高宇(北京空间科技信息研究所)
自1989年发射第一颗采用LS-1300卫星平台的卫星以来,截止到2012年10月6日,劳拉空间系统公司LS-1300系列卫星平台共发射84颗卫星,年均发射3.7颗。其中采用基本型LS-1300卫星平台的卫星共发射59颗,另有7颗订单;采用扩展型LS-1300S卫星平台的卫星共发射25颗,另有13颗订单,其中2012年新增3颗订单。
1960年,劳拉公司研制的全球第一颗通信卫星—信使-1B(Courier-1B)入轨。此后,该公司又先后研制了天网-1(Skynet-1)、纳托-3(NATO-3)、短消息业务/地球静止业务环境卫星-A(SMS/GOES-A)、国际通信卫星-5(Intelsat-5)和印度卫星-1(Insat-1)。劳拉空间系统公司成立后,其研制的卫星平台向公用化、系列化发展,包括LS-400、1300等系列卫星平台,目前广泛采用的是LS-1300系列卫星平台。
LS-1300系列卫星平台是大功率通信卫星平台,其研制始于20世纪80年代中期。该卫星平台采用碳纤维中央承力筒作为载荷的支撑结构,承力筒内装有远地点发动机(AKM)和钛材料推进剂贮箱。其推进剂贮箱由远地点发动机和位置保持推进器系统共用。天线安装在盒状主结构的对地面板和东西面板上。为了向有效载荷提供更大的容量,LS-1300卫星平台在设计上有一个扩展模块,可以将整个卫星结构的高度增加30%,这为使用较大的燃料贮箱、较长的结构壁板提供了可行性,同时可以满足更多的有效载荷设备,并具有更高的散热能力。LS-1300卫星平台可以搭载C、Ku、Ka、S等多个频段的有效载荷,具有很高的灵活性和适应性。
扩展型LS-1300S卫星平台是劳拉空间系统公司在20世纪末开始研制的改进型平台,目的是发展Ku和Ka频段宽带通信,提供高数据率互联网和多媒体业务,提高卫星平台性能。采用该卫星平台的卫星于2003年进行了首次发射。相比LS-1300基本型来说,扩展型LS-1300S卫星平台采用了用于南北位置保持的稳态等离子推力器(SPT)、锂离子电池、可扩展超级电源系统(SPS)和可展开热辐射器(DTR)等新技术。这些改进能够比基本型LS-1300卫星平台多提供40%的容量,更加符合多频段多波束有效载荷的要求。LS-1300S卫星平台能够提供的功率范围达到12~18kW,卫星最大发射质量达到7t左右。
LS-1300卫星平台分解图
1997年5月24日,采用LS-1300卫星平台的美国电星-5(Telstar-5)卫星成功发射。该卫星装有24台C频段和28台Ku频段转发器,为美国、加拿大南部、墨西哥和加勒比海地区提供服务。电星-5卫星采用了轻型复合材料和高效的散热、电能产生和存储技术,在不增加卫星尺寸和质量的前提下有效提高了卫星能力。此外,电星-5卫星还采用了双组元推进系统和动量偏置系统,保证了卫星的在轨稳定性;太阳电池翼和镍氢蓄电池能不间断地为卫星提供电力。
2009年7月1日,迄今为止发射质量最大的商业通信卫星—地网星-1(Terre Star-1)成功发射。该卫星采用LS-1300S卫星平台,发射质量可达6910kg,设计寿命15年,它可以与地面上的基站和标准无线设备进行通信联系,为美国提供下一代2GHz频段移动话音、数据通信视频业务。星上装有大型可展开反射器,能覆盖美国大陆、加拿大、阿拉斯加、夏威夷、波多黎各和维尔京群岛。它还采用了频段再利用技术(spectrum reuse),与TMI通信公司合作架设了一种混和网络,为北美的乡村、城市和其他偏远地区提供服务。
2012年7月5日,劳拉空间系统公司研制的下一代高吞吐量卫星—回声星-17(Ec hostar-17)卫星成功发射。该卫星由回声星(ECHOSTAR)公司运营,主要满足其在北美地区快速增长的宽带互联网的业务需求。该卫星采用LS-1300S卫星平台,设计寿命15年,发射质量6100kg,采用了改进的IPoS标准,吞吐量可超过100Gbit/s。有效载荷采用多点波束和Ka频段弯管转发结构。同时,还具备了星上切换和星上路由功能,增强了休斯网络系统公司的下一代高速数据网络卫星系统太空之路-3(Spaceway-3)的能力。
2012年,劳拉空间系统公司获得了3颗卫星的订单。其中1颗是来自回声星公司的回声星-18卫星的订单,主要提供直播业务。另外2颗是来自澳大利亚国家宽带网络公司(NBN Co)的国家宽带网络公司-1A、1B(NBN Co-1A、1B)卫星的订单,主要提供高速宽带业务。2颗卫星都装有Ka频段转发器,采用多点波束技术,能够覆盖澳大利亚最边远地区,甚至南极部分岛屿,预计2015年发射。这3颗卫星都采用LS-1300S卫星平台。
近日有消息称,加拿大的麦克唐纳-德特威勒联营公司(MDA)欲斥资11亿美元收购劳拉空间系统公司。该消息引起了广泛关注,现正在等待美国和加拿大两国政府的批准,年底前将揭晓结果。如果得到两国政府的批准,麦克唐纳-德特威勒联营公司将把主要精力放在竞争激烈的商业市场,劳拉公司的股东也将获得一笔丰厚的投资回报,而劳拉空间系统公司及其LS-1300系列卫星平台的未来发展道路还不明朗。
目前质量最大的商业通信卫星地网星-1采用LS-1300卫星平台
国家宽带网络公司-1A、1B卫星在轨飞行示意图