衛(wèi)星平臺設(shè)備的減重措施和提高電源分系統(tǒng)性能，就能使有效載荷的質(zhì)量和功率分別增加30%和13%左右，這一改進(jìn)已經(jīng)在地面得到了驗證，而且并未影響衛(wèi)星平臺的鑒定狀態(tài)，還拓寬了應(yīng)用范圍，提高了參與市場競爭的能力。此外，在東方紅－3衛(wèi)星平臺上采用砷化鎵太陽電池翼后可較大幅度提高供給有效載荷的功率和延長衛(wèi)星壽命。

現(xiàn)在，技術(shù)更先進(jìn)的東方紅－3A衛(wèi)星平臺也已問世。它在東方紅－3衛(wèi)星平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)容和改進(jìn)，載荷艙高度增加了400mm，有效載荷承載能力提高了40%～50%。該衛(wèi)星平臺采用六面體結(jié)構(gòu)，由推進(jìn)艙、服務(wù)艙、通信艙、天線和太陽電池翼組成，并采用三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制。

中國空間技術(shù)研究院還在研制東方紅－3B衛(wèi)星平臺，它也是東方紅－3衛(wèi)星平臺的升級版本。

3 東方紅－4大型衛(wèi)星平臺

東方紅－4衛(wèi)星平臺是中國空間技術(shù)研究院新研制的中國第3代靜止軌道衛(wèi)星平臺，具有輸出功率大、承載能力強(qiáng)和服務(wù)壽命長等特點(diǎn)，衛(wèi)星整體性能達(dá)到國際同類通信衛(wèi)星的先進(jìn)水平。該衛(wèi)星平臺可用于大容量廣播通信、電視直播、數(shù)字音頻廣播和寬帶多媒體等多種國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國內(nèi)外市場急需的業(yè)務(wù)類型，并具有確保信息傳輸安全可靠的有效技術(shù)手段。

為適應(yīng)地球靜止軌道衛(wèi)星向高可靠、長壽命、大容量發(fā)展的趨勢，在國家的支持下，中國空間技術(shù)研究院在“九五”期間重點(diǎn)開展了東方紅－4大型地球靜止軌道衛(wèi)星平臺的技術(shù)開發(fā)工作，突破了衛(wèi)星總體設(shè)計優(yōu)化等12項關(guān)鍵技術(shù)。為了研制東方紅－4衛(wèi)星平臺，技術(shù)人員開展了多項重點(diǎn)技術(shù)的攻關(guān)，如大型中心承力筒技術(shù)、大容量貯箱技術(shù)、衛(wèi)星電源及控制技術(shù)、星上綜合數(shù)據(jù)管理技術(shù)、大型靜止軌道衛(wèi)星平臺機(jī)械太陽電池翼及二次展開機(jī)構(gòu)等項關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)。2001年1月，該項目完成了預(yù)研制階段任務(wù)，并通過了國家組織的專家評審；2002年初，通過了國家組織的轉(zhuǎn)階段評審，并轉(zhuǎn)入正樣衛(wèi)星研制階段。

東方紅－4衛(wèi)星平臺的能力與目前國際上通信衛(wèi)星平臺的水平相當(dāng)，因而具備了開發(fā)同等容量通信衛(wèi)星的技術(shù)基礎(chǔ)和能力。該衛(wèi)星平臺采用了高效率的砷化鎵太陽電池翼和氫鎳蓄電池組，母線電壓為100V。衛(wèi)星應(yīng)用了星上數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，可以自動控制星上正常設(shè)備工作溫度和進(jìn)行蓄電池充放電管理；裝載了V型動量輪控制系統(tǒng)和星上計算機(jī)，能提供更高的姿態(tài)和軌道控制精度。該衛(wèi)星平臺具備攜帶38臺C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器、16臺大功率Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器的能力。

東方紅－4衛(wèi)星平臺進(jìn)行總裝

通過東方紅－4衛(wèi)星平臺的研制，中國自主掌握了多項關(guān)鍵技術(shù)，形成了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智力成果，促進(jìn)了中國航天技術(shù)的跨越發(fā)展，同時帶動了相關(guān)部件、元器件、原材料等基礎(chǔ)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品升級。

東方紅－4衛(wèi)星平臺已應(yīng)用于委內(nèi)瑞拉衛(wèi)星－1、鑫諾衛(wèi)星－6、巴基斯坦通信衛(wèi)星－1R、尼日利亞通信衛(wèi)星－1和1R等多顆大型通信衛(wèi)星，其中2008年10月30日升空的委內(nèi)瑞拉衛(wèi)星－1星體長2.36m、寬2.1m、高3.6m，太陽電池翼翼展26m，設(shè)計壽命15年，起飛質(zhì)量5100kg，衛(wèi)星性能達(dá)到國際同類通信衛(wèi)星先進(jìn)水平。該衛(wèi)星平臺裝有14臺C頻段、12臺Ku頻段和2臺Ka頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，并載有4副通信天線，輸出功率7.75kW。

與之前發(fā)射的尼日利亞通信衛(wèi)星－1相比，委內(nèi)瑞拉衛(wèi)星－1的太陽電池翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了重大技術(shù)更改。衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間，為了充分利用太陽能，太陽電池翼必須時時正面朝向太陽。衛(wèi)星定點(diǎn)后，根據(jù)太陽光線角度的變化，每天在太陽電池翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)下，自動旋轉(zhuǎn)1周。因此，太陽電池翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)對衛(wèi)星能量的獲得至關(guān)重要。在委內(nèi)瑞拉衛(wèi)星－1研制中，重新設(shè)計了更高性能的太陽電池翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以確保衛(wèi)星在15年的在軌運(yùn)行期間，太陽電池翼能夠為衛(wèi)星提供充足的電源。

委內(nèi)瑞拉衛(wèi)星－1在軌運(yùn)行示意圖

東方紅－4衛(wèi)星平臺的性能參數(shù)

現(xiàn)在，中國還在為玻利維亞等國研制采用東方紅－4衛(wèi)星平臺的大型通信衛(wèi)星。另外，目前中國空間技術(shù)研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部正圍繞高可靠、長壽命的工作目標(biāo)，進(jìn)一步完善和提高東方紅－4衛(wèi)星平臺的各種性能，形成了基本型的定型工作，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化衛(wèi)星性能，形成增強(qiáng)型等能夠滿足多種需求的東方紅－4衛(wèi)星平臺型譜，以滿足國際市場的多種需求。

今后，中國還將研制更先進(jìn)的東方紅－5衛(wèi)星平臺。該衛(wèi)星平臺是中國為了適應(yīng)新一代大型地球靜止軌道通信衛(wèi)星和對地觀測衛(wèi)星等需求而研制的全新大型衛(wèi)星平臺，使用了多項新技術(shù)，如電推進(jìn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)熱管和展開式輻射器等散熱技術(shù)、鋰離子電池和三結(jié)砷化鎵電池技術(shù)，以及二次展開十字太陽電池翼、桁架結(jié)構(gòu)等多項先進(jìn)技術(shù)，從而具有更強(qiáng)的電力供應(yīng)，攜帶更多的有效載荷。東方紅－5衛(wèi)星平臺的有效載荷承載能力為1200～1500kg，可提供有效載荷功率達(dá)15～20kW，將是中國未來的超大型衛(wèi)星平臺。