“帕拉帕-D”通信卫星在我国发射

刘进军

老当益壮的卫星公司

法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司是个老资格的卫星制造公司。1879年,法国汤姆逊集团成立,公司经营范围涉及电子通信、航空航天、国防军事。汤姆逊集团旗下的泰雷兹公司是研制航空航天器为主的公司。2007年4月,法国泰雷兹并购阿尔卡特•朗讯公司的宇航公司的宇航事业部分,组建法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司,总部在法国戛纳,员工7000。

法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司的航天器享誉世界,是世界上主要航天器制造商。它在人造卫星、宇宙飞船、空间探测器、空间站、太空望远镜、空天飞机等尖端领域都领导世界潮流。著名的“欧洲之星”通信卫星、英法德等国的军事通信卫星、“伽利略”导航卫星、“罗塞塔”慧星探测器、“火星快车”号火星探测器、“金星快车”号金星探测器,“国际”空间站的几个实验舱、不久前发射的“赫歇尔-普朗克”太空望远镜都是法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司的名片。中国的“中星-6B”、“中星-9”号也是法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司的妙手之作。

法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司的卫星平台有6个系列:“Spacebus -100”、“Spacebus -300”、“Spacebus-2000”、“Spacebus-3000”、“Spacebus-4000”和“Ekspress-4000”。先进的“Spacebus”型卫星平台被各卫星公司和卫星制造公司采用较多。

“Spacebus-4000B3”卫星平台

“Spacebus-4000”系列起源于3000系列,是3000系列的升级版,应用于通信卫星的Ku、C、Ka、X、S、L频段。“Spacebus-4000”系列供电系统增加了50伏特到100伏特;装备了新型的计算机系统。它也是第一种设计了静止轨道卫星跟踪系统和轨道控制系统的平台。“Spacebus-4000”系列卫星平台有“Spacebus-4000B”和“Spacebus-4000C”两种,共7种型号。

“Spacebus-4000B1”和“Spacebus-4000B2”卫星平台,高2～2.2米,应用于小型通信卫星,如土耳其卫星电视公司(Turksat)的“Turksat-3A”卫星、挪威电信公司的“Thor-6”卫星、埃及Nilesat卫星公司的“Nilesat-201”。

“Spacebus-4000B3”卫星平台高3.7米,重3吨,太阳能帆板功率8.5千瓦。法国的两颗通信卫星,毛里求斯的泛非卫星公司(RascomStar)的“RascomStar-QAF”卫星等采用“Spacebus-4000B3”卫星平台。“帕拉帕-D”卫星是第5颗采用“Spacebus-4000B3”平台的卫星。

“Spacebus-4000C1”卫星平台有4米高,重3吨,太阳能帆板能够产生8.5千瓦的电力。韩国的“Koreasat- 5”号采用“Spacebus-4000C1”平台。2006年8月22日,“Koreasat- 5”在赤道附近的海上发射平台“奥德赛”号发射了。

“Spacebus-4000 C2”卫星平台高4.5米,重3吨,太阳能帆板产生功率10.5千瓦。“中星-6B”和“中星-9”号就是采用“Spacebus-4000B3”卫星平台。

“Spacebus-4000C3”卫星平台高5.1米,太阳能帆板产生13千瓦功率。到目前为止,已经有7颗卫星装载了“Spacebus-4000C3”卫星平台。美国通信公司(SES Americom)的一颗通信卫星、俄罗斯“Gazprom ”卫星公司的2颗“雅马尔”通信卫星、美国海事卫星公司的后继通信卫星、欧洲“EuropaSat”公司在建的“Eutelsat-W3B”卫星、“欧洲之星”也装载“Spacebus-4000C3”卫星平台。“欧洲之星”支持全欧洲范围内S频段频谱分配的全兼容,为欧洲提供移动宽带和双路通信服务。2011年将发射的“欧洲之星”卫星携带一个工作在2GHz的有效载荷,利用直径12米的大型S频段天线产生9个S频段用户点波束。

“Spacebus-4000C4”卫星平台高5.5米,重5.9吨,太阳能帆板产生功率为16千瓦。2008 年12月10日,加拿大发射的“天蓝色-2”通信卫星;2009 年11月,欧洲“EuropaSat”公司将发射的“Eutelsat- W2”和“Eutelsat-W7”卫星装载了“Spacebus-4000C4”卫星平台。

1985年到2009年4月,共计划建造了“Spacebus-4000”系列卫星平台56台,发射了52台,失败1台,发射失踪了4台。现在,还有12台“Spacebus-4000”安装在各卫星上,等待新的发射。

拯救“帕拉帕”

“帕拉帕-D”发射时,“长征三号乙”运载火箭点火起飞一切正常。火箭一、二级飞行按飞行程序准时分离,三级发动机的第一次点火成功。按计划当三级发动机二次点火后,火箭应当将卫星送到近地点200±30千米,远地点35786±120 千米,轨道倾角28.5°的转移轨道。由于三级火箭其中一台氢氧发动机推力不够,卫星却进入了近地点186千米,远地点约32000千米的轨道,未能将卫星送入预定轨道。8月31日22点左右,法国的地面测控网捕获“帕拉帕-D”卫星信号,卫星还“活着”。

火箭发射卫星的风险很大,成功率一般为92%。“长征三号乙”运载火箭未将“帕拉帕-D”卫星送入转移轨道,属于部分成功。对于未入轨、在低轨道的卫星,只有两种拯救方案。

1.自我拯救:卫星点火启动自身的火箭发动机,产生足够的动力进行变轨,到达转移轨道,从低轨道逐步进入高轨道,最后到达静止轨道,在指定的轨位上定位。自我拯救有一个致命的缺点,卫星变轨、长途飞行、提升高度将损耗宝贵的燃料,将会大大缩短卫星的设计寿命。如果从现在的高度拯救“帕拉帕”,能成功但损失大。

2.回收后重新发射。发射不成功但有挽救希望的卫星,可向美国宇航局申请,利用航天飞机将卫星收回,检修维护之后重新发射。这种方案必须具备2个条件:卫星必须在距离地面240～500千米的近地轨道附近,也就是航天飞机的飞行高度之内。卫星的价值必须大于拯救的价格。航天飞机救护的开价,一般是1亿美元左右。

根据“帕拉帕-D”的轨道高度和拯救价值,法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司决定启动应急方案,拯救“帕拉帕”。虽然,拯救卫星比制造卫星的风险更大,成功率不高,但值得一试。8月31日,地面指挥中心与法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司进行近地点变轨成功;9月2日,卫星进入椭圆形的转移轨道。如果“帕拉帕-D”卫星要到达35786千米的静止轨道,至少需要3次变轨,10天左右的飞行。

拯救“帕拉帕-D”。9月9日,“帕拉帕-D”终于进入静止轨道。法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司计算,“帕拉帕-D”的设计寿命约8～10年,至少减少5年的使用寿命。9月份,法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司要进行卫星测试和通信实验。

这是世界上第一次在极低轨道上变轨行动,并取得成功。法国泰雷兹阿莱尼亚宇航公司与设在意大利的地面指挥中心功不可没。这显示了欧洲空间控制技术,并为其它国家提供经验。

“帕拉帕”的传奇

每次卫星发射都有精彩的故事。

美国肯尼迪航天中心第39A号发射台是发射航天飞机的举世闻名的发射台。1984年2月3日,印度尼西亚的“帕拉帕-B2”卫星在美国肯尼迪航天中心第39A号发射台送入太空,但卫星到达转移轨道后发动机不点火,在低轨道上徘徊,还有坠落大气层的危险。

拯救流浪星的行动开始了。1984年11月8日,美国“发现”号航天飞机升空,宇航员艾伦和贾德纳在太空施放了一颗加拿大的通信卫星和两颗美国海军的间谍卫星。11月12日,他们俩太空行走,花了近6个小时将美国的发射失败的“Westar-6”卫星捉回;14日,宇航员用了5个多小时又将印度尼西亚的调皮鬼——“帕拉帕-B2”卫星捕获。

“Westar-6”卫星经过维修后卖给香港亚洲卫星公司,命名为“亚洲-1”号广播卫星。1990年4月7日,中国“长征-3”号运载火箭在西昌卫星发射中心将“亚洲-1”号通信卫星重新发射成功。“帕拉帕-B2”卫星回收维修后,卫星专家发现它还是一颗优良的好卫星。1990 年4月13日,“帕拉帕-B2”卫星改名为“帕拉帕-B2R”号卫星,搭乘“德尔塔”运载火箭重返太空。两次登上太空的卫星注定成为著名的卫星。印度尼西亚的卫星专家说:“一颗子弹能够打两次,本身就是一个传奇。”这次“帕拉帕”又创造了一个传奇。

电视迷的国度

印度尼西亚位于亚洲东南部,北纬6°～南纬11°,东经95°～141°之间,东西达5300千米,横连太平洋与印度洋;南北约2100千米,赤道贯穿全境。印度尼西亚被誉为千岛之国,由17500多个大小岛屿组成,其中约6000个有人居住。印度尼西亚国民2.5亿,号称世界第四人口大国。印度尼西亚百姓的普遍嗜好就是看电视,主要方式就是卫星电视。

“帕拉帕-D”通信卫星属印度尼西亚INDOSAT公司,具有通信和广播功能。从1976年7月8日,印度尼西亚发射第一颗“帕拉帕-A1”以来,共发射了A系列2颗,B系列5颗(其中一颗发射失败后重发),C系列2颗。“帕拉帕-D”卫星是印度尼西亚的第4代通信卫星的第一颗,用于顶替2010年退役的“帕拉帕-C2”卫星。

“帕拉帕-D”卫星定点于东经113°的静止轨道上,覆盖印度尼西亚、东盟国家、中东等亚洲广大地区及澳大利亚。中国的江南、海南、南海地区能够接收到“帕拉帕-D”C频段或Ku频段信号。