东方红三号：造国产“争气星”首创公用平台

文 / 吴琳

如果说东方红二号卫星使我国掌握了地球静止轨道通信卫星技术，那么，东方红三号这颗新一代通信卫星则让中国实现了“赶上20世纪80年代通信卫星国际水平”的目标。

它是我国第一颗面向全社会的民用卫星，实现了我国地球静止轨道卫星从自旋稳定型到三轴稳定型的飞跃，首创了卫星公用平台设计思想。

东方红三号公用卫星平台除已应用于“中星”“天链”系列通信卫星外，还应用在北斗系列导航卫星和嫦娥月球探测器项目中。

不“买星”，要“造星”

从1981年开始，一场旷日持久、历时5年的关于“买星”还是“造星”的争论，在国内沸沸扬扬地展开了。

国家一些部门的负责人从价值规律出发，提出租用卫星或者购买卫星来得快还可能又好又便宜。但航天部门的专家们认为，中国在核心领域、战略产业方面应当坚持自主发展的道路，通信卫星关乎国家的经济命脉和空间安全，理应把“国产”作为国内用户的首选，这是提升国家核心竞争力的需要，也是壮大空间技术队伍、提高空间技术能力的需要。另外，中国一旦全面启动“买星”项目，国产卫星的研制生产能力将遭遇空前打击，通信卫星的市场乃至许多空间技术的发展机遇，将可能丧失殆尽。

但国家广电部门还是派人出国考察，向美国、德国、法国公司招标，准备购买外星，理由是：国产东方红二号通信卫星与国外通信卫星差距很大。

当时，东方红二号的通信用C波段转发器虽然已经由2个增加至4个，承担了30路对外广播，中央电视台一、二套节目和8000多部卫星电话的传输任务，但是比起当时国外具有二三十个转发器的先进卫星，性能确实逊色不少。

关键时刻，航天专家们挺身而出，恳请国家给中国航天人一个平台、一次机会。1985年7月2日，航天部副部长孙家栋在“关于广播卫星中外技术合作方案讨论会”上明确提出：“要以我为主，尽快拿出通信卫星。”随即向国家上报《我国已具备以我为主研制发射通信卫星的能力》的“请战书”。

10月5日，国家科委主任宋健在航天部主持会议，讨论“买星”还是“造星”的问题。两方代表最终不欢而散，这场“通天”的“官司”打到了国务院。

1986年3月7日，国务院副总理李鹏主持召开国家电子振兴领导小组会议，把“造星”和“买星”的两份报告拿出来让大家讨论，意见仍然难以统一。最后，李鹏拍了板：要依靠中国自己的力量研制新一代通信广播卫星！

3月31日，国务院下发文件，明确通信卫星要靠“中国造”。

终于扬眉吐气

在“买星”还是“造星”大讨论之后，广电部门虽然同意使用国内自研卫星，但同时提出几个要求：一是卫星的水平不能比国外低，二是价格要比从国外买便宜。

▲ 2019年，天链二号01星在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭送入太空

广电部门曾计划购买的外星是国际上最先进的——载有24个转发器、采用三轴稳定技术、液体燃料双组元推进系统、寿命在8年以上。而当时我国的卫星，转发器只有2个，寿命3年，固体燃料推进，控制方式是相对容易的自旋稳定，容量上也小很多。也就是说，要想一步跨到世界先进水平，几乎所有的关键技术都要从头做起。这个难度在国外航天史上也是极其罕见的。

光阴似箭，几年间，航天人日夜攻关，解决了上百个技术难点，啃下了硬骨头课题10余项，如果把卫星总体设计部下发到各分系统的任务书摞在一起，可以搭一堵2米多高的书墙。

1994年11月30日凌晨1点03分，长征三号甲火箭一飞冲天，成功将东方红三号卫星首星送入预定轨道。但情况不像人们期待的那么好。卫星在成功实施了第一次远地点发动机点火之后，由于姿控推力器泄露，卫星姿态失控。之后，卫星试验队又进行了多次挽救，包括重新编程序，然后传到星上去替代原来程序这样的“大手术”。最后卫星虽到达3.6万公里的地球同步轨道，但终因推进剂耗尽无法定点而宣告失败。

1995年1月7日，新华社发了一条文字很少的消息——《推力器泄漏 燃料耗尽 东方红三号卫星未能投入使用》。

祸不单行,中国航天在随后几次发射中也接连失利，三年之中四走麦城。国外通信卫星巨头们趁机大肆“淘金”，无一例外地在北京设立了办事处。

从技术上看，这段“黑色”岁月的连续失利有一定客观性。20世纪80年代立项研制的各种型号，在技术上都上了一个很大的台阶，到了90年代，这些型号陆续进入飞行试验阶段，技术关键久攻不破，直接或间接地造成了型号试验的早期失败。同时，管理薄弱也是质量形势严峻的一个不可忽视的因素。因此，航天部门采取了一系列特定的质量控制措施。其中，著名的“双五条”航天归零标准就出自这一时期。

一边分析问题，一边擦干泪水，顶住压力，航天人继续攻关。总结经验教训，模拟仿真试验，彻底改进部件，进行全星热试车考核……1997年，第二颗东方红三号卫星出厂了。

5月12日夜，西昌卫星发射中心，准备就绪的东方红三号02星在震天动地的巨吼声中被稳稳地送入了太空。5月20日，卫星成功定点于东经125度赤道上空。

与“东方红二号甲”相比，东方红三号卫星的转发器数量增加了6倍，设计寿命延长了2倍，不但缓解了中国卫星通信的紧张状况，更使中国通信卫星水平一下子跨越了20年。

东方红三号卫星的利用率非常高，24个转发器全部投入使用。其中22个转发器用于中央、各省市、边远地区一级干线的公众通信业务，1个转发器用于体育比赛转播等临时性电视节目传送，另一个转发器用于临时性电视节目传送和VSAT通信。当时观众每周看到的全国足球甲级联赛就是利用这颗通信卫星转播的。

东方红三号卫星在保卫我国上空宝贵轨道位置上功不可没，同时也带动了我国电子、材料、机械和加工工艺等领域技术水平的提高。这一成功还表明我国已具备研制更为先进的大容量通信卫星的水平，卫星某些单项研制技术，已具备与国外竞争的能力。

“东方红三号卫星的发射成功，标志着中国卫星研制开始真正进入国际卫星俱乐部。”美国一家报纸如此评论。

另外值得一提的是，我国开始有了卫星公用平台的概念。

在这之前，卫星的各种分系统和载荷都是混装在一起的。后来我国航天人借鉴国外先进经验，将“东三”打造成“三居室”，分成服务舱、推进舱、通信舱。通信舱主要用来装有效载荷，其余两舱共同构成公用服务平台。

公用平台设计理念的首次应用使“东三”有了较大的适应性，在一定的重量和功耗范围内可用于不同有效载荷的多种卫星，也使卫星的研制周期缩短，性价比提高。如今，“东四”“东五”等依然继续沿用这种卫星平台的设计理念，性能更加先进。

太空中的“高清视频转播车”

2013年6月20日上午10点，一堂来自太空的授课正在进行中。坐在教室内的中小学生瞪大了眼睛好奇地盯着电视机屏幕，屏幕上执行神舟十号飞船任务的女航天员王亚平，正在讲授着太空物理课。真实、生动的内容不时让学生们发出阵阵欢快的笑声和啧啧的惊叹声。

直播画面是用天链一号中继卫星回传到地面的。在40分钟的授课时间里，飞船已走了半个地球，如果仅仅依靠地面站，最多只能传输7、8分钟的数据，只有靠中继卫星系统，才能实时且不中断地传输声音和图像，而且画面清晰稳定。

中继卫星的全称是跟踪与数据中继卫星，相当于一个天上的数据中转站，可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务，能够极大地提高各类卫星使用效益和应急能力，实现资源卫星、环境卫星等星上数据的实时下传。

作为东方红三号卫星平台搭载的明星产品，天链卫星的应用价值非常大。

如果说过去的载人航天工程天地通信是“乡间小路”，中继卫星建立的“空—空—地”的传输链路就是“双向高速公路”，可更快更高效地完成信息传达，电子邮件、视频通话等天地之间沟通交流的方式变得更加多样化。

天链一号01星于2008年发射，以试验星的身份为神舟七号飞船保驾护航，在飞船第一圈绕地飞行时，就实现了星上自动跟踪。而当时美国人的中继星只是实现了天线的程序跟踪，需要先在地面设计好程序，上天后直接按照程序计算，还没有实现星上自动跟踪。

随后，天链一号02星、03星分别于2011年、2012年发射成功，与天链一号01星组成三星系统，实现全轨道覆盖，也使我国成为继美国之后世界上第二个拥有全球组网中继卫星系统的国家。

天链一号三星组网运行后，提供了优质而稳定的数据中继服务。2016年1月9日，习近平总书记与在天宫二号空间实验室内执行任务的两位航天员通话，声音清晰，传输顺畅。

2016年11月22日，作为三星组网的备份星天链一号04星发射升空。

其实，“天链一号”的作用还有很多。例如，航天器在太空中出现故障，抢救时机一般都以秒计算，一旦错过就可能造成无法挽回的损失。随着我国在轨卫星数量的增多、应用范围的不断扩大，中继卫星的使用将使航天器测控能力获得极大的提升。“天链一号”可从资源卫星、环境卫星等卫星上获取大量数据。而在此之前，只有在卫星经过地面站上空时，数据才能下传，大批量数据下传就要依靠地面站接力的方式。如果发生严重自然灾害或不可抗拒因素，就会失掉观测、收集及处置最佳时机。

为了给用户提供优质的服务，适应未来太空探索的更多需求，性能更好、质量更高的第二代中继卫星项目也在紧锣密鼓地推进中。2019年，天链二号01星在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭送入太空，并成功进入地球同步轨道。

▲ 太空授课

▲ 习近平与航天员进行天地通话