俄罗斯通信卫星平台一瞥
2012-08-14国太
俄罗斯商业通信卫星平台主要有“快讯”(Exepress)和“亚马尔”(Yamal)等系列,其中“快讯”系列卫星平台由俄罗斯应用力学科学生产联合体研制;“亚马尔”系列卫星平台由俄罗斯能源火箭空间公司研制。
1 “快讯”系列卫星平台
俄罗斯早期研制的“快讯”卫星平台寿命只有5年,仅能载10台转发器。从1998年起情况开始有所转变,俄罗斯应用力学科学生产联合体新研制出快讯-A卫星平台,其中2002年发射的快讯-A1R卫星装载了12台C频段、5台Ku频段转发器,工作寿命7年多。
此后,俄罗斯应用力学科学生产联合体又研制了更先进的快讯-AM卫星平台,其中2003年12月底发射的快讯-AM22卫星用于数字无线电广播、卫星电话、宽带接入互联网等,使该卫星在工作寿命、位置保持精度、功率、转发器的数量和质量等方面都有很大的提高。它比2003年11月发射的亚马尔-200卫星功能强大得多,与当时的欧洲“空间客车”(Sp acebus)卫星平台水平相当。
快讯-AM系列卫星把卫星平台和有效载荷舱尽量分开,使二者之间的互相干扰减到最小,并能独立进行研制和试验。该系列卫星所采用的卫星平台又称为767M,它是在俄罗斯为欧洲通信卫星组织研制的SESAT卫星所采用的727M卫星平台的基础上开发的更现代化的卫星平台。
以往的“快讯”系列卫星采用的是密封卫星平台,存在一定的缺点,而且难以保证15年工作寿命。为此,俄罗斯应用力学科学生产联合体又研制了快讯-1000、2000两种新的非密封卫星平台。快讯-1000卫星平台主要用于研制850千克级的较小型地球静止轨道卫星,其在轨质量不大于1000kg。如快讯-AK卫星平台可装载12台转发器,寿命15年,用质子号火箭能同时发射3颗卫星,或用联盟-2火箭发射1颗卫星;快讯-2000卫星平台主要用于研制重型卫星—快讯-AT卫星,它的起飞质量达3000kg,功率15000W,最多可以装载80台转发器,寿命15年,可用质子-M火箭发射。俄罗斯还研制了超小型地球静止轨道卫星平台快讯-MD,它可装6~8台转发器。
采用快讯-AM卫星平台的快讯-AM22卫星在轨飞行示意图
采用快讯-AM卫星平台的卫星主要性能指标
快讯-AM22通信卫星的主要性能指标
俄罗斯研制的卫星平台性能比较
2 “亚马尔”系列卫星平台
从1995年起,俄罗斯能源火箭空间公司开始研制“亚马尔”系列卫星平台,其最初目的是为天然气工业系统提供通信和广播业务。
俄罗斯从1999年起开始发射采用亚马尔-100卫星平台的通信卫星,每颗卫星装有10台C频段转发器,质量为1254kg,设计寿命为10年。
1997年,当亚马尔-100卫星平台进入最后研制阶段时,俄罗斯开始研制亚马尔-200卫星平台。它采用了一些亚马尔-100卫星平台研制中开发的技术,并进一步作了改进,法国、意大利和日本的公司也参加了该卫星平台的研制。
采用亚马尔-200卫星平台的通信卫星从2003年开始发射。与亚马尔-100相比,亚马尔-200卫星平台的性能有很大提高,装载的转发器数量由亚马尔-100卫星平台的10台增加到20多台,寿命由10年延长到12年,卫星质量由1254kg增加到1360kg,有效载荷功率由1.3kW增加到2kW。该系列通信卫星使用质子-K火箭发射。
“亚马尔”卫星的结构也是由卫星平台和有效载荷舱两部分组成,以实现卫星平台通用化。该卫星平台不仅可用于通信有效载荷,也能用于质量、体积和功率要求相当的其他类型有效载荷,如地球观测和导航等。建造通用卫星平台可以在最短的时间内建造不同用途的卫星,这在俄罗斯还是首创。“亚马尔”卫星平台的技术特点如下:
1)使用非密封的卫星舱;
2)利用复合材料的蜂窝夹层来制造卫星舱体、太阳电池板和天线;
3)以太阳电池翼和镍氢蓄电池组成电源系统;
4)使用热管无源热控系统;
5)使用光学传感器、高精度角速度测量仪和飞轮来建造运动控制系统;
6)使用氙离子电火箭发动机(也可用液体和气体发动机);
采用亚马尔-100卫星平台的通信卫星主要性能指标
采用亚马尔-200卫星平台的通信卫星主要性能指标
7)星上计算机系统将卫星上的所有设备连接在一起,建立一个带功能冗余的统一控制系统,只要对软件作适当改动,就可以用于不同的有效载荷。
使用这种通用卫星平台能够组装8种类型卫星,满足本国和国际的需求和标准。
此后,俄罗斯能源火箭空间公司又研制了更先进的亚马尔-300卫星平台,采用该卫星平台的卫星质量达到2600kg,有效载荷功率达10kW,可装24台Ku转发器,工作寿命达15年。
3 其他卫星平台
除了“快讯”和“亚马尔”两个系列卫星平台外,俄罗斯赫鲁尼切夫国家生产研究空间中心和科学生产联合体也分别开发了用于小卫星的卫星平台—对话-M(Dialog-M)和卢斯兰-MM(Ruslan-MM)。
俄罗斯卫星平台的主要性能参数
4 努力进入国际市场
近些年,俄罗斯通过国际合作,开发了性能更优异的卫星平台,比如快讯-AM4卫星平台,它是由俄罗斯赫鲁尼切夫国家航天科研生产中心同欧洲阿斯特留姆公司合作为俄罗斯卫星通信公司联合研制的,设计寿命15年,装有63台C、Ku、Ka和L频段转发器,信号可覆盖俄罗斯和其他独联体国家全境,主要用于提供数字电视业务,可惜在2011年8月18日用质子-M火箭发射时失败了。其失败的主要原因是火箭的上面级控制系统程序编写出现错误,有关保险公司支付高达75亿卢布(约合2.6亿美元)的保险金。
组装中的快讯-2000卫星平台
此外,俄罗斯认为,由于西方卫星的制造成本高,而俄罗斯的造价比西方的低,因此更具有竞争力。所以俄罗斯正积极与国际卫星财团合作,将俄罗斯卫星的转发器推向国外的市场,尤其是亚洲市场。由此可见,俄罗斯在通信卫星发展方面雄心壮志,正通过自身的努力,积极开展与其他国家的合作,尽量采用新技术,使自己的通信卫星更新换代并尽快赶上国际水平,力求满足俄罗斯联邦国家安全和信息时代的需要,同时也在努力打入国际市场。
“亚马尔”卫星地面测控站