“下一代銥星”系統(tǒng)首批10顆衛(wèi)星成功發(fā)射

The First 10 Satellites of Iridium NEXT Launched Successfully

劉悅 （北京空間科技信息研究所）

北京時(shí)間2017年1月15日，美國(guó)在范登堡空軍基地利用太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的獵鷹-9（Falcon-9）火箭發(fā)射10顆“下一代銥星”（lridium NEXT）取得圓滿(mǎn)成功。此次發(fā)射進(jìn)行的火箭一子級(jí)海上回收試驗(yàn)也取得成功。此次發(fā)射是獵鷹-9火箭2016年9月1日故障后的首次發(fā)射。

1 首發(fā)一波三折

“銥星計(jì)劃”是美國(guó)摩托羅拉公司于1987年提出的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)星座計(jì)劃，“銥”（Iridium）衛(wèi)星系統(tǒng)自1998年完成部署以來(lái)，雖然衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命只有5～8年，但實(shí)際在軌壽命已經(jīng)接近20年了。2007年，銥星公司決定啟動(dòng)下一代星座研制，并于2010年正式授出衛(wèi)星研制合同，歐洲的泰雷茲-阿萊尼亞航天公司（TAS）作為衛(wèi)星的主承包商，美國(guó)軌道-ATK公司負(fù)責(zé)衛(wèi)星的地面支持設(shè)備（GSE）、有效載荷集成、測(cè)試和運(yùn)抵發(fā)射場(chǎng)。衛(wèi)星的發(fā)射主要由獵鷹-9火箭完成，俄羅斯的“第聶伯”（Dnepr）火箭負(fù)責(zé)填隙。

“下一代銥星”系統(tǒng)原計(jì)劃首發(fā)兩顆星于2015年發(fā)射，因?yàn)榭死锩讈唵?wèn)題暫時(shí)擱置，于是將首批星的發(fā)射任務(wù)轉(zhuǎn)由太空探索技術(shù)公司完成，延期至2016年7月發(fā)射。在此之后，又出現(xiàn)載荷軟件方面的原因拖延至10月。誰(shuí)也沒(méi)有料到的是，9月，太空探索技術(shù)公司的獵鷹-9運(yùn)載火箭在進(jìn)行阿莫斯-6衛(wèi)星發(fā)射準(zhǔn)備時(shí)，試驗(yàn)出現(xiàn)異常，火箭發(fā)生爆炸，星箭俱毀，直接影響了衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)界對(duì)獵鷹-9火箭的信心。國(guó)際移動(dòng)衛(wèi)星公司（INMARSAT）和衛(wèi)訊公司（VIASAT）都從太空探索技術(shù)公司轉(zhuǎn)向歐洲的阿里安空間公司（Arianespace），而銥星公司（IRIDIUM）則公開(kāi)表示：“從未想過(guò)放棄使用獵鷹-9火箭發(fā)射。”

銥星公司的“信心”來(lái)自為下一代衛(wèi)星星座的發(fā)射采取了特殊的“保險(xiǎn)策略”。銥星公司與太空探索技術(shù)公司簽署了“免費(fèi)”重發(fā)合同，即使1批衛(wèi)星發(fā)射失敗，太空探索技術(shù)公司會(huì)免費(fèi)為“銥”星補(bǔ)發(fā)新衛(wèi)星。由于銥星公司與泰雷茲-阿萊尼亞航天公司簽署的是81顆衛(wèi)星研制合同，工作星只有66顆。銥星公司有足夠的備份星應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的任何失敗。

2 能力大幅升級(jí)

“下一代銥星”系統(tǒng)是由81顆衛(wèi)星構(gòu)成的低軌移動(dòng)通信衛(wèi)星星座，包括66顆工作星，6顆在軌備份星和9顆地面?zhèn)浞菪?。衛(wèi)星采用泰雷茲-阿萊尼亞航天公司新一代中低軌衛(wèi)星公用平臺(tái)ELiTeBus-1000，衛(wèi)星軌道高度780km，采用三軸穩(wěn)定方式，收攏尺寸3.1m×2.4m×1.5m，太陽(yáng)電池翼翼展9.4m，發(fā)射質(zhì)量860kg，發(fā)電功率2200W，設(shè)計(jì)壽命12.5年，任務(wù)壽命可達(dá)15年。

“下一代銥星”星座系統(tǒng)指標(biāo)

在有效載荷方面，第二代“銥”衛(wèi)星與第一代“銥”衛(wèi)星基本相同，但是性能有所提升。星上攜帶再生型處理轉(zhuǎn)發(fā)器，配備一副L頻段相控陣天線(xiàn)，可產(chǎn)生48個(gè)口徑為4700km的點(diǎn)波束，采用時(shí)分雙工（TDD）體制。Ka頻段用于星地饋電鏈路，上行30GHz、下行20GHz。此外，第二代衛(wèi)星同樣具備Ka頻段星間鏈路，采用23GHz頻段，2副可控、2副固定天線(xiàn)，同樣采用時(shí)分雙工體制。測(cè)控鏈路為Ka頻段，通過(guò)全向天線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 開(kāi)創(chuàng)新的搭載商業(yè)模式

有效載荷搭載是“下一代銥星”星座首創(chuàng)的商業(yè)模式，作為有效載荷搭載聯(lián)盟的重要成員，銥星公司利用星座的全球無(wú)縫覆蓋及星間鏈路的傳輸能力，策劃了幾十個(gè)有效載荷搭載方案。目前已經(jīng)確定搭載安瑞恩公司（Aireon）的廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）載荷，提供航空交通管制服務(wù)?！跋乱淮炐恰贝钶d載荷空間較大，可支持質(zhì)量最高54kg的有效載荷、安裝空間為40cm×70cm×30cm，提供平均90W、峰值200W的功率，數(shù)據(jù)速率最高可達(dá)1Mbit/s。

基于“下一代銥星”的ADS-B系統(tǒng)可以為地面ADS-B基站覆蓋不到的區(qū)域飛行的飛機(jī)提供信息回傳服務(wù)，確保飛機(jī)“永不失聯(lián)”。安瑞恩公司未來(lái)將利用72顆“銥”衛(wèi)星搭載的ADS-B有效載荷，做飛行安全領(lǐng)域的“大數(shù)據(jù)”提供商，有利于規(guī)劃航線(xiàn)、減少飛機(jī)碰撞幾率、節(jié)省燃油，減少延遲，提高飛行安全等。