文/ 紫曉

東方紅一號衛(wèi)星發(fā)射成功后，隨著世界空間技術(shù)的快速發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要，中央做出了盡快研制“東方紅二號”地球靜止軌道試驗通信衛(wèi)星，在試驗通信衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，研制實用性通信衛(wèi)星，以改變我國通信技術(shù)落后的狀況的重大決定。剛剛完成東方紅一號衛(wèi)星研制發(fā)射的中國空間技術(shù)研究院科技人員，在孫家棟、戚發(fā)軔、錢驥的組織領(lǐng)導(dǎo)下，啟步挺進(jìn)36000公里太空的新長征，開始了研制東方紅通信衛(wèi)星艱苦卓絕的戰(zhàn)斗。

“東方紅二號”：開辟中國衛(wèi)星通信新時代

1984年1月29日，東方紅二號首發(fā)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心新建的工位上由新研制的長征三號運載火箭發(fā)射升空。遺憾的是由于火箭三子級二次點火失敗，使東方紅二號衛(wèi)星?？吭谝粋€無用的軌道上。盡管衛(wèi)星發(fā)射失利，但是仍然完成了大量的技術(shù)試驗，這些試驗充分驗證了衛(wèi)星方案的正確性。

在初戰(zhàn)失利的情況下，航天人沒有氣餒，他們擦干了淚水，又開始了新的戰(zhàn)斗。由于東方紅二號試驗通信衛(wèi)星一次研制了兩顆，因此，時隔三個月后，1984年4月8日，第二顆東方紅二號試驗通信衛(wèi)星升上了太空，16日18時27分57秒，衛(wèi)星定點在東經(jīng)125度赤道上空。廣袤的太空，終于有了中國第一顆靜止軌道通信衛(wèi)星。

東方紅二號試驗通信衛(wèi)星發(fā)射成功，實現(xiàn)了我國衛(wèi)星通信事業(yè)劃時代的革命，使我國成為世界上第五個能夠發(fā)射靜止軌道通信衛(wèi)星的國家之一，縮短了與世界上研制靜止軌道通信衛(wèi)星國家技術(shù)水平上的差距。

衛(wèi)星定點后，有關(guān)部門先后進(jìn)行了20多天的通信信息傳輸試驗，試驗經(jīng)過表明，衛(wèi)星技術(shù)指標(biāo)完全滿足設(shè)計要求。張愛萍利用衛(wèi)星與新疆維吾爾自治區(qū)黨委書記王恩茂通了電話，國務(wù)院還在人民大會堂召開了隆重的慶祝大會，這些都極大地鼓舞了中國空間技術(shù)研究院向更高的目標(biāo)攀登。

東方紅二號試驗通信衛(wèi)星運行周期為24小時，軌道傾角為零度，在工作壽命期內(nèi)，保持經(jīng)度偏差和緯度偏差均不超過正負(fù)1度，衛(wèi)星可轉(zhuǎn)發(fā)電視、廣播、電話、電報、數(shù)傳、傳真等各種模擬和數(shù)字通信信息。衛(wèi)星選擇雙自旋穩(wěn)定方式，選用全球覆蓋通信天線，轉(zhuǎn)發(fā)器采用中頻轉(zhuǎn)發(fā)式，以實現(xiàn)高增益放大；采用微波統(tǒng)一載波體制和綜合利用的無線電系統(tǒng)方案，以減少星上設(shè)備功耗、重量、體積和載波頻率，避免無線電干擾；采用備份設(shè)計，以提高可靠性和保證壽命。值得一提的是，這顆衛(wèi)星設(shè)計壽命2年的衛(wèi)星，實際工作壽命大大超過了設(shè)計要求。

1986年，我國發(fā)射成功東方紅二號實用通信衛(wèi)星。東方紅二號實用通信衛(wèi)星與試驗通信衛(wèi)星相比，技術(shù)上有了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。衛(wèi)星結(jié)構(gòu)與試驗通信衛(wèi)星相似，只是采用了覆蓋我國國內(nèi)領(lǐng)土的窄波束拋物面天線，從而提高了波束的等效輻射功率，極大地提高了通信容量、通信地面站的信號強度和接受電視圖像的質(zhì)量，其傳輸質(zhì)量超過了當(dāng)時我國租用的“國際通信衛(wèi)星”。原來接收東方紅二號試驗通信衛(wèi)星的電視圖像需要使用10米直徑的天線，而實用通信衛(wèi)星只需要3米。

▲ 東方紅三號衛(wèi)星

1988年3月后，我國連續(xù)發(fā)射成功3顆東方紅二號甲實用通信衛(wèi)星。這些衛(wèi)星采用了新的設(shè)計方案，性能不斷增強，壽命不斷延長，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器由2個增加到4個，使電視轉(zhuǎn)播能力由2個頻道增加到4個，電話傳輸能力由1000路增加到3000路，設(shè)計壽命由3年增加到4年半，使中國衛(wèi)星通信事業(yè)進(jìn)入了一個新的階段。

同時，利用東方紅二號通信衛(wèi)星平臺，我國先后研制了多顆“風(fēng)云”系列靜止軌道氣象衛(wèi)星。至今，我國風(fēng)云二號氣象衛(wèi)星仍然沿用該平臺，為我國的大氣環(huán)境和自然災(zāi)害監(jiān)測、氣候預(yù)報做出了巨大貢獻(xiàn)。

“東方紅三號”：打響“太空保衛(wèi)戰(zhàn)”

20世紀(jì)80年代末，改革開放步步深入，引發(fā)了國內(nèi)對通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的更高需求，一時間，國外通信衛(wèi)星制造商紛紛來中國“淘金”，一場“買星”還是“造星”的爭論在國內(nèi)出現(xiàn)。在國外通信衛(wèi)星紛紛搶占中國市場，中國通信衛(wèi)星制造業(yè)面對生死存亡的嚴(yán)峻態(tài)勢下，中國航天人勇敢地踏上了通信衛(wèi)星東方紅三號的方案論證和技術(shù)攻關(guān)之路，打造“爭氣星”，他們堅信，只有研制自己的通信衛(wèi)星，才能擺脫受制于人的局面。

到底搞一個什么樣的衛(wèi)星？在研制衛(wèi)星方案階段，中國空間技術(shù)研究院的專家認(rèn)為，如果我們按常規(guī)的衛(wèi)星研制思路來走，就永遠(yuǎn)落在世界水平后邊，只有跨過傳統(tǒng)的發(fā)展階段，才能迎頭趕上國際空間事業(yè)的腳步。要搞就不能走衛(wèi)星研制的常規(guī)發(fā)展階段，要搞就要世界先進(jìn)水平!因此，“東方紅三號”從20世紀(jì)60年代水平起步，瞄準(zhǔn)當(dāng)時的80年代的水平。

他們大膽提出了衛(wèi)星攜帶24個C頻段通信轉(zhuǎn)發(fā)器，采用公用艙技術(shù)、全三軸穩(wěn)定姿態(tài)控制和液體雙組元統(tǒng)一推進(jìn)系統(tǒng)等國際上最先進(jìn)的通信衛(wèi)星技術(shù)，研制出一顆具有國際20世紀(jì)80年代水平的通信衛(wèi)星，實現(xiàn)我國地球靜止軌道通信衛(wèi)星研制技術(shù)的新跨越。這就是說，要用8年時間，使“東方紅三號”衛(wèi)星從當(dāng)時我國通信衛(wèi)星只有國際上20世紀(jì)60年代的水平，一步跨入80年代。

中國空間技術(shù)的發(fā)展史不能不大書特書這一天——1997年5月12日，我國自行研制的新一代中容量通信衛(wèi)星東方紅三號終于在西昌發(fā)射成功。5月20日15時01分，“東方紅三號”經(jīng)過漫漫的征程，終于到達(dá)了它的“太空泊位”，成功地定點于東經(jīng)125度赤道上空。茫茫太空，終于又有了一顆中國新星。中國通信衛(wèi)星事業(yè)終于邁出了堅毅的第二步。

▲ 東方紅四號大容量通信衛(wèi)星

▲ 東方紅四號平臺衛(wèi)星在測試

東方紅三號通信廣播衛(wèi)星的發(fā)射成功，無論對于我國的空間事業(yè)還是通信衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)，都是一個歷史性的勝利。首先，解了我國通信衛(wèi)星市場的燃眉之急，極大地緩解了國內(nèi)通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器短缺的矛盾，并占領(lǐng)了絕佳的太空軌道位置。其次，對于搶占我國通信衛(wèi)星市場意義重大。第三，實現(xiàn)了我國通信衛(wèi)星研制技術(shù)的大跨越。

“東方紅三號”實現(xiàn)了從“東方紅二號”攜帶四個通信轉(zhuǎn)發(fā)器，壽命四年半，到攜帶24個轉(zhuǎn)發(fā)器，壽命8年的大步跨越。同時，實現(xiàn)了我國地球靜止軌道衛(wèi)星從自旋穩(wěn)定型到三軸穩(wěn)定型的飛躍，特別是衛(wèi)星公用平臺設(shè)計思想的采用，使得衛(wèi)星平臺在一定的質(zhì)量和功耗范圍內(nèi)，可適用于不同有效載荷的多類型衛(wèi)星，大大拓寬了該衛(wèi)星平臺的應(yīng)用領(lǐng)域。

東方紅三號平臺是我國通信衛(wèi)星功勛平臺?；跂|方紅三號衛(wèi)星平臺共成功發(fā)射了中星20號、22號通信衛(wèi)星、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星、數(shù)據(jù)與中繼衛(wèi)星、嫦娥月球探測衛(wèi)星等30余顆各類衛(wèi)星。

“東方紅四號”：打開國際市場大門

為適應(yīng)國內(nèi)外通信衛(wèi)星市場持續(xù)發(fā)展的需要，縮短我國與現(xiàn)今航天國家在通信衛(wèi)星領(lǐng)域的差距，中國空間技術(shù)研究院就開始進(jìn)行大型靜止軌道通信廣播衛(wèi)星“東方紅四號”公用平臺技術(shù)的研制開發(fā)工作。2001年1月，在完成前期技術(shù)攻關(guān)的基礎(chǔ)上，衛(wèi)星方案通過評審，開始研制。

東方紅四號通信衛(wèi)星是我國第三代通信廣播衛(wèi)星，攜帶48個通信轉(zhuǎn)發(fā)器，壽命15年，有效載荷將以直播和通信為主。在進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的同時，還采用成熟技術(shù)，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，形成了我國新一代大容量、長壽命通信廣播衛(wèi)星公用平臺。該平臺在設(shè)計思想上，堅持通用性、繼承性、擴(kuò)展性、及時性和先進(jìn)性的原則，平臺功能與當(dāng)時國際上同類衛(wèi)星先進(jìn)平臺水平相當(dāng)，適用于大容量通信廣播衛(wèi)星、第二代直播衛(wèi)星、移動通信衛(wèi)星等地球靜止軌道衛(wèi)星通信任務(wù)，可以在短期內(nèi)形成小批量生產(chǎn)能力。

通天的路是不平坦的。2006年10月29日，東方紅四號平臺首星鑫諾二號衛(wèi)星和2007年5月14日，尼日利亞衛(wèi)星一號兩次發(fā)射失利后，中國航天人背負(fù)著巨大的壓力，繼續(xù)攻堅的戰(zhàn)斗。2008年10月30日，基于東方紅四號平臺的委內(nèi)瑞拉衛(wèi)星一號發(fā)射成功，2008年12月在軌交付。委內(nèi)瑞拉通信衛(wèi)星全面應(yīng)用并驗證了東方紅四號衛(wèi)星平臺及有效載荷技術(shù)，標(biāo)志著我國通信衛(wèi)星平臺能力得到了跨越式的提升。這顆衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量5050千克，輸出功率約8千瓦，設(shè)計壽命15年，有效載荷包含12臺Ku、14路C和2路Ka頻段轉(zhuǎn)發(fā)器，總體性能達(dá)到了同時期國際同類通信衛(wèi)星的先進(jìn)水平。

▲ 基于東方紅四號平臺研制的玻利維亞通信衛(wèi)星

東方紅四號衛(wèi)星平臺將通信衛(wèi)星設(shè)計壽命從“東方紅三號”的8年，提高到15年，功率從1700瓦一下子提高到1萬瓦。載荷承載能力從230千克提高到600千克。

東方紅四號衛(wèi)星平臺優(yōu)異的性能得到了國際用戶的廣泛認(rèn)可，自“委星一號”開始，我國打開了向世界出口衛(wèi)星的通道，衛(wèi)星技術(shù)不再為歐美壟斷。目前，中國航天已相繼參與了數(shù)十個國際商業(yè)通信衛(wèi)星招投標(biāo)項目的競爭，先后為尼日利亞、委內(nèi)瑞拉、巴基斯坦、玻利維亞、白俄羅斯等國家研制了國際商業(yè)通信衛(wèi)星，還簽訂了老撾、尼加拉瓜、剛果、亞太142E等10余個通信衛(wèi)星研制商業(yè)合同。采用東方紅四號衛(wèi)星平臺研制的在軌運行的民/商用通信衛(wèi)星，覆蓋亞洲、非洲中西部及南部、南美洲，覆蓋全球約80%的陸地面積和90%以上的人口。

“東方紅五號”：著眼未來再發(fā)力

跟蹤前沿技術(shù)發(fā)展趨勢，在一些技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)超越是東方紅衛(wèi)星幾十年來跨越發(fā)展的必然選擇，更是中國航天強國建設(shè)的致勝法寶。著眼于未來發(fā)展的需要，2010年，可裝載100多路通信轉(zhuǎn)發(fā)器的東方紅五號平臺開始立項研制。

東方紅五號衛(wèi)星平臺是為了適應(yīng)下一代大型地球同步軌道通信衛(wèi)星和對地觀測衛(wèi)星等需求，而研制的新一代大型地球同步軌道桁架式超大型衛(wèi)星平臺。該平臺使用了多項新技術(shù)，如電推進(jìn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)熱管和可展開式熱輻射器技術(shù)，二維二次展開半剛性太陽翼、全管理貯箱、新一代電源控制器技術(shù)、綜合電子技術(shù)等，具有“高承載、高功率、高散熱、高控制精度、長壽命、可擴(kuò)展、多適應(yīng)”等特點，分艙模塊化加桁架式主承力結(jié)構(gòu)的設(shè)計理念，提高了多種載荷的適應(yīng)性縮短研制周期，平臺能力和技術(shù)指標(biāo)均處于國際先進(jìn)水平。

與上一代東方紅四號通信衛(wèi)星平臺不同的是，東方紅五號衛(wèi)星平臺將由“東方紅四號”的5噸重量增加到7噸，結(jié)構(gòu)也將由承力筒結(jié)構(gòu)變?yōu)殍旒芙Y(jié)構(gòu)，太陽能帆板也由雙側(cè)帆板，單側(cè)四塊增加到單側(cè)五塊，其帆板打開復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了東方紅四號衛(wèi)星平臺，而且在首星“實踐18號”上采用霍爾推進(jìn)電推發(fā)動機的驗證和量子通信的相關(guān)測試，另外包括激光通信及高達(dá)70兆比特每秒的帶寬也使東方紅五號成為通信衛(wèi)星里的巨無霸，有效載荷將由“東方紅四號”的600—800多千克增加到1.5噸，該衛(wèi)星平臺和美國的波音 BSS702和歐洲泰利斯SpaceBus4000平臺相當(dāng)。

2017年7月2日，東方紅五號平臺衛(wèi)星首星實踐18號衛(wèi)星在海南文昌首次發(fā)射。遺憾的是由于長征五號運載火箭發(fā)射失利，衛(wèi)星沒有進(jìn)入軌道。

2018年無疑將是東方紅衛(wèi)星發(fā)展具有劃時代意義的年份。按計劃，今年我國將用長征五號遙三火箭發(fā)射實踐20號衛(wèi)星，而實踐20號是東方紅五號公用平臺研制的一顆試驗衛(wèi)星，這次發(fā)射將對東方紅五號平臺的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行全面驗證。