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東五平臺(tái)科技創(chuàng)新:讓“東方紅”永亮星海
從實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星看東五平臺(tái)科技創(chuàng)新——
讓“東方紅”永亮星海
幾天前,我國研制的發(fā)射重量最重、技術(shù)含量最高的高軌衛(wèi)星實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星成功定點(diǎn)。這顆由中國航天科技集團(tuán)有限公司五院(中國空間技術(shù)研究院)抓總研制的衛(wèi)星,是我國自主研發(fā)的新一代大型地球同步軌道衛(wèi)星平臺(tái)——東方紅五號(hào)衛(wèi)星公用平臺(tái)首飛試驗(yàn)星。成功定點(diǎn)標(biāo)志著東五平臺(tái)驗(yàn)證取得重大突破,同時(shí)意味著我國正躋身國際一流通信衛(wèi)星俱樂部。
通信衛(wèi)星廣泛應(yīng)用于國際、國內(nèi)或區(qū)域通信、海事通信、電視廣播等領(lǐng)域。1970年4月,東方紅一號(hào)衛(wèi)星的發(fā)射成功,振奮了中華民族的信心。50年來,航天五院人樹立了“要研制出中國自己的通信衛(wèi)星”的堅(jiān)定信念,踏上了追趕世界先進(jìn)水平的征程。
“與我國現(xiàn)役主力產(chǎn)品東三、東四平臺(tái)相比,東五平臺(tái)重量、功率、在軌壽命等關(guān)鍵性能指標(biāo)上又有了跨越式提升,將填補(bǔ)我國大型衛(wèi)星平臺(tái)型譜的空白,可滿足未來20年的大容量衛(wèi)星應(yīng)用需求。”航天五院總工程師、實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星總指揮、東五平臺(tái)總指揮周志成院士表示。實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星有哪些亮點(diǎn),技術(shù)上又有哪些創(chuàng)新?記者采訪了航天五院相關(guān)專家,解讀東五平臺(tái)背后的故事。
實(shí)踐二十號(hào)太空展“絕活兒”
實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星自2019年12月27日發(fā)射成功后,短短幾天內(nèi)完成一系列“高難度”動(dòng)作,并開展一系列新技術(shù)在軌試驗(yàn)驗(yàn)證,取得了重要試驗(yàn)成果。其中,最搶眼的動(dòng)作莫過于太陽翼展開——我國面積最大、展開方式最復(fù)雜太陽翼完成了“一次展開和二次二維展開”動(dòng)作。
記者注意到,與通常高軌衛(wèi)星的“一”字形太陽翼不同,實(shí)踐二十號(hào)的太陽翼展開是“十”字形。
資料顯示,這副巨型太陽翼比波音737飛機(jī)的翼展還要寬上10米。作為國內(nèi)首個(gè)“繃弦式”太陽翼,它的機(jī)電部分重量比由以往型號(hào)的1:1下降至1:2,雖然外形巨大,動(dòng)作卻“身輕如燕”。
當(dāng)火箭將衛(wèi)星發(fā)射入軌后,不需要太多的能源,因此太陽翼第一次只展開一小部分;當(dāng)衛(wèi)星在太空飛行約一周后,太陽翼在3.6萬公里的地球同步軌道進(jìn)行二次展開。全部展開后,太陽翼面積大大增加,就能帶來源源不斷的超強(qiáng)電流供給,提供更多服務(wù)。
很多人把太陽翼比作衛(wèi)星的“翅膀”,不過它的作用不是用來飛行,而是為衛(wèi)星提供能源。實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星的太陽翼雖然不能像翅膀一樣上下?lián)]舞,但能低速轉(zhuǎn)動(dòng),保證始終朝向太陽,從而最大限度地獲取太陽能。而帶動(dòng)太陽翼轉(zhuǎn)動(dòng)的則是一個(gè)“小關(guān)節(jié)”——太陽翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
別看太陽翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)個(gè)頭嬌小,卻是一個(gè)耐冷耐熱耐沖擊的“大力士”,它能輕輕松松承受巨型太陽翼展開帶來的沖擊載荷,驅(qū)動(dòng)百來斤的質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)也不在話下。
“目前衛(wèi)星已完成轉(zhuǎn)移軌道變軌工作?!焙教煳逶簩?shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師李峰介紹,東五平臺(tái)首飛取得成功,這對(duì)提升新技術(shù)成熟度、促進(jìn)新技術(shù)應(yīng)用、進(jìn)一步推動(dòng)我國航天技術(shù)發(fā)展具有重要意義。
多項(xiàng)試驗(yàn)為國際或國內(nèi)首次
“以‘實(shí)踐’命名衛(wèi)星,就是對(duì)該星所承擔(dān)的探索意義的最好詮釋?!睂?shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星總指揮周志成介紹,實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星重達(dá)8噸,是目前我國研制的發(fā)射重量最重的衛(wèi)星,也是目前中國技術(shù)含金量最高的通信衛(wèi)星。衛(wèi)星首要任務(wù)是驗(yàn)證東五平臺(tái)的技術(shù)穩(wěn)定性,由于搭載了十多項(xiàng)國際領(lǐng)先的“前沿性、戰(zhàn)略性”技術(shù)驗(yàn)證載荷,也兼具新技術(shù)驗(yàn)證的使命。
以Q/V頻段通信為代表的甚高通量通信載荷、激光通信、深冷回路……這些技術(shù)驗(yàn)證載荷中,多項(xiàng)為國際或國內(nèi)首次。
以五院514所承擔(dān)的我國首次標(biāo)準(zhǔn)太陽電池空間標(biāo)定試驗(yàn)為例,這使我國成為繼美國之后,第二個(gè)具備空間太陽電池衛(wèi)星搭載標(biāo)定能力的國家。
據(jù)介紹,實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星將首次完成5.5GHz帶寬Q/V頻段星地通信試驗(yàn),為當(dāng)前靜止軌道通信衛(wèi)星用頻空間開辟了新的領(lǐng)域;首次開展高軌相干體制激光通信試驗(yàn),相對(duì)直接探測(cè)體制,靈敏度更高、速率更快、抗干擾能力更強(qiáng),最高速率達(dá)10Gbps,刷新了靜止軌道激光通信速率新指標(biāo)。
航天五院有關(guān)專家表示,實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星定點(diǎn)成功后還將開展實(shí)用化的在軌測(cè)試工作,進(jìn)一步驗(yàn)證東五平臺(tái)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。面對(duì)廣闊的需求,服務(wù)于國家“寬帶中國”戰(zhàn)略,中國也將依托東五平臺(tái),研制若干顆100G至1T容量的通信衛(wèi)星,覆蓋“一帶一路”沿線國家及周邊地區(qū)。
東五平臺(tái)滿足未來20年需求
衛(wèi)星的應(yīng)用性能,往往都是通過在一個(gè)公用平臺(tái)上加載不同功能的載荷實(shí)現(xiàn)。目前,世界上許多國家都采取衛(wèi)星公用平臺(tái)的設(shè)計(jì)方法,平臺(tái)只需做少量的適應(yīng)性修改即可裝載不同的有效載荷,以此縮短衛(wèi)星研制周期,節(jié)省研制經(jīng)費(fèi),提高衛(wèi)星可靠性。
李峰比喻說,從某種程度上講,衛(wèi)星公用平臺(tái)好比公共汽車,通過搭載不同的乘客(載荷),實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的應(yīng)用性能。
長期以來,我國形成了以東方紅三號(hào)、東方紅四號(hào)等為代表的東方紅系列衛(wèi)星公用平臺(tái)及型譜化產(chǎn)品。近年來,國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提升和國防現(xiàn)代化建設(shè)不斷加速,對(duì)我國通信衛(wèi)星性能跨越的需求越來越迫切。
“研制東五平臺(tái)的初衷就是我國需要高通量的通信衛(wèi)星?!敝苤境烧f。
據(jù)了解,東方紅五號(hào)平臺(tái)是我國自主開發(fā)的新一代大型地球同步軌道衛(wèi)星平臺(tái)。按照設(shè)計(jì)指標(biāo),基于東五平臺(tái)的衛(wèi)星起飛重量可達(dá)8000-9000千克,載荷承載能力可達(dá)1500-1800千克;整星功率28千瓦以上,提供載荷功率達(dá)18千瓦;載荷艙的散熱能力達(dá)9千瓦;設(shè)計(jì)壽命長達(dá)16年。
這些指標(biāo)意味著,相比東三、東四等現(xiàn)役衛(wèi)星平臺(tái),東五平臺(tái)更大、更高、更強(qiáng),具有“高承載、高功率、高熱耗、高控制精度”的特點(diǎn),達(dá)到國際領(lǐng)先水平。東五平臺(tái)的出現(xiàn)將填補(bǔ)東方紅系列大型衛(wèi)星平臺(tái)型譜的空白,可滿足中國近20年內(nèi)高通量通信衛(wèi)星的需求。
此外,東五平臺(tái)還創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念,實(shí)現(xiàn)了智能化自主運(yùn)行管理,從而有效提升衛(wèi)星的好用、易用性;通過分艙模塊化設(shè)計(jì)和數(shù)字化研制模式,大幅縮短研制周期,有效提高了設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率。
航天五院實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星產(chǎn)保經(jīng)理郝燕艷介紹,東五平臺(tái)可廣泛應(yīng)用于高軌通信、微波遙感、光學(xué)遙感、空間科學(xué)探測(cè)、科學(xué)試驗(yàn)、在軌服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域,是世界航天領(lǐng)域少有的多適應(yīng)性平臺(tái)。在助力國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,給人民生活帶來更多便利的同時(shí),也能在技術(shù)推動(dòng)、商業(yè)航天市場(chǎng)拓展等領(lǐng)域有更大的作為。
實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星的成功發(fā)射,標(biāo)志著東五平臺(tái)成熟度向前邁進(jìn)了一步,為東五平臺(tái)的全面推廣與應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。面向未來,以寬帶通信衛(wèi)星為代表的新興業(yè)務(wù)需求日益迫切。
“如果說東四平臺(tái)讓我們具備了和國際同行同臺(tái)競(jìng)技的實(shí)力,那么到了東五平臺(tái)這里,我們就能實(shí)現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變?!敝苤境勺院赖卣f,在強(qiáng)手如林的國際航天市場(chǎng)上,中國的衛(wèi)星公用平臺(tái)牢牢占據(jù)一席之地。(郭兆煒 孔曉燕 本報(bào)記者 姜永斌)
編輯:李澤杰
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