前景广阔的东四增强型平台

石明（中国空间技术研究院通信卫星事业部）

东方红四号增强型平台（DFH—4E，简称东四增强型平台）是我国自主研发的中大容量通信卫星公用平台，从最初的设想到目前已有近10年的历程。东四增强型平台的研制与应用，极大地促进了我国通信卫星水平的提升与国际竞争力，是当前我国通信卫星的主力应用平台。本文对东四增强型平台的研制历程、技术特点以及应用现状及前景进行阐述。

1 概述

自1970年4年24日，我国首颗卫星—东方红一号卫星发射以来，相继于1984年4年8日、1997年5年12日、2006年10年29日完成了东方红二号、东方红三号和东方红四号平台卫星的首次发射，我国的通信卫星研制工作和水平一直处于国际前列。东方红四号卫星平台（简称东四平台）是我国第三代通信卫星平台，具有功率大、承载能力强、寿命长等特点，2001年10年，国家正式批准立项，首发星达到了国际20 世纪90年代末期水平，是当时国内能力最强的通信卫星平台。

2010年起，通信卫星专家便提出在东四平台基础上，进一步开展技术创新和能力提升工作，全面提高平台能力，满足未来国内外通信卫星领域的应用需求。

2 开发历程

2011年底，中国航天科技集团有限公司时任总经理马兴瑞做出指示，要充分借鉴欧洲“阿尔法平台”（Alphabus）开发的经验，加速新技术的应用，提升卫星能力。中国空间技术研究院通信卫星事业部立即做出反应，启动东四增强型平台的研制。时任院长杨保华听取了东四增强型平台的方案汇报，并要求“要加速平台方案设计与优化工作，同时进一步梳理采用新技术的前期验证情况。要进一步加强东四增强型平台产品推介，积极走访用户，充分重视其反馈的意见，完善平台方案，确保平台开发成果早日推向市场。”2012年1年3日，东四增强型平台研制人员对平台方案进行深入讨论，上下一心，完成了东四增强型平台开发。

其后，在各级领导的大力支持与研制队伍的齐心协力下，平台研制工作快速推进。

2012年4年，平台总体初步方案通过院级评审。

2012年11年，平台1:3 模型亮相于珠海航展，引起众多关注。

2013年7年，完成平台方案设计，并通过院级评审。

2013年12月，完成热模拟舱热平衡试验验证工作。

2014年12年，完成工程星试验验证工作。

2015年6年，完成综合电子分系统联试验证工作。

2015年10年，完成国产135Ah 锂离子蓄电池、1566L 大容积贮箱、16 通道大功率太阳翼驱动机构（SADA）等鉴定件研制和试验工作。标志着平台的验证工作全面完成。

2015年12年，基于东四增强型平台的首发星中星18 号卫星项目启动。

2016年8年，基于东四增强型平台的全配置首发星亚太—6D（APSTAR—6D）卫星项目启动。

2017年10年，基于东四增强型平台的国际卫星帕拉帕—N1（PALAPA—N1）卫星项目启动。

2019年8年，中星18 号卫星发射。

3 技术能力及特点

东四增强型平台主要技术指标

东四增强型平台是对东四基本型平台进行设计改进，快速实现卫星服务寿命、有效载荷质量和容量提升的一个新型平台。目标是提高我国通信卫星平台卫星服务寿命、转发器数量、载荷质量、载荷功率等主要技术指标，达到国际先进平台水平，提高我国通信平台国际竞争力，使我国卫星平台技术能力达到世界先进水平，满足用户的需求，同时实现多项关键技术的工程化应用。

与国际主流平台典型指标对比

承载能力

作为一款中大型容量通信卫星公用平台，东四增强型平台的承载能力达到了国际先进水平。

同时，我们与国际主流通信卫星制造商的典型平台进行对比，其中反映平台对有效载荷承载水平的典型指标“载干比”—即有效载荷质量与干星质量之比，东四增强型平台的能力达到了同期的先进水平。

技术特点

东四增强型平台的研制紧密围绕技术指标需求，在东四平台基础上探索新的技术路线，实现能力的跨越提升。主要技术特点体现在以下方面：

1）大承载能力结构。结构承载能力体现了平台适应不同运载火箭以及承载载荷质量的水平。东四增强型平台设计整星起飞质量为6t，在不改变主承力结构设计的基础上，通过抬高中心承力筒高度以及改进材料工艺水平，实现了主结构质量不增加的情况，承载能力提升0.5t 的设计目标。

2）多层通信舱。多层通信舱是实现有效载荷数量、质量提升的重要手段，增加一层通信舱意味着增加了近12 路转发器的布局空间，有效提高了转发器的携带数量。通过合理分析、优化以及利用人机工程等技术有段，确定多层通信舱的构型和布局状态。

3）大功率供配电。供配电能力是实现有效载荷功率提升的关键，为实现10kW 的有效载荷功率，对平台功率产生装置、功率传输装置、功率储蓄装置等进行了全面升级。增加太阳翼电池板数量、同时使用高效率太阳电池片，提升功率产生能力；增加太阳翼驱动机构传输通道、同时降低传输通道损耗，提升功率传输能力；选用高比能量的锂离子蓄电池、并采用高容量电池组，提升功率储蓄能力。

4）先进推进系统。通信卫星服务寿命往往取决于推进剂的限制，先进推进系统一方面解决卫星的服务寿命要求，一方面将推进剂的质量转化为有效载荷，提升卫星的应用价值。电推进技术的应用，使我国的平台能力大幅提高，同时也紧跟国际的先进科研方向；应用超大容积贮箱、大容量高压气瓶、高比冲发动机，解决了推进剂装填量的限制，保证卫星在轨服务寿命。

除上述技术特点外，还采取了三维热管网络、高精度姿态控制、重叠压紧展开天线等技术，从多个维度促进平台综合技术水平的提高。

业务应用

作为一款高性能的通信卫星公用平台，东四增强型平台可支持一种或几种有效载荷组合体，适应大容量广播卫星、直播卫星、跟踪与数据中继卫星、高轨遥感以及其他地球静止轨道应用卫星。采取灵活的配置，可满足国内外用户的不同应用需要。

4 开发模式创新

东四增强型平台由中国空间技术研究院自主投入进行开发，不仅要求平台的定位要准确，还要确保“快、好、省”的开发和投入市场，东四增强型平台的开发过程和模式也成为重要创新点，为后续多个平台所借鉴。

市场定位分析及国际对标

东四增强型平台的应用目标就是国际市场，在开展定位分析时，上级领导指示“既然我们的目标是国际市场，那就要对国际市场进行充分的调研，对国际卫星制造商进行对标”。这是一条光明的途径，通过对近年国际通信卫星发射情况及未来10 ～20年国际通信卫星市场调研，确定了中大容量平台将在未来10 ～20年继续扮演重要角色；通过与国际上近10家通信卫星制造商及其主要平台的技术对标，确定了平台开发的目标和应用的技术手段。同时通过从总体、分系统到主要单机的对标，大大开阔了研制队伍的视野，找到了差距和奋斗的目标。

工程化验证

尽管尝试了利用多个渠道申请东四增强型平台的立项和资金投入，但是都未能成功，迫在眉睫之际，中国空间技术研究院决定自主出资开展东四增强型平台的开发工作，同时对开发的周期、经费进行了严格的规定。在此情况下，项目研制团队广开思路，创造出一种工程化平台验证的途径。为有效地降低验证工作费用、缩减验证周期并保证验证的充分性，按照系统工程理论，首次提出并采用了系统优化验证的方法，以一颗工程星验证来代替传统的结构星、电性星（热控星）等，实现“一星多用、综合验证”的目的，同时利用“工程星+热模拟舱+分系统+单机”的“集中+分散”式验证模式开展平台验证工作。利用该方法，有效地缩短了该平台研制周期和研制经费，完成平台关键技术验证和平台系统级的验证后具备转入正样卫星研制的条件。东四增强型平台验证实践表明工程化验证是一种行之有效的提高验证效率的方法，这种方法也被广泛应用在后续的相应新平台开发过程中。

5 应用现状及前景

东四增强型平台能够满足未来10年左右的应用需求，预计应用该平台的通信卫星可达40 余颗，超出以往平台通信卫星的总量。除此之外，东四增强型平台仍在国际市场上不断地寻求着用户，以巴基斯坦通信卫星—1R（Paksat—1R）为代表的国际市场仍可能给东四增强型平台的应用带来增长点。东四增强型平台呈现出蓬勃的应用现状和不断扩展的未来前景。