2013年将发射首颗采用“阿尔法平台”的卫星

刘 悦（北京空间科技信息研究所）

欧洲首颗采用新型卫星平台—“阿尔法平台”（Alphabus）的“阿尔法卫星”（Alphasat）计划于2013年第一季度发射。“阿尔法平台”是新一代超大型卫星平台，由欧洲航天局（ESA）、阿斯特留姆公司（Astrium）和泰雷兹-阿莱尼亚宇航公司（Thales Alenia Space）共同研制。

2000年左右，ESA与法国国家空间研究中心（CNES）开始进行“阿尔法平台”项目的论证工作，提出了研制具有12～25kW有效载荷功率的卫星平台技术目标。在ESA部长级委员会的决策及“通信系统先进研究”（ARTES）计划的框架下，于2001年确定了该卫星平台的研制计划。与此同时，两家制造商也联合启动了“阿尔法平台”的初步研究。随后，在ESA主持下，多方共同参与到卫星平台的研制计划中。2005年6月20日，“阿尔法平台”产品线研制合同在巴黎正式签订。

1 “阿尔法卫星”

“阿尔法卫星”由国际移动卫星公司（INMARSAT）运营。卫星的发射质量为6500kg，整星功率为12kW，设计寿命15年。在投入商业运行后，能够为现有的国际移动卫星－4（Inmarsat－4）宽带全球区域网（BGAN）业务提供容量备份和扩展。宽带全球区域网是一种新型的高速宽带移动通信业务，能以最高492kbit/s的数据通信速率，为海事、航空、陆地移动用户提供国际互联网接入、企业内部网的内容及解决方案、视频会议、传真、电子邮件、电话和局域网接入业务。

2 超大型卫星平台

“阿尔法平台”的首要研制目标是确保欧洲能够制造有效载荷功率在12kW以上的超大型通信卫星。这是因为欧洲星－3000（Eurostar－3000）和空间客车－4000（Spacebus－4000）卫星平台仅能提供12kW以下功率。而在“阿尔法平台”的正常能力范围内，能够承载12～18kW、质量为1500kg的有效载荷。

“阿尔法平台”设计的有效载荷能力可支持190台转发器，传输1000个以上电视频道和超过20万个话音频道；可安装多达12部天线，并容纳11m以上大型可展开天线；可与阿里安－5火箭的5m直径整流罩以及质子号火箭的4m整流罩兼容。此外，“阿尔法平台”还进行了扩展能力的设计，大大提高了卫星平台的性能指标：能够为有效载荷提供最多22kW的功率；散热能力达到19kW（基本型为11.5kW）；有效载荷质量达到2000kg；转发器数量达到230台。

结构分系统

“阿尔法平台”采用中央承力筒（直径1666mm）加碳纤维和铝合金蜂窝壁板结构的模块化设计，分为3个舱段：服务舱、转发器舱和天线舱。服务舱的中央承力筒可装载2个3500～4200kg推进剂的贮箱，承力筒提供与运载火箭的包带接口，最大可承载8600kg的发射质量。

“阿尔法卫星”的主要参数

热控分系统

在热控设计方面，该卫星平台可提供服务舱和转发器舱的物理和热隔离，使得服务舱对于不同任务有很好的适应性。服务舱利用三维热管网络将东西和南北板连通起来。三维热管网络安装在南北板和转发器舱的内表面。如果需要，未来还可以考虑安装4.5m2可展开式热辐射板。

“阿尔法平台”服务舱结构

推进分系统

“阿尔法平台”的整个推进分系统采用模块化设计，主要的模块包括压力控制装配、推进剂隔离装配和推进模块。化学推进系统使用氦气增压系统（2×150L）和双组元推进剂（一甲基肼和四氧化二氮），推进剂贮箱容量为3500～4200kg，还包括16个推力器和1 台500N远地点发动机。电推进技术是卫星平台最关键的技术之一，采用霍尔效应等离子推力器，推力小于200mN，比冲大于2200s，主要用于位置保持和轨道修正。

供配电分系统

“阿尔法平台”的太阳电池翼继承了欧洲星－3000卫星平台的设计，采用了目前最大的太阳电池基板，表面贴装了三结砷化镓电池片，如果需要，还能够进行二次展开，减少对电推进和化学推进南北位置保持的影响。

姿态确定和控制分系统

“阿尔法平台”控制分系统继承了空间客车－4000的零动量控制系统，包括4个反作用轮、星敏感器、高精度星上轨道预报器和星载时钟，另外还带有1个陀螺仪和1个粗太阳敏感器。开发了角动量为18N·m·s、25N·m·s和50N·m·s等不同型号的反作用轮。

数据处理分系统

“阿尔法平台”的数据处理分系统由星上计算机、卫星管理单元（SMU）、数据总线网络（DBN）和平台接口单元（PFDIU）组成，直接继承自空间客车－4000卫星平台。该卫星平台接口单元采用模块化设计，可根据卫星平台需求进行扩展，并嵌入了电推进机构控制、化学推进硬件控制、加热器线路、火工品线路和最多8个2轴天线指向机构控制器。它采用1553和星上数据处理（OBDH）/RS485数据总线。

天线分系统

打造“阿尔法平台”

“阿尔法平台”最多可以安装12副天线，它包括：10副可展开收拢天线，或8副具有空间重新定向能力的天线，或8副具有星上闭环控制的高指向精度天线。“阿尔法平台”还可以同时容纳2副直径为3.5m的天线和4副直径为2m的天线。

3 技术验证有效载荷

除了搭载国际移动卫星公司的商业通信有效载荷外，“阿尔法卫星”还将携带多种技术验证有效载荷，包括激光通信、Q/V频段通信和新型星跟踪器等。

激光通信试验有效载荷

其激光通信终端（LCT）由德国航空航天研究院（DLR）研制，是在“X频段陆地合成孔径雷达”（TerraSAR-X）卫星激光通信终端的基础上进一步开发的。该项试验将测试2Gbit/s低轨-静止轨道激光链路的性能，包括地球静止轨道双向光学链路、地球静止轨道-低轨光学链路和地球静止轨道-地面光学链路等。

Q/V频段通信试验有效载荷

这项试验由意大利航天局（ASI）发起，2个试验性Q/V频段通信有效载荷由泰雷兹-阿莱尼亚公司和空间工程公司研制，旨在评估Q/V频段在未来商业应用中的性能。计划开展Ka频段（19.704GHz）和Q频段（39.402GHz）信标测量。通信试验的主要目标是研究自适应编码和调制（ACM）技术，并利用DVB-S2调制解调器进行雨衰减轻试验。应用自适应编码和调制技术、雨衰减轻技术有望实现具有成本效益的Q/V频段通信，用于后续Q/V频段的商业开发。

新型星跟踪器试验有效载荷

这项试验的目标是验证基于主动像素敏感器（APS）技术的星跟踪器的在轨性能和寿命，完成这一新型星跟踪器的测试，以用于其他航天器。该载荷由德国基纳光电子（Jena-Optronik）公司研制，用于验证发射生存能力、正常条件下的自主和辅助运行、捕获概率和捕获时间、视场中无星体时的运行情况、辐射和主发动机点火对跟踪的影响、寿命，以及通过遥测遥控接口在轨变更软件、修改敏感器运行和校准参数的能力等。

吊装中的“阿尔法卫星”

激光通信试验

“阿尔法平台”的研制将大大增强欧洲通信卫星的技术能力。ESA与商业运营商签署了首发星购买合同，使得“阿尔法平台”有机会开展飞行验证和在轨检验，对卫星平台的研制起到了促进作用，是欧洲公私伙伴关系的创新性探索。同时，卫星搭载的4项技术验证项目，为新技术试验提供了机会。