從實踐二十號衛星看東五平臺科技創新——讓「東方紅」永亮星海

科研人員將實踐二十號衛星裝入密封容器。（供圖：航天五院）

　　幾天前，我國研製的發射重量最重、技術含量最高的高軌衛星實踐二十號衛星成功定點。這顆由中國航天科技集團有限公司五院（中國空間技術研究院）抓總研製的衛星，是我國自主研發的新一代大型地球同步軌道衛星平臺——東方紅五號衛星公用平臺首飛試驗星。成功定點標誌著東五平臺驗證取得重大突破，同時意味著我國正躋身國際一流通信衛星俱樂部。

　　通信衛星廣泛應用於國際、國內或區域通信、海事通信、電視廣播等領域。1970年4月，東方紅一號衛星的發射成功，振奮了中華民族的信心。50年來，航天五院人樹立了「要研製出中國自己的通信衛星」的堅定信念，踏上了追趕世界先進水平的徵程。

　　「與我國現役主力產品東三、東四平臺相比，東五平臺重量、功率、在軌壽命等關鍵性能指標上又有了跨越式提升，將填補我國大型衛星平臺型譜的空白，可滿足未來20年的大容量衛星應用需求。」航天五院總工程師、實踐二十號衛星總指揮、東五平臺總指揮周志成院士表示。實踐二十號衛星有哪些亮點，技術上又有哪些創新？記者採訪了航天五院相關專家，解讀東五平臺背後的故事。

　　實踐二十號太空展「絕活兒」

　　實踐二十號衛星自2019年12月27日發射成功後，短短幾天內完成一系列「高難度」動作，並開展一系列新技術在軌試驗驗證，取得了重要試驗成果。其中，最搶眼的動作莫過於太陽翼展開——我國面積最大、展開方式最複雜太陽翼完成了「一次展開和二次二維展開」動作。

　　記者注意到，與通常高軌衛星的「一」字形太陽翼不同，實踐二十號的太陽翼展開是「十」字形。

　　資料顯示，這副巨型太陽翼比波音737飛機的翼展還要寬上10米。作為國內首個「繃弦式」太陽翼，它的機電部分重量比由以往型號的1:1下降至1:2，雖然外形巨大，動作卻「身輕如燕」。

　　當火箭將衛星發射入軌後，不需要太多的能源，因此太陽翼第一次只展開一小部分；當衛星在太空飛行約一周後，太陽翼在3.6萬公裡的地球同步軌道進行二次展開。全部展開後，太陽翼面積大大增加，就能帶來源源不斷的超強電流供給，提供更多服務。

　　很多人把太陽翼比作衛星的「翅膀」，不過它的作用不是用來飛行，而是為衛星提供能源。實踐二十號衛星的太陽翼雖然不能像翅膀一樣上下揮舞，但能低速轉動，保證始終朝向太陽，從而最大限度地獲取太陽能。而帶動太陽翼轉動的則是一個「小關節」——太陽翼驅動機構。

　　別看太陽翼驅動機構個頭嬌小，卻是一個耐冷耐熱耐衝擊的「大力士」，它能輕輕鬆鬆承受巨型太陽翼展開帶來的衝擊載荷，驅動百來斤的質量轉動也不在話下。

　　「目前衛星已完成轉移軌道變軌工作。」航天五院實踐二十號衛星總設計師李峰介紹，東五平臺首飛取得成功，這對提升新技術成熟度、促進新技術應用、進一步推動我國航天技術發展具有重要意義。

　　多項試驗為國際或國內首次

　　「以『實踐』命名衛星，就是對該星所承擔的探索意義的最好詮釋。」實踐二十號衛星總指揮周志成介紹，實踐二十號衛星重達8噸，是目前我國研製的發射重量最重的衛星，也是目前中國技術含金量最高的通信衛星。衛星首要任務是驗證東五平臺的技術穩定性，由於搭載了十多項國際領先的「前沿性、戰略性」技術驗證載荷，也兼具新技術驗證的使命。

　　以Q/V頻段通信為代表的甚高通量通信載荷、雷射通信、深冷迴路……這些技術驗證載荷中，多項為國際或國內首次。

　　以五院514所承擔的我國首次標準太陽電池空間標定試驗為例，這使我國成為繼美國之後，第二個具備空間太陽電池衛星搭載標定能力的國家。

　　據介紹，實踐二十號衛星將首次完成5.5GHz帶寬Q/V頻段星地通信試驗，為當前靜止軌道通信衛星用頻空間開闢了新的領域；首次開展高軌相干體制雷射通信試驗，相對直接探測體制，靈敏度更高、速率更快、抗幹擾能力更強，最高速率達10Gbps，刷新了靜止軌道雷射通信速率新指標。

　　航天五院有關專家表示，實踐二十號衛星定點成功後還將開展實用化的在軌測試工作，進一步驗證東五平臺各項關鍵技術。面對廣闊的需求，服務於國家「寬帶中國」戰略，中國也將依託東五平臺，研製若干顆100G至1T容量的通信衛星，覆蓋「一帶一路」沿線國家及周邊地區。

　　東五平臺滿足未來20年需求

　　衛星的應用性能，往往都是通過在一個公用平臺上加載不同功能的載荷實現。目前，世界上許多國家都採取衛星公用平臺的設計方法，平臺只需做少量的適應性修改即可裝載不同的有效載荷，以此縮短衛星研製周期，節省研製經費，提高衛星可靠性。

　　李峰比喻說，從某種程度上講，衛星公用平臺好比公共汽車，通過搭載不同的乘客（載荷），實現衛星的應用性能。

　　長期以來，我國形成了以東方紅三號、東方紅四號等為代表的東方紅系列衛星公用平臺及型譜化產品。近年來，國民經濟發展水平不斷提升和國防現代化建設不斷加速，對我國通信衛星性能跨越的需求越來越迫切。

　　「研製東五平臺的初衷就是我國需要高通量的通信衛星。」周志成說。

　　據了解，東方紅五號平臺是我國自主開發的新一代大型地球同步軌道衛星平臺。按照設計指標，基於東五平臺的衛星起飛重量可達8000-9000千克，載荷承載能力可達1500-1800千克；整星功率28千瓦以上，提供載荷功率達18千瓦；載荷艙的散熱能力達9千瓦；設計壽命長達16年。

　　這些指標意味著，相比東三、東四等現役衛星平臺，東五平臺更大、更高、更強，具有「高承載、高功率、高熱耗、高控制精度」的特點，達到國際領先水平。東五平臺的出現將填補東方紅系列大型衛星平臺型譜的空白，可滿足中國近20年內高通量通信衛星的需求。

　　此外，東五平臺還創新設計理念，實現了智能化自主運行管理，從而有效提升衛星的好用、易用性；通過分艙模塊化設計和數位化研製模式，大幅縮短研製周期，有效提高了設計生產效率。

　　航天五院實踐二十號衛星產保經理郝燕豔介紹，東五平臺可廣泛應用於高軌通信、微波遙感、光學遙感、空間科學探測、科學試驗、在軌服務等多個領域，是世界航天領域少有的多適應性平臺。在助力國民經濟發展，給人民生活帶來更多便利的同時，也能在技術推動、商業航天市場拓展等領域有更大的作為。

　　實踐二十號衛星的成功發射，標誌著東五平臺成熟度向前邁進了一步，為東五平臺的全面推廣與應用奠定了堅實基礎。面向未來，以寬帶通信衛星為代表的新興業務需求日益迫切。

　　「如果說東四平臺讓我們具備了和國際同行同臺競技的實力，那麼到了東五平臺這裡，我們就能實現從跟跑到領跑的轉變。」周志成自豪地說，在強手如林的國際航天市場上，中國的衛星公用平臺牢牢佔據一席之地。（郭兆煒 孔曉燕 本報記者 姜永斌）