紅星照耀「東方」
寫在我國第一顆人造地球衛星成功發射四十五周年之際
通信衛星整裝待發。
■本報記者 張林 倪思潔 甘曉
幾天前，周志成剛剛參加了一個長時間的會議。在這次會議上，來自航天系統相關部門的研究人員深入探討了通信衛星技術的發展，並著重對我國開展通信衛星技術創新與攻關進行了謀劃。
這是一次普通而又特殊的會議。走出會議室的他，疲憊中帶著一絲亢奮。作為中國空間技術研究院通信衛星總體技術專家，周志成有一種強烈的預感：中國製造的通信衛星將要迎來一片新的「東方紅」。
45年前，我國第一顆人造地球衛星「東方紅一號」發射前夕，當時的研究人員也和周志成有著同樣的憧憬。
1970年4月24日，「東方紅一號」成功發射。廣為人知的《東方紅》樂曲在太空中響起，向世界宣告中國航天史的新紀元就此開啟。
從此，東方紅系列衛星便踏上我國通信衛星研發與製造的漫漫徵程。從首顆同步軌道「東方紅二號」、首顆三軸穩定「東方紅三號」、到首顆走出國門的「東方紅四號」通信衛星，我國衛星技術實現了從無到有，從試驗到應用，從國內到國際的卓越探索。
目前，新一代「東方紅五號」和「全電推」平臺已經開始孕育，平臺性能與歐美發達國家相應平臺比肩。一系列成就與跨越的背後，凝聚了數代航天人近半個世紀的艱辛與榮耀。
技術發展實現三次迭變
「科學精神最重要的就是創新。」錢學森說。
創新來自哪裡？有人說是源於靈感，但對於李峰這樣的中國航天人來說，創新更多時候與長期的科技積累與投入密不可分。
「中國衛星技術從『跟跑』向『並行』甚至『領跑』轉變，正是源於對自主創新的堅持。」這名中國空間技術研究院的項目技術經理信心滿滿地說。
今年伊始，我國「東方紅三號」B衛星平臺應用的離子電推進系統地面1：1長壽命考核試驗取得重要成果。「東三」B星平臺配置的電推進系統，其技術指標堪比美國蘿拉公司、歐洲泰雷茲公司等國際知名衛星製造商，平臺性價比、載荷比也達到或優於國外同類衛星水平。這成為我國航天技術屹立於世界舞臺的又一個搶眼的表現，更詮釋了創新才是中國衛星技術的跨越發展之道。
首顆「東方紅一號」試驗衛星成功發射，拉開了中國進軍太空的序幕。
首顆同步軌道「東方紅二號」的成功發射，則開啟了我國通信衛星的實用化徵程，使我國躋身世界第五個獨立研製、發射靜止軌道通信衛星的國家。
此後，首顆三軸穩定的「東方紅三號」，不僅實現了一系列技術創新突破，還有效緩解了我國衛星通信緊張的狀況。這顆衛星也成為我國第一顆面向全社會的民用衛星。
進入21世紀，同步國際水平的「東方紅四號」平臺通信衛星，不僅實現了我國航天產品出口零的突破，同時使我國通信衛星平臺能力得到跨越式提升，至此，作為跟跑者的「東方紅」系列通信衛星，實現了從無到有，從試驗到應用的巨大轉變。
從「東三」到「東四」，我國遭遇了全面的技術封鎖，這時候，「以我為主」的研製精神再次發揮了重要作用。在「東方紅四號」平臺立項之初，由於基礎相對薄弱，技術跨度太大，曾有關於引進合資衛星還是自主研製的爭論。關鍵時刻，新老航天人堅決以我為主，通過技術創新，全面突破12項關鍵技術，實現了平臺的跨越式發展。
依託技術創新突破，中國航天人一鼓作氣拿下我國首顆整星出口訂單，並創造了25個月的「奈及利亞衛星研製速度」。
如果把「東方紅二號」（我國首顆地球靜止軌道同步通信衛星）發射成功看作我國第一代通信衛星的源起，那麼「東方紅三號」、「東方紅四號」系列衛星則實現了從二代技術向三代技術的嬗變。
「東方紅五號」衛星平臺是我國新一代大型通信衛星公用平臺，採取了高效電源和熱控、電推進等一系列先進技術。平臺技術指標先進，可擴展性強。目前正在進行平臺先期技術攻關，立項在即，基於「東五」平臺的首發星預計將於2018年發射。
「東五」平臺設計直接「對標」美國洛馬A2100平臺、波音702HP平臺、歐洲Alphabus平臺等國際最先進的大型通信衛星平臺，又增加了自己的設計特點，在性能上達到甚至超越了國際上同類衛星的水平。這意味著，我國與國外航天技術的差距正在逐步縮小，甚至達到同步的水平。
「東五」平臺的研製，也標誌著我國通信衛星領域將完成三次（四代衛星技術）迭代發展。而每一次迭代成功的背後，都是中國航天技術向國外先進技術一次次逼近的過程，是對「彎道超車」機遇的大膽把握。
通信衛星的發展帶動了衛星通信的發展，我國已實現從上世紀70年代租用國際通信衛星探索衛星通信業務，到衛星通信商業運營的巨大轉變。目前，我國衛星通信業務涉及固定、中繼和直播等方面，覆蓋S、C、Ku、Ka等頻段，為國家安全、國民經濟發展提供了日益強大的「空間信息走廊」。
國際徵程永無止境
西經87.2度赤道的上空，有一顆名為「圖帕克·卡特裡」的通信衛星，這是玻利維亞擁有的第一顆衛星。這顆對於玻利維亞來說意義重大的衛星，採用的正是中國的「東方紅四號」衛星平臺，2013年發射，設計壽命為15年。
2009年10月，市場開拓團隊的成員出訪玻利維亞。為了談下這個項目，作為當時市場開拓團隊一員的沈宇飛和他的同事們，在「大後方」連軸轉了很長一段時間。
「談判時，一旦對方有什麼問題，『前方』同事會把信息及時傳給『後方』，我們的反應速度必須很快。由於玻利維亞和中國的時差正好是12個小時，所以我們一直處在『連軸轉』的狀態。」沈宇飛說。
付出終會有回報。2013年12月21日零時42分，中國在西昌衛星發射中心用長徵三號乙運載火箭，成功將玻利維亞通信衛星發射升空並進入預定軌道，玻利維亞總統莫拉萊斯親臨現場觀看了發射。這是東方紅四號平臺衛星第四次成功走出國門。在這個衛星項目中，中國航天還首次為對方提供了頻率軌位資源諮詢服務。
「東方紅通信衛星的競爭對手都在國外，只有在與國際對標的過程中，才能確保技術的先進性。」李峰告訴記者。
東方紅系列衛星平臺「走出去」的道路，起始於東方紅四號，而東方紅四號「走出去」則始於奈及利亞通信衛星一號。早在2004年12月，中國長城工業總公司代表中國航天與奈及利亞空間研究開發局籤署奈及利亞通信衛星一號的採購合同，東方紅衛星平臺邁出了國際化的第一步。
十多年來，東方紅四號已獲得十餘個國際商業衛星訂單，其中為奈及利亞、委內瑞拉、巴基斯坦、玻利維亞製造的4顆通信衛星都已成功發射並在軌交付。
如今，東方紅系列衛星在「走出去」的路上，闖出了三個「規模化」：國際商業通信衛星項目履約規模化，僅2015年第一季度履約數量就達到7顆；商業衛星保險規模化，東方紅四號衛星平臺的衛星保險費率已經降至6.8%左右，與波音公司的保險費率相當；市場開拓規模化，隨著亞太星9號的啟動，我國通信衛星研製領域敲開了國際成熟運營商的大門。
2014年12月15日，中國空間技術研究院國際業務部接到了一封來自中國長城工業集團有限公司的表揚信，這封信著實讓沈宇飛激動了一番。
信中寫道：SES公司（環球衛星公司）高級副總裁Nicholas Boudier先生在今年（2014年）12月初來京會談期間，對貴院技術方案專業水平大加讚賞，認為方案考慮全面，數據詳實，分析透徹，很好地回應了客戶關心的問題，具有很高的國際水準，特別提出請長城向貴院予以轉達，並對技術團隊的努力表示感謝。
「我們的努力，得到了國際成熟運營商的認可。」沈宇飛說。
隨著我國「一帶一路」戰略版圖日漸明晰，更大尺度的空間信息走廊建設步伐更趨密集，這也為東方紅系列衛星徵戰國際市場帶來新的機遇。
「『一帶一路』在通訊方面會有更大的需求，中國衛通也正在積極策劃發展規劃，加之巴基斯坦通信衛星使用效果非常好，使東方紅衛星平臺形成了品牌效應，未來，東方紅衛星平臺會有更多通向國際的機會。」李峰說。
前進的道路永無止境，創業的新徵程已然開啟。從東方紅一號誕生到今天，中國通信衛星事業蒸蒸日上；從東方紅四號走出國門到今天，中國通信衛星平臺的影響力日漸提升。單機國產化，產品多樣化，服務國際化，在通訊需求越來越旺盛的當下，研製東方紅系列衛星的這支充滿激情的隊伍，將繼續圍繞著核心產品提供和服務諮詢兩大業務領域，拓展業務規模，延伸業務職能，找準自身定位，追趕國際一流。
「電推進」掀起衛星技術革命
為了完成衛星變軌和姿態保持任務，傳統衛星採用化學推進作為動力，推進劑佔到衛星發射重量的一半以上，衛星有效重量低。用電能為衛星提供動力，為衛星發展帶來另一種思路。
電推進技術概念在1906年被提出後，受到了世界各國的高度關注。我國相關研究人員從上世紀80年代起開始電推進技術的應用攻關，解決了一系列工程應用的關鍵技術，為電推進技術的工程應用奠定了堅實基礎。
「電推技術的應用將掀起一場衛星技術的革命。」中國空間技術研究院通信衛星事業部可靠性負責人劉波向《中國科學報》記者表示。
電推技術進入通信衛星領域後，一直以「化學推進升軌—電推進位保」的混合推進方式發展。隨著技術的成熟，「全電推」衛星逐步登上歷史舞臺。
中國空間技術研究院通信衛星事業部某衛星項目負責人王敏介紹，「全電推」衛星將使衛星發射重量大幅降低，從目前主流的5到7噸降低到2到4噸，項目投入明顯降低。通信衛星的壽命也將不再受燃料攜帶量的限制，從而延長到18年到20年，甚至更長。同時，「全電推」還將使衛星管理和運行更加智能化。
「電推進技術可以使人類以更低的成本進入太空領域，這必將深度改變通信衛星的面貌。」王敏說。
2012年3月，美國波音公司獲得了4顆「全電推」通信衛星合同，成為世界第一個推出「全電推」衛星的公司。今年3月2日，首批2顆「全電推」衛星發射升空，預計於11月投入使用。
據了解，我國全電推進衛星的研製與世界同步。2007年起，中國空間技術研究院510所從工程樣機起步，5年內研製成功200毫米離子電推進系統，並在2012年發射的「實踐九號」衛星上開展了飛行驗證。經過長達一年的在軌飛行試驗考驗，電推進系統表現優異。後經專家評估，認為該系統已達到國際先進水平，一些主要技術指標優於國外同類產品。
周志成介紹，如今電推進技術已經完成長壽命、高可靠的相關地面驗證，國內多家單位聯合完成了「全電推」衛星平臺方案的詳細設計，突破了小推力長周期聯合姿軌控技術等關鍵技術，中國首顆全電推進衛星的研製也指日可待。
電推進技術引發的一場衛星技術革命已經打響，中國科研人員正在「東方紅」精神的指引下，努力將「中國製造」的電推進衛星轉化為工程應用，佔領市場先機。
《中國科學報》 (2015-04-28 第1版 要聞)