波音公司打造全新的BSS－702卫星平台型谱

刘 悦（北京空间科技信息研究所）

在通信卫星制造领域，波音卫星系统公司（BSS，以下简称波音公司）是勇于创新，敢于做“第一个吃螃蟹”的公司。21世纪初，波音公司便在早期的BSS－702卫星平台的太阳电池翼上率先采用聚光器设计，以期获得更大功率。事实表明，聚光器设计是一项失败的设计，导致卫星太阳电池发电效率很快大幅降低。无独有偶，波音公司的BSS－601卫星平台较早采用了电推进装置用于南北位置保持，其电推进产品为13cm直径氙离子推进器（XIPS）。而统计发现，在2000年以来全球通信卫星发生的电推进故障事件中，BSS－601卫星平台电推进故障事件占60%以上。上述两大挫折曾导致波音公司的商业通信卫星市场一度跌入低潮。随后，波音公司采取了相应措施，在BSS－702卫星平台的设计中取消了聚光器设计，引入了新型25cm直径氙离子推进系统，卫星可靠性显著提高。数据表明，迄今采用BSS－702卫星平台的卫星只发生了2次电推进故障事件。25cm直径氙离子推进器成为一款应用成熟、可靠性较高的产品。而今，波音公司为了重返商业市场，大胆推出了全球首款全电推进卫星平台—BSS－702SP。

1 BSS－702卫星平台型谱

目前，BSS－702系列卫星平台已发展了BSS－702HP（高功率平台）、702MP（中功率平台），如果加上BSS－702SP（小功率平台），波音公司将会具备大、中、小型完整的固定、移动业务领域兼备的卫星型谱系列。

BSS－702HP是高功率卫星平台，采用锂离子电池，有效载荷功率达12～18kW。BSS－702HP卫星平台的姿态和轨道控制系统采用小推力电弧发动机（ARC）、太阳和地球敏感器、星上处理器和2个61N•m•s两轴万向动量轮。具有4个球形贮箱，承载推进剂超过1700kg。2台第二代氙离子推力器提供南北位置保持，2台备份。在正常工作中，氙离子推进系统每年使用的推进剂不超过5kg。双组元化学推力器可为电推进提供备份。卫星在轨指向精度为0.025°。

BSS－702MP卫星平台的有效载荷功率为6～12kW，采用该卫星平台的卫星发射质量可达5.8～6.16t，寿命初期在轨质量为3.58～3.83t。与BSS－702HP卫星平台相比，BSS－702MP卫星平台除了具备高通信能力的优点之外，对平台结构进行了大幅度的改进，推进系统有所简化。为提高可靠性，卫星电源系统采用超三结砷化镓太阳电池。这种新型电池的地面试验太阳能转换效率可达41.6%，是波音公司下属子公司—波音光谱实验室（Spectrolab）公司开发的。在控制方面，采用双组元推进系统，同时采用电推进方式。BSS－702MP卫星平台的高度模块化可以实现高效的总装与测试。在天线设计上，BSS－702MP卫星平台采用的是即插即用式的模块化设计，在满足用户需求上有很强的灵活性。

2 BSS－702卫星平台的设计特点

具有较高性能

BSS－702是一个超大型卫星平台，可以提供1200kg的有效载荷承载能力和18kW的电源供电能力，其卫星的最大发射质量可达6100kg，在轨寿命为15年。

采用桁架式结构

BSS－702卫星平台放弃了HSS－601卫星平台的支撑板结合支撑杆的方式，采用桁架式结构，方便卫星平台和分系统进行模块化的设计。卫星平台桁架结构呈X型布置在对角线方向，为安装面板节省了更多空间。

采用模块化结构

BSS－702卫星平台结构仍延续了BSS－601卫星平台的两舱式，包括卫星平台和有效载荷舱两部分。各分系统如散热设计等也仍然采用模块化的设计，BSS－702卫星平台能够采用6种不同的太阳电池翼设计，以适应各种载荷对电源功率的需求。为了实现模块化设计，卫星平台和有效载荷的热环境也是隔离的。

采用了多项新技术

为了提高系统性能，BSS－702卫星平台采用了多项新技术。散热器使用柔性热管技术，带有4个可展开辐射器，增大了有效散热面积。卫星平台还采用了氙离子推进系统，该系统还可用于轨道转移和动量轮卸载，能节省更多的燃料。

具备一系列优点

由于BSS－702卫星平台使用了桁架式结构和模块化的设计，使得卫星平台具有一系列的优点：

1）有效载荷与卫星平台接口明确简单。BSS－702卫星平台仅用4个机械连接位置和6组电连接件，就可以将有效载荷和卫星平台连接起来。这一设计使厂家不必为每种有效载荷而修改公用舱，用户也可以对有效载荷进行剪裁而不影响公用舱，从而缩短了研制周期，降低了成本。

BSS－702系列卫星平台的基本参数

2）增加了有效安装面积。由于使用了桁架结构，使4个贮箱能并联放置，降低了卫星平台高度，所以增加了卫星平台对地面积，使卫星可以装上各种结构的大孔径、高增益天线，同时还保证了天线以简单、可靠的单轴展开。

3）增加了卫星平台对载荷的适应能力。由于该卫星平台实现了模块化设计，可以对各种配置如电池、推进系统、控制系统等的功能实现自由剪裁，以适应各种载荷对卫星平台能力的要求。该卫星平台除了能适应一般转发器对天线的要求外，还可以安装大型天线。

3 BSS－702SP全电推进卫星平台

2012年，波音公司引入了新产品—BSS－702SP全电推进卫星平台。该卫星平台是在BSS－702卫星平台基础上的创新性设计，延续了波音公司在过去50年积累的卫星平台的技术水平。BSS－702SP继承了部分BSS－702卫星平台技术，并引入了新技术，为用户提供一款价格低廉、质量轻的卫星平台。

采用BSS－702SP卫星平台的墨西哥卫星－5（Satmex－5）

波音公司在2010年之前就开始设计BSS－702SP全电推进卫星平台，该卫星平台的功率为3～8kW，并将BSS－702系列卫星平台的功率范围扩展至3～18kW。BSS－702SP卫星平台完全采用了电推进技术，减轻了卫星的发射质量，最大化有效载荷。该卫星平台最多能够安装5副天线反射器，提高了运营商提供服务的灵活性，并采用了下一代星上电子设备。BSS－702SP卫星平台质量较轻，能够使用大多数的商业发射系统，包括猎鹰－9、阿里安－5、天顶-3SL、质子号、联盟号、宇宙神－5和 德尔他－4运载火箭，并且1枚火箭上能够发射2颗采用BSS－702SP卫星平台的卫星，能够最多节省20%的成本。

与其他BSS－702系列卫星平台一样，BSS－702SP卫星平台也能搭载S、X、C、Ku和Ka频段的有效载荷，设计寿命15年，提高了用户使用的灵活性。卫星平台采用全电推进，机动能力大大提高，在寿命周期内可以多次变更轨位。

2012年3月13日，波音公司宣布赢得了亚洲广播卫星（ABS）公司和墨西哥卫星公司（SATMEX）的4颗卫星订单，它们分别为：亚洲广播卫星－3A、TBD（ABS－3A、TBD），以及Satmex－7和ABSSatmex卫星。其中，ABS－3A和Satmex－7卫星计划在2014年末和2015年初发射，另外2颗卫星的发射时间尚未公布。

BSS－702SP全电推进卫星平台的设计更加贴近用户的实际需要，是一款专门为中小型运营商提供的低风险、低成本、设计灵活的卫星平台。采用BSS－702SP卫星平台的ABS－3A卫星将使得亚洲广播卫星公司的业务扩展至太平洋、大西洋和印度洋等区域，为该公司发展成全球性的运营商奠定了基础。同样采用BSS－702SP卫星平台的Satmex－7卫星是一颗C和Ku频段混合卫星，为该公司在拉美地区的用户提供服务。Satmex－7卫星能够满足墨西哥卫星公司未来10年卫星容量快速增加的需要。