上圖 實踐二十號衛(wèi)星轉(zhuǎn)場前，科研人員將其裝入密封容器。 （資料圖片）
下圖 東五平臺電推進試驗現(xiàn)場。 （資料圖片）
隨著國民經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提升和國防現(xiàn)代化建設(shè)的不斷加速，我國通信衛(wèi)星對性能的需求越來越迫切。此次發(fā)射的實踐二十號衛(wèi)星代表了我國衛(wèi)星的zui高技術(shù)，而其研發(fā)平臺東方紅五號衛(wèi)星公用平臺也將滿足未來大型衛(wèi)星平臺型譜的空白，為我國今后20年的高通量通信衛(wèi)星研制打下堅實基礎(chǔ)
近日，我國實踐二十號衛(wèi)星在中國文昌航天發(fā)射場由長征五號遙三運載火箭成功發(fā)射。這顆衛(wèi)星是我國自主研發(fā)的新一代大型地球同步軌道衛(wèi)星平臺——東方紅五號衛(wèi)星公用平臺（以下簡稱東五平臺）的首飛試驗星，對提升新技術(shù)成熟度、促進新技術(shù)應(yīng)用、進一步推動我國航天技術(shù)發(fā)展具有重要意義。
實踐二十號衛(wèi)星由航天科技集團公司五院抓總研制，重達8噸，是目前我國研制的發(fā)射重量zui重的衛(wèi)星，也是目前我國科技含量zui高的衛(wèi)星，該衛(wèi)星的首要任務(wù)是驗證東五平臺的技術(shù)穩(wěn)定性，并且搭載了10多項國際領(lǐng)先的技術(shù)驗證載荷，肩負著技術(shù)驗證的使命。航天科技集團公司五院總工程師、實踐二十號衛(wèi)星總指揮、東方紅五號衛(wèi)星公用平臺總指揮周志成院士告訴經(jīng)濟日報記者，“以‘實踐’命名衛(wèi)星，就是對該星肩負探索意義的zui好詮釋”。
研制衛(wèi)星平臺先行
通信衛(wèi)星，目的在于實現(xiàn)信息傳輸，是信息社會的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。它具有通信距離遠、覆蓋面積大、信道質(zhì)量高、通信容量大等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于國際國內(nèi)或區(qū)域通信、海事通信、電視廣播等領(lǐng)域。
“研制衛(wèi)星，平臺先行”。衛(wèi)星的應(yīng)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(xiàn)。目前，世界上許多國家都采取衛(wèi)星公用平臺的設(shè)計方法，平臺只需做少量的適應(yīng)性修改即可裝載不同的有效載荷，以此縮短衛(wèi)星研制周期，節(jié)省研制經(jīng)費，提高衛(wèi)星可靠性。
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(wèi)星公用平臺及型譜化產(chǎn)品。隨著國民經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提升和國防現(xiàn)代化建設(shè)的不斷加速，我國通信衛(wèi)星對性能跨越的需求越來越迫切，提供更快上網(wǎng)速度和更多人同時在線的通信需求成為全社會的呼聲。“研制東五平臺的初衷就是因為我國需要高通量的通信衛(wèi)星。”周志成院士說。東五平臺具有“高承載、高功率、高熱耗、高控制精度”的特點，達到國際領(lǐng)先水平，將填補東方紅系列大型衛(wèi)星平臺型譜的空白，可滿足中國近20年內(nèi)高通量通信衛(wèi)星的需求。
據(jù)航天科技集團五院實踐二十號衛(wèi)星副總設(shè)計師裴勝偉介紹，為了更好地發(fā)揮實踐二十號衛(wèi)星的在軌驗證效能，瞄準航天未來發(fā)展需求，研制團隊從全國收集的眾多搭載試驗項目中開展了多輪遴選，zui終選擇了十余項國際領(lǐng)先的“前沿性、戰(zhàn)略性”技術(shù)試驗載荷，其中多項為國際或國內(nèi)首次。
“黑科技”助衛(wèi)星騰飛
此次成功發(fā)射的實踐二十號衛(wèi)星凝結(jié)了科研人員巨大的智慧和心血，眾多的“黑科技”加持也讓它擁有了一身真功夫。
很多人都把太陽翼比作衛(wèi)星的“翅膀”，不過它的作用可不是用來飛行，而是為衛(wèi)星提供能源。實踐二十號衛(wèi)星身軀龐大，它的“翅膀”是我國迄今為止面積zui大、翼展zui長、展開方式zui復(fù)雜的太陽翼，雙翼展開比波音737飛機的翼展還要寬上10米。太陽翼面積的大大增加，就能帶來源源不斷的超強電流供給，讓實踐二十號衛(wèi)星始終擁有充沛體力，提供更多的廣播電視、移動通信等服務(wù)。
實踐二十號衛(wèi)星巨大的太陽翼雖然不能像翅膀一樣上下?lián)]舞，但是能夠低速轉(zhuǎn)動，保證始終朝向太陽，從而zui大限度地獲取太陽能。帶動太陽翼轉(zhuǎn)動的則是一個“小關(guān)節(jié)”——太陽翼驅(qū)動機構(gòu)，太陽翼驅(qū)動機構(gòu)雖然個頭嬌小，但卻是一個耐冷耐熱耐沖擊的“大力士”，它能輕輕松松承受巨型太陽翼展開帶來的沖擊載荷，驅(qū)動百余斤的質(zhì)量轉(zhuǎn)動也不在話下。
實踐二十號衛(wèi)星的太陽翼還能夠提供超強電流。如何讓這些電流既不過大也不過小，而且能聽話地流動到衛(wèi)星裝置的每一個角落，維持衛(wèi)星的健康運轉(zhuǎn)呢？為此，研制人員為衛(wèi)星配備了一顆“大心臟”——國內(nèi)功率zui大的電源控制器。與第一代電源控制器相比，它在功率增大3倍以上、功率密度提升2.5倍的情況下，重量卻只增加了40%，實現(xiàn)了國產(chǎn)電源控制器從跟跑、并跑到領(lǐng)跑的跨越。
隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的增加，用戶對于大容量通信衛(wèi)星的需求越來越迫切。實踐二十號衛(wèi)星搭載的由航天科技集團五院研制的高通量通信載荷，涵蓋了Q/V頻段載荷、寬帶柔性轉(zhuǎn)發(fā)器等。“提高衛(wèi)星通信容量的主要手段在于提高可用頻段帶寬，如果把靜止軌道比作太空中的一條高速公路，那么這條高速公路是所有太空高速公路上zui為擁擠的。但是，使用Q/V頻段相當于把這條高速公路拓寬了4倍至5倍，將大大緩解目前國際對靜止軌道頻率日趨激烈的競爭局面。”航天科技集團五院實踐二十號衛(wèi)星總設(shè)計師李峰說。
大容量衛(wèi)星唱主角
從一組數(shù)字就能看到東五的“跨越”。和之前通信衛(wèi)星家族的現(xiàn)役“主力產(chǎn)品”東三、東四相比，東五的重量從5.5噸提高到了8噸，在軌壽命從15年提高到了16年，整星功率從10千瓦提高到了28千瓦。不難看出，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(lǐng)先水平。
通過分艙模塊化設(shè)計和數(shù)字化研制模式，東五平臺可大幅縮短研制周期，提高生產(chǎn)效率，針對成熟通用載荷，衛(wèi)星研制周期不超過36個月。同時，東五平臺的單機國產(chǎn)化率達100%，將有力帶動我國航天裝備發(fā)展。
作為我國地球同步軌道大型衛(wèi)星公用平臺，東五平臺可廣泛應(yīng)用于高軌通信、微波遙感、光學遙感、空間科學探測、科學試驗、在軌服務(wù)等多個領(lǐng)域，是世界航天領(lǐng)域少有的多適應(yīng)性平臺。
因此，實踐二十號衛(wèi)星的成功發(fā)射，標志著東五平臺的成熟度又向前邁進了一步，為東五平臺的全面推廣與應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。尤其在當下，隨著商業(yè)化衛(wèi)星直播、應(yīng)急通信、移動通信、物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)的開展，以及常規(guī)固定衛(wèi)星通信事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)擁有了豐富的需求和廣闊的市場，以寬帶通信衛(wèi)星為代表的新興業(yè)務(wù)需求日益迫切。
業(yè)界預(yù)測，到2022年，大容量（高通量）衛(wèi)星將占全球總衛(wèi)星帶寬的50%；2022年前后，我國寬帶衛(wèi)星容量需求也將達到1TB以上。面對廣闊的需求，服務(wù)于國家“一帶一路”和“寬帶中國”戰(zhàn)略，我國將依托東五平臺，研制若干顆100GB至1TB容量的通信衛(wèi)星，覆蓋“一帶一路”沿線國家及周邊地區(qū)。
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