中國集群通信網(wǎng)
國內(nèi)首顆Ku頻段、多波束天線、高通量寬帶通信衛(wèi)星亞太6D發(fā)射成功
2020年7月9日20時11分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，成功將亞太6D衛(wèi)星送入預定軌道，發(fā)射獲得圓滿成功。
郭文彬 攝
亞太6D衛(wèi)星是由中國航天科技集團五院通信衛(wèi)星事業(yè)部抓總研制的地球靜止軌道高通量寬帶通信衛(wèi)星。記者從五院了解到，這是我國目前通信容量最大、波束最多、輸出功率最大、設(shè)計最復雜的民商用通信衛(wèi)星。它標志著我國高通量通信衛(wèi)星研制能力達到國際先進水平。
刷新國內(nèi)同類通信衛(wèi)星多項紀錄
在飛機、船舶、高鐵等交通工具上，以及沙漠、荒山等地面基站信號覆蓋不到的地方，如何滿足用戶對寬帶互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求？
2016年7月，我國首個Ku頻段全球高通量寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)啟動建設(shè)，亞太6D衛(wèi)星正是該系統(tǒng)的首星。該衛(wèi)星主要面向亞太區(qū)域用戶，可提供全地域、全天候的衛(wèi)星寬帶通信服務(wù)，以滿足海事通信、航空機載通信、陸地車載通信以及固定衛(wèi)星寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入等多種應(yīng)用需求。
五院西安分院亞太6D衛(wèi)星副總師周穎介紹說，亞太6D衛(wèi)星的通信容量達到50Gbps，相比2017年發(fā)射的我國首個高通量衛(wèi)星——中星16號衛(wèi)星，高出了1.5倍。
亞太6D通信衛(wèi)星。裴英 攝
高通量衛(wèi)星如同架設(shè)在太空中的空間信號中轉(zhuǎn)站，通過無線電信號轉(zhuǎn)發(fā)，使地面用戶與地面關(guān)口站的互聯(lián)網(wǎng)連接。亞太6D衛(wèi)星共有8個地面關(guān)口站，可以支持近100兆的應(yīng)用速率。五院西安分院為衛(wèi)星后續(xù)應(yīng)用提供了天地一體化設(shè)計，可根據(jù)用戶不同需求靈活分配頻率資源，實現(xiàn)關(guān)口站之間的靈活切換。
與傳統(tǒng)廣播電視衛(wèi)星的廣域波束天線覆蓋方式不同，亞太6D衛(wèi)星使用的是多波束天線，共有90個用戶波束，形成對地面的“蜂窩式”覆蓋。單波束容量可達1Gbps以上，可以為用戶提供高質(zhì)量的話音、數(shù)據(jù)通信服務(wù)。
據(jù)五院亞太6D衛(wèi)星總指揮、總設(shè)計師魏強介紹，該衛(wèi)星在載荷重量、通信容量、設(shè)計復雜程度等方面，均刷新了國內(nèi)同類通信衛(wèi)星的紀錄。項目團隊先后攻克了Ku頻段超寬帶多端口功率放大器(MPA)、關(guān)口站靈活切換等諸多關(guān)鍵技術(shù)，使得衛(wèi)星技術(shù)指標與能力達到國際先進水平。
東方紅四號增強型衛(wèi)星平臺首次亮相
2010年，我國提出在東方紅四號衛(wèi)星平臺基礎(chǔ)上開展技術(shù)創(chuàng)新，全面提高我國通信衛(wèi)星平臺的國際競爭力。2年后，東方紅四號增強型衛(wèi)星平臺（DFH-4E平臺）研制工作正式啟動。亞太6D衛(wèi)星的發(fā)射，實現(xiàn)了該平臺在國際商業(yè)航天舞臺上的首次亮相。
五院亞太6D通信衛(wèi)星產(chǎn)品保證負責人石明介紹，DFH-4E平臺具有高承載、大功率、長壽命、高可靠性等優(yōu)勢，能力更強、更加智能，能夠滿足未來各類衛(wèi)星通信應(yīng)用需求。
太陽翼展開試驗。裴英 攝
在軌展開效果圖
有效載荷承載能力是衡量衛(wèi)星平臺能力的重要指標�；贒FH-4E平臺研制的亞太6D衛(wèi)星，有效載荷重量是普通東四平臺衛(wèi)星的1.5倍，轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)備數(shù)量為2至3倍，波導數(shù)量是其近6倍。結(jié)合平臺結(jié)構(gòu)特點和衛(wèi)星實際需求，項目團隊創(chuàng)新提出“擴展通信艙”構(gòu)型和“通信艙水平板”結(jié)構(gòu)形式，并通過耦合熱管設(shè)計，確保亞太6D衛(wèi)星超大規(guī)模有效載荷既能放得下、擺得好，又能散熱快、不發(fā)燒。
通信衛(wèi)星的服務(wù)壽命往往受到推進劑限制。亞太6D衛(wèi)星采用化學推進和電推進全配置，就像太空中的油電混合動力汽車，通過我國自主研制的長壽命、高可靠LIPS200離子電推進技術(shù)完成南北位置保持，可全面滿足15年服務(wù)壽命要求。電推進技術(shù)的使用，也讓衛(wèi)星的化學推進劑攜帶量大大減少，從而提高了有效載荷重量上限，進一步提升衛(wèi)星應(yīng)用價值。
衛(wèi)星超重怎么辦？火箭瘦身
亞太6D衛(wèi)星的重量為5550公斤，對于火箭運力而言，它超重了。
執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)的長征三號乙運載火箭，地球同步轉(zhuǎn)移軌道運載能力為5500公斤，比衛(wèi)星重量少50公斤。衛(wèi)星重量無法改變，只能讓火箭在性能不減的前提下，通過自身減重來滿足發(fā)射要求。
對于起飛質(zhì)量超過450噸的長征三號乙火箭來說，50公斤看似微不足道。然而航天器上的每一克重量都要精打細算，要想讓它達到“瘦身”要求，并不比我們平時減肥更容易。航天科技集團一院火箭研制團隊不得不一步步“做減法”。
鄧燁晨 攝
過去，長征三號乙火箭第三級上裝有5個鈦合金材質(zhì)的補壓氣瓶。設(shè)計人員經(jīng)過分析論證，在滿足強度要求和使用需求的前提下，減少了一個氣瓶，并用復合材料替代了鈦合金材料。這讓火箭整體重量減少了20公斤。
三級貯箱的重量，對火箭運載能力的影響是1:1的，也就是說貯箱重量減輕1公斤，火箭運載能力就能提高1公斤。在保證承載能力的前提下，設(shè)計人員對火箭貯箱的工藝和結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，并在此基礎(chǔ)上選用了更輕薄的壁板，使得貯箱重量直降10公斤。
近年來，為了提高火箭適應(yīng)性，長征三號乙火箭三級氫箱內(nèi)共安裝了4層環(huán)形防晃板，可滿足所有軌道任務(wù)的需求。設(shè)計人員根據(jù)亞太6D衛(wèi)星的實際軌道需求，減掉了2層防晃板，又為火箭減掉了20公斤。
“通過這些改進，讓火箭的運載能力滿足了亞太6D衛(wèi)星搭載需求。這對于長三乙火箭來說是前所未有的�！币辉洪L三甲系列火箭總體副主任設(shè)計師張亦樸說。
(責任編輯：張楚生)