最美的颜色是“东方红”<br/>——全新大型东方红五号平台首飞成功

最美的颜色是“东方红”
——全新大型东方红五号平台首飞成功

2020-02-18孔晓燕中国空间技术研究院通信卫星事业部

国际太空 2020年1期

孔晓燕（中国空间技术研究院通信卫星事业部）

庄茜倩/摄

2019年12月27日，实践二十号卫星在中国文昌航天发射场由长征五号遥三运载火箭成功发射。2020年1月5日，卫星经过7次变轨，成功定点于地球同步轨道东经115.5°。该卫星是由中国空间技术研究院（简称“研究院”）抓总研制的东方红五号卫星公用平台（简称“东五平台”）的首飞试验星，将对我国自主研发的新一代大型地球同步轨道卫星平台——东五平台进行全面在轨验证，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。

东五平台能力目前已达到国际领先水平，可满足我国未来20年的大容量卫星应用需求。从无到有，从落后到领先，从服务国内到走向世界，回望“东方红”卫星系列卫星及平台的发展历程，研究院用半个世纪的攻坚克难，在太空描绘了一幅波澜壮阔的“东方红”画卷。

1 “东方红”的发展历程

在太空升起“中国星”

1970年4月24日，东方红一号卫星发射成功，东方红的旋律响彻寰宇，毛主席“我们也要搞人造卫星”的宏伟设想成为现实，中国成为世界上第五个能够独立研制发射人造地球卫星的国家。从此，太空里有了“中国星”。

发射卫星只是第一步，用好卫星才是目标。20世纪70年代以来，以孙家栋、戚发轫等为代表的第一代通信卫星人，树立“要研制出中国自己的通信卫星”的坚定信念，开始了研制东方红二号卫星的艰苦攻关。研制早期，设备简陋，生活艰苦。然而，任何困难都打不倒一心报国的航天人，历经9年攻坚克难，他们最终掌握了通信卫星研制技术。1984年4月8日，东方红二号试验通信卫星发射成功，使中国跻身世界上第五个能够独立研制发射通信卫星的国家。

1986－1990年，我国先后发射了5颗东方红二号实用通信卫星，在我国电视传输、卫星通信及对外广播等领域中发挥了巨大作用。然而，东方红二号系列通信卫星大都带有试验性质，在转发器数量、转发能力、工作寿命等方面，与国外差距较大。截至1988年，全世界共发射近900颗通信卫星，而属于中国的仅有5颗共14个转发器。到20世纪90年代初期，这5颗通信卫星的寿命全部到期。为了保证国内的通信和电视传输，中国不得不租用和购买外国的卫星来应急。面对“外星”即将大量进入中国的现状，老一代通信人可谓忧心如焚。面对“买星”和“造星”的不同声音，我国坚定地选择制造与国际先进水平并肩的“中国星”。

让世界见证“中国造”

从20世纪80年代末起，通信人踏上了研制我国首颗中容量通信卫星——东方红三号的新征程。研制人员经过深入分析论证，决定打破常规的卫星研制思路，直接瞄准当时国际上的先进水平，一步跨越20年，迎头赶上国际通信卫星事业的步伐。这意味着我们只能继承东方红二号通信卫星中20%～30%的现有技术，其余70%～80%的新技术都要进行自主攻关，这在世界航天史上也很罕见。在长达10年的技术攻关中，我们研制队伍先后解决了上百个技术难点，啃下了十余项“硬骨头”课题，1997年5月12日，东方红三号通信卫星发射成功。

东方红三号卫星虽然在技术上实现了跨越，但在10年研制过程中，世界通信卫星技术又有了迅猛发展，并不断蚕食我国通信卫星市场。2000年，为加快提升通信卫星的市场竞争力，研究院组建了以周志成院士为核心的研制团队，直接瞄准20世纪90年代末的国际先进水平，加紧开展对新一代大容量、长寿命、高可靠卫星公用平台——东方红四号（简称“东四平台”）的论证开发工作。

东四团队立下“为民族工业生存发展而奋斗”的雄心壮志，下定决心“虎口夺食”，不仅要把国内通信卫星市场抢回来，更要走出国门抢占国际市场。研制队伍一边集智攻关，向大型卫星中心承力筒、大容量卫星储箱、大功率卫星热控等关键技术发起冲击，一边组建队伍积极参与全球通信卫星竞标。在2004年11月激烈的国际竞标中，成功突围，一举击败了美国、法国、英国、意大利、以色列等国家的21家公司，成功拿下了尼日利亚通信卫星一号合同，并在用户苛刻的“25个月”时限内完成了卫星研制任务，刷新了卫星研制的“中国速度”。随着东四平台卫星日趋成熟，2008年10月以来，28颗基于东方红四号、东方红四号S、东方红四号增强型平台的通信卫星成功发射，不仅彻底扭转了我国广播电视领域“长期依赖进口卫星、使用受制于人”的被动局面，同时在世界舞台上打响了“和平利用太空资源、积极履行大国担当”的中国品牌！

实践二十号卫星效果图

为未来染上“东方红”

2010年以来，为赶超国际一流，研究院通信卫星研制团队又着眼满足未来20年大功率通信卫星需求，全力开发性能更加先进的东方红五号大型卫星公用平台。东五转发器数量可达120余路，整星质量可达7～9t，通信能力可达120G甚至1T，是东四平台能力的好几倍。

历经6年艰苦攻关，研究院先后突破了数字化多学科总体设计、高承载多适应桁架结构、20kW级超大功率电源系统、二维二次展开半刚性太阳翼、柔性动力学与控制、大推力多模式电推进等多项关键技术。目前，实践二十号卫星发射成功，将带领我国高轨通信卫星的能力与水平进入领先世界的新时代。

2 东五平台—“东方红”新的篇章

实践二十号卫星质量达8t，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技术验证载荷，因此也兼具新技术验证的使命。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。

加快我国通信卫星技术领域发展

通信卫星，顾名思义，就是帮人们实现信息传输的卫星，是当前信息社会的神经网络。它具有通信距离远、覆盖面积大、信道质量高、通信容量大等优点，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。

为了更好地发挥实践二十号卫星的在轨验证效能，瞄准航天未来发展需求，我们从全国收集的众多搭载试验项目中进行了多轮遴选，最终选择了以Q/V频段通信为代表的甚高通量通信载荷、激光通信、深冷回路等十余项国际领先的“前沿性、战略性”技术试验载荷，其中多项为国际或国内首次。

实践二十号卫星将首次开展基于深冷环路热管的35K温区深低温传输在轨演示，为深空探测卫星高灵敏度探测器的研制奠定基础；首次开展基于形状聚合物可展结构的在轨试验，验证形状记忆复合材料的可控主动变形性能，为空间大型可变结构的研制提供新途径。

科研人员与东五平台合影（徐郑勤/摄）

实践二十号卫星在轨示意图

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10Gbit/s，刷新了静止轨道激光通信速率新指标。

其中，研究院还承担了我国首次标准太阳电池空间标定试验，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。

推动我国卫星公用平台升级换代

目前，世界上许多国家都采取卫星公用平台的设计方法，公用卫星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。

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。随着国民经济发展水平的不断提升和国防现代化建设的不断加速，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。

按照设计指标，基于东五平台的卫星起飞质量可达8～9t，载荷承载能力可达1.5～1.8t；整星功率28kW以上，提供载荷功率达18kW；载荷舱的散热能力达9kW；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。

更令人欣喜的是，东五平台整体性能的跃升将使卫星的效能发生大的跨越，凭借超强的能力和全新的设计理念，东五平台的应用前景广阔，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。

周志成院士说：“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。我们就能自豪地说，在强手如林的国际航天市场上，我们占领了一席之地。”

加快推动通信卫星事业发展

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。尤其在当下，商业化卫星直播、应急通信、移动通信、物联网等业务的开展，以及常规固定卫星通信事业的稳步发展，为卫星通信产业提供了丰富的需求和广阔的市场。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。

面对广阔的需求蓝海，服务于国家“宽带中国”战略，我国将依托东五平台，研制若干颗100G～1T容量的通信卫星，覆盖“一带一路”沿线国家及周边地区。借此，研究院将全力打造“天地互通”的“一体化信息网络”，推动国民经济的快速发展。