浩—瀚天宇中的“欧洲之星”“欧洲星”系列卫星平台发展简述

2012-08-13王余涛北京空间科技信息研究所

国际太空 2012年11期

王余涛（北京空间科技信息研究所）

自从首颗采用阿斯特留姆公司（Astrium）的“欧洲星”（Eurostar）卫星平台的卫星—国际移动卫星－2（Inmarsat－2）于1990年10月30日发射以来，截至2010年11月，已有45颗采用“欧洲星”系列卫星平台的卫星成功进入地球静止轨道，累计在轨服务时间超过370年。作为与欧洲“空间客车”（Spacebus）系列卫星平台齐名的“欧洲星”卫星平台，不仅孕育出了众多具有历史性意义的著名卫星，并曾多次引领全球卫星平台技术发展的最新潮流，堪称欧洲航天产业的一张名片，“欧洲之星”的名号可谓当之无愧。如今，尽管欧洲已研制出了下一代卫星平台—“阿尔法平台”（Alphabus），其首颗星也将于2013年发射，但“欧洲星”卫星平台仍活跃在国际商用卫星市场的舞台上，默默守卫着欧洲卫星制造产业的半壁江山。

1 “星”之源起

1981年，为了挑战美国卫星制造商在全球通信卫星市场中的统治地位，英国航空航天公司（British Aerospace）和法国马特拉公司（Matra）合作设计了一款全新的通信卫星平台。2年之后，该卫星平台正式投入研制并被命名为欧洲星－1000。两家公司为推广“欧洲星”卫星平台而组建的国际卫星通信公司（Satcom International）正是阿斯特留姆公司的前身。

欧洲星－1000卫星平台充分应用了当时欧洲最先进的技术，采用了创新性的轻量化太阳电池翼设计和经过改进的更加平稳的控制系统，具有高度模块化和极为灵活的有效载荷适应特性。除此之外，欧洲星－1000卫星平台还是全球第一个完全实现“数字化”的卫星平台。

1985年3月，国际移动卫星公司（INMARSAT）与国际卫星通信公司签订了3颗国际移动卫星－2的制造合同，并附带另外6颗卫星的可选权，成为“欧洲星”系列卫星平台的首位用户。1990－1992年，4颗采用欧洲星－1000卫星平台的国际移动卫星－2相继发射升空。此后，随着欧洲星－2000卫星平台的问世，欧洲星－1000卫星平台迅速退出历史舞台。

采用欧洲星－1000卫星平台的国际移动卫星－2

与欧洲星－1000相比，欧洲星－2000卫星平台的发射质量更大、可用功率更高，适用于更加大型的有效载荷。1988年，欧洲星－2000卫星平台成功获得首份订单—为法国政府制造4颗“电信”（Telecom）卫星。1989年，西班牙卫星（HISPASAT）公司的首颗卫星选择采用欧洲星－2000卫星平台，实现了“欧洲星”卫星平台的首次出口。

随后，质量更大、功率更高的欧洲星－2000+卫星平台投向市场，并获得了巨大的商业成功。1996－2008年，全球共成功发射了12颗基于欧洲星－2000+卫星平台的通信卫星。1996年11月21日发射的热鸟－2（Hotbird－2）卫星不仅是采用欧洲星－2000+卫星平台的首颗卫星，同时也是当时质量最大、功率最高的电视广播卫星。

2 新“星”降临

21世纪初，第三代“欧洲星”卫星平台—欧洲星－3000横空出世，成为新世纪的“欧洲之星”。从欧洲星－1000卫星平台诞生开始，“欧洲星”系列卫星平台一贯秉持“可靠”和“创新”的基本原则，而欧洲星－3000卫星平台则又一次将这两大原则推向了全新的高度。

欧洲星－3000卫星平台沿用了前两代“欧洲星”系列卫星平台的通用结构设计和灵活的有效载荷适应性，同时发射质量和电源功率进一步提高：最大有效载荷承载质量达到850kg，最高有效载荷功率达到14kW，可同时支持超过100台转发器。

欧洲星－3000卫星平台主体为箱式铝制结构，有效载荷安装在南、北面板和对地板内侧，天线安装在东、西面板上。卫星平台南、北面板外侧各装有由4或5块砷化镓（GaAs）电池板组成的太阳电池翼。欧洲星－3000卫星平台是全球率先采用锂离子蓄电池的商用卫星平台，其配备的由塞福特（Saft）公司生产的2个锂离子蓄电池组可提供231～462A·h的容量。电源功率的全面提升使得欧洲星－3000卫星平台全面支持等离子/离子推进器，其标准配置的南北位置保持推进器采用了稳态等离子推力器（SPT－100）。

“欧洲星”系列卫星平台作为标准化的通用卫星平台，能够根据用户需求进行修改和演变也是其主要特色之一。随着用户群体的逐步扩大，欧洲星－3000卫星平台也陆续衍生出了众多改进型号，例如：专门针对地球静止轨道移动通信卫星的欧洲星－3000GM卫星平台以及为英国国防部的天网－5（Skynet－5）军用通信卫星量身打造的欧洲星－3000S轻卫星平台等。

3 众“星”闪耀

作为“欧洲星”系列卫星平台的最新成员，欧洲星－3000卫星平台取得的成就远超过前两代。阿斯特留姆公司公布的官方数据显示，截至2010年10月底，该公司已获得35颗欧洲星－3000卫星平台的卫星制造订单。另据航升公司（Ascend）统计，截至2012年4月底，全球共发射了28颗基于欧洲星－3000卫星平台的卫星。

采用欧洲星－2000+卫星平台的热鸟－7卫星

目前，采用欧洲星－3000卫星平台的在轨卫星以地球静止轨道通信卫星为主，基本上全面覆盖了固定通信卫星、移动通信卫星、电视直播卫星、宽带互联网卫星等各类通信卫星，同时也包括韩国的“通信、海洋与气象卫星”（COMS）对地观测卫星。其中不乏既具有一定的代表性，又能够充分体现欧洲星－3000卫星平台技术水平的“重量级”卫星，以下选取几颗采用欧洲星－3000卫星平台的卫星加以简要介绍。

国际移动卫星－4

国际移动卫星公司的第四代卫星星座由3颗位于地球静止轨道的国际移动卫星－4组成，前两颗国际移动卫星－4于2005年发射，第三颗于2008年发射。

国际移动卫星－4星座是国际移动卫星公司目前最主要的业务系统，同时也是“宽带全球区域网络”（BGAN）陆地业务、“舰队宽带”（FleetBroadband）海事业务以及“迅捷宽带”（SwiftBroadband）航空业务的核心。其中，“宽带全球区域网络”是全球第一个能够同时提供话音和宽带数据业务的移动通信业务，数据率最高可达492kbit/s。

欧洲星－3000、3000S卫星平台主要技术指标

采用欧洲星－3000GM卫星平台的国际移动卫星－4

国际移动卫星－4采用欧洲星－3000GM卫星平台，外型尺寸为7m×2.9m×2.3m，发射质量约5950kg，设计寿命10年。国际移动卫星－4的太阳电池翼翼展可达到45m，能够生成14kW的功率，其天线系统包括1副由120个螺旋馈源组成的阵列天线和1个直径9m的大型反射器。每颗国际移动卫星－4可以生成19个宽波束和超过200个窄点波束，并能够根据不同地区的业务流量需求动态调整波束位置。此外，国际移动卫星－4还有数字信号处理器，能够在星上实现天线控制、波束成型和通道分配等功能。

Ka频段卫星－9A

欧洲通信卫星公司（EUTELSAT）的Ka频段卫星－9A（Ka-Sat－9A）原名为“Ka频段卫星”（Ka-Sat），是欧洲首颗“高吞吐量卫星”（HTS），也是至今为止采用欧洲星－3000卫星平台的最大的卫星。

2010年12月26日发射的Ka频段卫星－9A定位于9°（E），主要用于提供“双向”（Tooway）卫星宽带互联网接入业务，同时也部分用于专用网络、卫星新闻采集和“机器对机器”（M2M）服务等其他业务。在2011年5月正式投入使用后，该卫星在卫讯公司（VIASAT）的“冲浪波束”（SurfBeam）地面技术配合下，屡次刷新全球卫星宽带业务的最高速率记录。目前，Ka频段卫星－9A的“双向”业务仍是全球唯一能够提供下行最高18Mbit/s、上行最高6Mbit/s速率的卫星宽带业务。

Ka频段卫星－9A采用欧洲星－3000标准型卫星平台，发射质量约6150kg，有效载荷功率超过11kW，设计寿命15年。该卫星具有4副多馈源可展开天线和高精度指向系统，可生成82个Ka频段窄点波束，整星容量超过70Gbit/s。此外，Ka频段卫星－9A各波束间的频率复用高达20次，彼此不相邻的波束可以使用相同的频率而不会相互干扰。

装有4副多馈源天线的Ka频段卫星－9A采用欧洲星－3000卫星平台

“通信、海洋与气象卫星”

由阿斯特留姆公司为韩国航空宇宙研究院（KARI）研制的“通信、海洋与气象卫星”于2010年6月26日发射。该卫星不仅是韩国首颗地球静止轨道多功能卫星、首颗由欧洲制造的地球静止轨道高分辨率和多任务对地观测卫星，同时也是目前唯一采用欧洲星－3000卫星平台的非专用通信卫星。正如其名称所述，“通信、海洋与气象卫星”携带有气象应用、海洋观测和通信有效载荷，可以同时提供气象数据、朝鲜半岛附近的海洋数据以及试验性的Ka频段宽带和多媒体通信业务。