让“东方红”永亮星海

郭兆炜 孔晓燕 姜永斌

▲科研人员将实践二十号卫星装入密封容器。（供图：航天五院）

几天前，我国研制的发射重量最重、技术含量最高的高轨卫星实践二十号卫星成功定点。这颗由中国航天科技集团有限公司五院（中国空间技术研究院）抓总研制的卫星，是我国自主研发的新一代大型地球同步轨道卫星平台——东方红五号卫星公用平台首飞试验星。成功定点标志着东五平台验证取得重大突破，同时意味着我国正跻身国际一流通信卫星俱乐部。

通信卫星广泛应用于国际、国内或区域通信、海事通信、电视广播等领域。1970年4月，东方红一号卫星的发射成功，振奋了中华民族的信心。50年来，航天五院人树立了“要研制出中国自己的通信卫星”的坚定信念，踏上了追赶世界先进水平的征程。

“与我国现役主力产品东三、东四平台相比，东五平台重量、功率、在轨寿命等关键性能指标上又有了跨越式提升，将填补我国大型卫星平台型谱的空白，可满足未来20年的大容量卫星应用需求。”航天五院总工程师、实践二十号卫星总指挥、东五平台总指挥周志成院士表示。实践二十号卫星有哪些亮点，技术上又有哪些创新？记者采访了航天五院相关专家，解读东五平台背后的故事。

实践二十号太空展“绝活儿”

实践二十号卫星自2019年12月27日发射成功后，短短几天内完成一系列“高难度”动作，并开展一系列新技术在轨试验验证，取得了重要试验成果。其中，最抢眼的动作莫过于太阳翼展开——我国面积最大、展开方式最复杂太阳翼完成了“一次展开和二次二维展开”动作。

记者注意到，与通常高轨卫星的“一”字形太阳翼不同，实践二十号的太阳翼展开是“十”字形。

资料显示，这副巨型太阳翼比波音737飞机的翼展还要宽上10米。作为国内首个“绷弦式”太阳翼，它的机电部分重量比由以往型号的1:1下降至1:2，虽然外形巨大，动作却“身轻如燕”。

当火箭将卫星发射入轨后，不需要太多的能源，因此太阳翼第一次只展开一小部分；当卫星在太空飞行约一周后，太阳翼在3.6万公里的地球同步轨道进行二次展开。全部展开后，太阳翼面积大大增加，就能带来源源不断的超强电流供给，提供更多服务。

很多人把太阳翼比作卫星的“翅膀”，不过它的作用不是用来飞行，而是为卫星提供能源。实践二十号卫星的太阳翼虽然不能像翅膀一样上下挥舞，但能低速转动，保证始终朝向太阳，从而最大限度地获取太阳能。而带动太阳翼转动的则是一个“小关节”——太阳翼驱动机构。

别看太阳翼驱动机构个头娇小，却是一个耐冷耐热耐冲击的“大力士”，它能轻轻松松承受巨型太阳翼展开带来的冲击载荷，驱动百来斤的质量转动也不在话下。

“目前卫星已完成转移轨道变轨工作。”航天五院实践二十号卫星总设计师李峰介绍，东五平台首飞取得成功，这对提升新技术成熟度、促进新技术应用、进一步推动我国航天技术发展具有重要意义。

多项试验为国际或国内首次

“以‘实践’命名卫星，就是对该星所承担的探索意义的最好诠释。”实践二十号卫星总指挥周志成介绍，实践二十号卫星重达8吨，是目前我国研制的发射重量最重的卫星，也是目前中国技术含金量最高的通信卫星。卫星首要任务是验证东五平台的技术稳定性，由于搭载了十多项国际领先的“前沿性、战略性”技术验证载荷，也兼具新技术验证的使命。

以Q/V频段通信为代表的甚高通量通信载荷、激光通信、深冷回路……这些技术验证载荷中，多项为国际或国内首次。

以五院514所承担的我国首次标准太阳电池空间标定试验为例，这使我国成为继美国之后，第二个具备空间太阳电池卫星搭载标定能力的国家。

据介绍，实践二十号卫星将首次完成5.5GHz带宽Q/V频段星地通信试验，为当前静止轨道通信卫星用频空间开辟了新的领域；首次开展高轨相干体制激光通信试验，相对直接探测体制，灵敏度更高、速率更快、抗干扰能力更强，最高速率达10Gbps，刷新了静止轨道激光通信速率新指标。

航天五院有关专家表示，实践二十号卫星定点成功后还将开展实用化的在轨测试工作，进一步验证东五平台各项关键技术。面对广阔的需求，服务于国家“宽带中国”战略，中国也将依托东五平台，研制若干颗100G至1T容量的通信卫星，覆盖“一带一路”沿线国家及周边地区。

东五平台满足未来20年需求

卫星的应用性能，往往都是通过在一个公用平台上加载不同功能的载荷实现。目前，世界上许多国家都采取卫星公用平台的设计方法，平台只需做少量的适应性修改即可装载不同的有效载荷，以此缩短卫星研制周期，节省研制经费，提高卫星可靠性。

李峰比喻说，从某种程度上讲，卫星公用平台好比公共汽车，通过搭载不同的乘客（载荷），实现卫星的应用性能。

长期以来，我国形成了以东方红三号、东方红四号等为代表的东方红系列卫星公用平台及型谱化产品。近年来，国民经济发展水平不断提升和国防现代化建设不断加速，对我国通信卫星性能跨越的需求越来越迫切。

“研制东五平台的初衷就是我国需要高通量的通信卫星。”周志成说。

据了解，东方红五号平台是我国自主开发的新一代大型地球同步轨道卫星平台。按照设计指标，基于东五平台的卫星起飞重量可达8000-9000千克，载荷承载能力可达1500-1800千克；整星功率28千瓦以上，提供载荷功率达18千瓦；载荷舱的散热能力达9千瓦；设计寿命长达16年。

这些指标意味着，相比东三、东四等现役卫星平台，东五平台更大、更高、更强，具有“高承载、高功率、高热耗、高控制精度”的特点，达到国际领先水平。东五平台的出现将填补东方红系列大型卫星平台型谱的空白，可满足中国近20年内高通量通信卫星的需求。

此外，东五平台还创新设计理念，实现了智能化自主运行管理，从而有效提升卫星的好用、易用性；通过分舱模块化设计和数字化研制模式，大幅缩短研制周期，有效提高了设计生产效率。

航天五院实践二十号卫星产保经理郝燕艳介绍，东五平台可广泛应用于高轨通信、微波遥感、光学遥感、空间科学探测、科学试验、在轨服务等多个领域，是世界航天领域少有的多适应性平台。在助力国民经济发展，给人民生活带来更多便利的同时，也能在技术推动、商业航天市场拓展等领域有更大的作为。

实践二十号卫星的成功发射，标志着东五平台成熟度向前迈进了一步，为东五平台的全面推广与应用奠定了坚实基础。面向未来，以宽带通信卫星为代表的新兴业务需求日益迫切。

“如果说东四平台让我们具备了和国际同行同台竞技的实力，那么到了东五平台这里，我们就能实现从跟跑到领跑的转变。”周志成自豪地说，在强手如林的国际航天市场上，中国的卫星公用平台牢牢占据一席之地。（郭兆炜 孔晓燕 本报记者 姜永斌）