俄羅斯商業(yè)通信衛(wèi)星平臺主要有“快訊”(Exepress)和“亞馬爾”(Yamal)等系列,其中“快訊”系列衛(wèi)星平臺由俄羅斯應用力學科學生產(chǎn)聯(lián)合體研制;“亞馬爾”系列衛(wèi)星平臺由俄羅斯能源火箭空間公司研制。
俄羅斯早期研制的“快訊”衛(wèi)星平臺壽命只有5年,僅能載10臺轉(zhuǎn)發(fā)器。從1998年起情況開始有所轉(zhuǎn)變,俄羅斯應用力學科學生產(chǎn)聯(lián)合體新研制出快訊-A衛(wèi)星平臺,其中2002年發(fā)射的快訊-A1R衛(wèi)星裝載了12臺C頻段、5臺Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器,工作壽命7年多。
此后,俄羅斯應用力學科學生產(chǎn)聯(lián)合體又研制了更先進的快訊-AM衛(wèi)星平臺,其中2003年12月底發(fā)射的快訊-AM22衛(wèi)星用于數(shù)字無線電廣播、衛(wèi)星電話、寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)等,使該衛(wèi)星在工作壽命、位置保持精度、功率、轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量和質(zhì)量等方面都有很大的提高。它比2003年11月發(fā)射的亞馬爾-200衛(wèi)星功能強大得多,與當時的歐洲“空間客車”(Sp acebus)衛(wèi)星平臺水平相當。
快訊-AM系列衛(wèi)星把衛(wèi)星平臺和有效載荷艙盡量分開,使二者之間的互相干擾減到最小,并能獨立進行研制和試驗。該系列衛(wèi)星所采用的衛(wèi)星平臺又稱為767M,它是在俄羅斯為歐洲通信衛(wèi)星組織研制的SESAT衛(wèi)星所采用的727M衛(wèi)星平臺的基礎(chǔ)上開發(fā)的更現(xiàn)代化的衛(wèi)星平臺。
以往的“快訊”系列衛(wèi)星采用的是密封衛(wèi)星平臺,存在一定的缺點,而且難以保證15年工作壽命。為此,俄羅斯應用力學科學生產(chǎn)聯(lián)合體又研制了快訊-1000、2000兩種新的非密封衛(wèi)星平臺。快訊-1000衛(wèi)星平臺主要用于研制850千克級的較小型地球靜止軌道衛(wèi)星,其在軌質(zhì)量不大于1000kg。如快訊-AK衛(wèi)星平臺可裝載12臺轉(zhuǎn)發(fā)器,壽命15年,用質(zhì)子號火箭能同時發(fā)射3顆衛(wèi)星,或用聯(lián)盟-2火箭發(fā)射1顆衛(wèi)星;快訊-2000衛(wèi)星平臺主要用于研制重型衛(wèi)星—快訊-AT衛(wèi)星,它的起飛質(zhì)量達3000kg,功率15000W,最多可以裝載80臺轉(zhuǎn)發(fā)器,壽命15年,可用質(zhì)子-M火箭發(fā)射。俄羅斯還研制了超小型地球靜止軌道衛(wèi)星平臺快訊-MD,它可裝6~8臺轉(zhuǎn)發(fā)器。
采用快訊-AM衛(wèi)星平臺的快訊-AM22衛(wèi)星在軌飛行示意圖
采用快訊-AM衛(wèi)星平臺的衛(wèi)星主要性能指標
快訊-AM22通信衛(wèi)星的主要性能指標
俄羅斯研制的衛(wèi)星平臺性能比較
從1995年起,俄羅斯能源火箭空間公司開始研制“亞馬爾”系列衛(wèi)星平臺,其最初目的是為天然氣工業(yè)系統(tǒng)提供通信和廣播業(yè)務。
俄羅斯從1999年起開始發(fā)射采用亞馬爾-100衛(wèi)星平臺的通信衛(wèi)星,每顆衛(wèi)星裝有10臺C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器,質(zhì)量為1254kg,設(shè)計壽命為10年。
1997年,當亞馬爾-100衛(wèi)星平臺進入最后研制階段時,俄羅斯開始研制亞馬爾-200衛(wèi)星平臺。它采用了一些亞馬爾-100衛(wèi)星平臺研制中開發(fā)的技術(shù),并進一步作了改進,法國、意大利和日本的公司也參加了該衛(wèi)星平臺的研制。
采用亞馬爾-200衛(wèi)星平臺的通信衛(wèi)星從2003年開始發(fā)射。與亞馬爾-100相比,亞馬爾-200衛(wèi)星平臺的性能有很大提高,裝載的轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量由亞馬爾-100衛(wèi)星平臺的10臺增加到20多臺,壽命由10年延長到12年,衛(wèi)星質(zhì)量由1254kg增加到1360kg,有效載荷功率由1.3kW增加到2kW。該系列通信衛(wèi)星使用質(zhì)子-K火箭發(fā)射。
“亞馬爾”衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)也是由衛(wèi)星平臺和有效載荷艙兩部分組成,以實現(xiàn)衛(wèi)星平臺通用化。該衛(wèi)星平臺不僅可用于通信有效載荷,也能用于質(zhì)量、體積和功率要求相當?shù)钠渌愋陀行лd荷,如地球觀測和導航等。建造通用衛(wèi)星平臺可以在最短的時間內(nèi)建造不同用途的衛(wèi)星,這在俄羅斯還是首創(chuàng)?!皝嗰R爾”衛(wèi)星平臺的技術(shù)特點如下:
1)使用非密封的衛(wèi)星艙;
2)利用復合材料的蜂窩夾層來制造衛(wèi)星艙體、太陽電池板和天線;
3)以太陽電池翼和鎳氫蓄電池組成電源系統(tǒng);
4)使用熱管無源熱控系統(tǒng);
5)使用光學傳感器、高精度角速度測量儀和飛輪來建造運動控制系統(tǒng);
6)使用氙離子電火箭發(fā)動機(也可用液體和氣體發(fā)動機);
采用亞馬爾-100衛(wèi)星平臺的通信衛(wèi)星主要性能指標
采用亞馬爾-200衛(wèi)星平臺的通信衛(wèi)星主要性能指標
7)星上計算機系統(tǒng)將衛(wèi)星上的所有設(shè)備連接在一起,建立一個帶功能冗余的統(tǒng)一控制系統(tǒng),只要對軟件作適當改動,就可以用于不同的有效載荷。
使用這種通用衛(wèi)星平臺能夠組裝8種類型衛(wèi)星,滿足本國和國際的需求和標準。
此后,俄羅斯能源火箭空間公司又研制了更先進的亞馬爾-300衛(wèi)星平臺,采用該衛(wèi)星平臺的衛(wèi)星質(zhì)量達到2600kg,有效載荷功率達10kW,可裝24臺Ku轉(zhuǎn)發(fā)器,工作壽命達15年。
除了“快訊”和“亞馬爾”兩個系列衛(wèi)星平臺外,俄羅斯赫魯尼切夫國家生產(chǎn)研究空間中心和科學生產(chǎn)聯(lián)合體也分別開發(fā)了用于小衛(wèi)星的衛(wèi)星平臺—對話-M(Dialog-M)和盧斯蘭-MM(Ruslan-MM)。
俄羅斯衛(wèi)星平臺的主要性能參數(shù)
近些年,俄羅斯通過國際合作,開發(fā)了性能更優(yōu)異的衛(wèi)星平臺,比如快訊-AM4衛(wèi)星平臺,它是由俄羅斯赫魯尼切夫國家航天科研生產(chǎn)中心同歐洲阿斯特留姆公司合作為俄羅斯衛(wèi)星通信公司聯(lián)合研制的,設(shè)計壽命15年,裝有63臺C、Ku、Ka和L頻段轉(zhuǎn)發(fā)器,信號可覆蓋俄羅斯和其他獨聯(lián)體國家全境,主要用于提供數(shù)字電視業(yè)務,可惜在2011年8月18日用質(zhì)子-M火箭發(fā)射時失敗了。其失敗的主要原因是火箭的上面級控制系統(tǒng)程序編寫出現(xiàn)錯誤,有關(guān)保險公司支付高達75億盧布(約合2.6億美元)的保險金。
組裝中的快訊-2000衛(wèi)星平臺
此外,俄羅斯認為,由于西方衛(wèi)星的制造成本高,而俄羅斯的造價比西方的低,因此更具有競爭力。所以俄羅斯正積極與國際衛(wèi)星財團合作,將俄羅斯衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器推向國外的市場,尤其是亞洲市場。由此可見,俄羅斯在通信衛(wèi)星發(fā)展方面雄心壯志,正通過自身的努力,積極開展與其他國家的合作,盡量采用新技術(shù),使自己的通信衛(wèi)星更新?lián)Q代并盡快趕上國際水平,力求滿足俄羅斯聯(lián)邦國家安全和信息時代的需要,同時也在努力打入國際市場。
“亞馬爾”衛(wèi)星地面測控站