中国通信卫星平台简介

通信卫星平台的功能强弱对通信卫星的整体技术水平具有较大的影响，它是除了转发器和天线以外的卫星重要组成部分，主要包括结构与机构、热控制和电源等分系统，为转发器和天线正常工作提供支持、控制、指令和管理保障服务。中国先后研制了东方红－2、3、4小型、中型、大型3种通信卫星平台，它们均由中国空间技术研究院研制，对中国通信卫星的发展起到了重要的推动作用。

1 东方红－2小型卫星平台

1984年4月8日，中国首颗通信卫星东方红－2顺利升空，迈出了中国通信卫星的第一步，使中国成为世界上第5个独立研制、发射和运行地球静止轨道卫星的国家。

此后，中国又成功发射了1颗东方红－2和3颗东方红－2A实用通信卫星，它们都采用了中国第1代地球静止轨道卫星平台—东方红－2卫星平台。该卫星平台是小型通信卫星平台，采用自旋稳定方式。不过，东方红－2A卫星比东方红－2卫星在设计上有较大改进，性能有较大提高。其星上通信转发器由2台增至4台（C频段），使电视转播能力由2个频道增至4个频道，电话传输能力由1000路增至3000路，设计寿命由3年增至4年半，卫星的等效辐射功率也提高了许多，使中国的卫星通信和电视转播跨入一个新阶段。

东方红－2卫星平台为双同心圆筒式结构，内筒为承力筒，外筒为上、下太阳电池壳，中间用腰带连接，外部敷贴太阳电池片。其星体外形呈圆柱体，高1.606m，直径2.1m，表面粘贴了近2万片太阳电池片。星箭分离后，卫星最大高度4.376m，远地点发动机分离后卫星高度3.081m。该卫星平台的自旋转速为（100±1）r/min。

东方红－2卫星平台的性能参数

2 东方红－3中型卫星平台

1997年5月12日，中国东方红－3通信卫星顺利升空并成功运行。它载有24台C频段转发器，工作寿命达8年，使中国通信卫星水平跨越了20年。

这颗卫星是首颗采用中国第2代地球静止轨道卫星平台—东方红－3卫星平台的人造卫星。此后，东方红－3卫星平台先后用于“中星”系列通信卫星、鑫诺－3通信卫星、天链－1数据中继卫星、“北斗”系列导航卫星、嫦娥－1和2月球探测器等。所以，该卫星平台现已成为成熟的中型地球静止轨道卫星平台。

东方红－3卫星平台采用了许多当时的新技术，例如，全三轴稳定技术、统一双组元液体推进技术、大面积密栅太阳电池翼、双栅双抛物面多馈源赋形波束天线、正交线极化隔离频率复用技术和高强度轻质量碳纤维多层复合材料，等等。

该卫星平台本体为2.22m×1.72m×2.2m的箱式结构，装有展开式太阳电池翼和直径达2m的通信天线。发射时天线处于折叠状态，卫星入轨后先后展开，翼展达18.1m，高度为5.7m。

该卫星平台采用分舱段设计，即分为通信舱、推进舱和服务舱，这种设计有利于各舱段并行总装测试。卫星又分为控制、电源、测控、推进、热控、结构和通信7个分系统，前6个分系统组成卫星的平台部分，后者为卫星的有效载荷。

采用东方红－3卫星平台的“北斗”导航试验卫星进行热真空试验

它的姿态和轨道控制分系统由敏感器、控制器、执行机构3类硬件及软件组成。敏感器包括太阳敏感器、地球敏感器和速率积分陀螺；控制器包括中心线路和星上计算机；执行机构包括远地点发动机、偏置动量轮及太阳电池翼驱动装置等，推进分系统的490N发动机和10N推力器也用作执行部件。

东方红－3卫星平台的电源分系统由一次电源、直流-直流变换器、配电器、火工品管理器及电缆网组成。一次电源包括1对太阳电池翼（每翼有3块板）和镉镍蓄电池。在日照区由太阳电池翼为整星供电，在星蚀区由蓄电池为整星供电，保证全部转发器24h不间断工作。星上母线电压为直流26.5～42.5V，2个太阳电池翼总面积为22.7m2，贴有21776片规格为20cm×40cm的太阳电池片。

其测控分系统包括跟踪、遥测、遥控及测控天线等部分，用于完成星地间的工程测控和业务测控任务。

其推进分系统的主要任务是为卫星变轨机动、地球同步轨道位置捕获、位置保持和姿态控制提供力和力矩，它包括推进剂贮箱、氢气瓶、490N发动机和10N推力器，以一甲基肼和绿色四氧化二氮为推进剂。由于把远地点变轨机动用的推进剂与姿态和轨道控制用的推进剂贮存在统一的贮箱内，可以调节使用，故称统一推进系统。

采用东方红－3卫星平台的嫦娥－1月球探测器进行天线展开试验

其热控分系统以被动热控方式为主，辅以部分主动热控措施。所采用的热控措施有：包敷多层隔热材料，粘贴光学太阳反射器，铺设热管、电加热器、涂层涂料等。通过对星内、外热交换进行控制，保证星上所有仪器、设备的环境温度都处于正常的工作温度范围。

其结构分系统的功能是将各分系统组成一个整体，承受并传递运载火箭主动段等各种条件下的力学载荷，并满足刚度和强度要求。卫星主结构为中心承力筒加壁板构成的箱形结构。

东方红－3卫星平台的成功研制，实现了中国地球静止轨道通信卫星从自旋稳定型到三轴稳定型的飞跃。卫星平台采用了全新的总体设计和总装、试验思路，对分系统提出了高标准要求，并攻克了多项关键技术，使其有效载荷能力（质量、功率、天线安装面、指向精度和转发器数等）有了明显的提高。

由于东方红－3卫星平台采用分舱设计，具有较大的适应性，所以在一定的质量和功耗范围内可用于搭载不同有效载荷的多种卫星。这种设计实现了卫星制造的批量化，具有较高的可靠性；同时，也使卫星的研制周期缩短，性价比提高，市场应用前景变好。因此，充分发挥东方红－3卫星平台的作用是中国通信卫星现在发展的方向之一。

东方红－3卫星平台的性能参数

东方红－3A卫星平台的性能参数

东方红－3B卫星平台的性能参数

东方红－3卫星平台的有效载荷质量220kg，功率980W。通过采用卫星平台设备的减重措施和提高电源分系统性能，就能使有效载荷的质量和功率分别增加30%和13%左右，这一改进已经在地面得到了验证，而且并未影响卫星平台的鉴定状态，还拓宽了应用范围，提高了参与市场竞争的能力。此外，在东方红－3卫星平台上采用砷化镓太阳电池翼后可较大幅度提高供给有效载荷的功率和延长卫星寿命。

现在，技术更先进的东方红－3A卫星平台也已问世。它在东方红－3卫星平台的基础上进行了扩容和改进，载荷舱高度增加了400mm，有效载荷承载能力提高了40%～50%。该卫星平台采用六面体结构，由推进舱、服务舱、通信舱、天线和太阳电池翼组成，并采用三轴稳定姿态控制。

中国空间技术研究院还在研制东方红－3B卫星平台，它也是东方红－3卫星平台的升级版本。

3 东方红－4大型卫星平台

东方红－4卫星平台是中国空间技术研究院新研制的中国第3代静止轨道卫星平台，具有输出功率大、承载能力强和服务寿命长等特点，卫星整体性能达到国际同类通信卫星的先进水平。该卫星平台可用于大容量广播通信、电视直播、数字音频广播和宽带多媒体等多种国民经济建设和国内外市场急需的业务类型，并具有确保信息传输安全可靠的有效技术手段。

为适应地球静止轨道卫星向高可靠、长寿命、大容量发展的趋势，在国家的支持下，中国空间技术研究院在“九五”期间重点开展了东方红－4大型地球静止轨道卫星平台的技术开发工作，突破了卫星总体设计优化等12项关键技术。为了研制东方红－4卫星平台，技术人员开展了多项重点技术的攻关，如大型中心承力筒技术、大容量贮箱技术、卫星电源及控制技术、星上综合数据管理技术、大型静止轨道卫星平台机械太阳电池翼及二次展开机构等项关键技术的攻关。2001年1月，该项目完成了预研制阶段任务，并通过了国家组织的专家评审；2002年初，通过了国家组织的转阶段评审，并转入正样卫星研制阶段。

东方红－4卫星平台的能力与目前国际上通信卫星平台的水平相当，因而具备了开发同等容量通信卫星的技术基础和能力。该卫星平台采用了高效率的砷化镓太阳电池翼和氢镍蓄电池组，母线电压为100V。卫星应用了星上数据管理系统，可以自动控制星上正常设备工作温度和进行蓄电池充放电管理；装载了V型动量轮控制系统和星上计算机，能提供更高的姿态和轨道控制精度。该卫星平台具备携带38台C频段转发器、16台大功率Ku频段转发器的能力。

东方红－4卫星平台进行总装

通过东方红－4卫星平台的研制，中国自主掌握了多项关键技术，形成了一批具有自主知识产权的智力成果，促进了中国航天技术的跨越发展，同时带动了相关部件、元器件、原材料等基础行业的技术进步和产品升级。

东方红－4卫星平台已应用于委内瑞拉卫星－1、鑫诺卫星－6、巴基斯坦通信卫星－1R、尼日利亚通信卫星－1和1R等多颗大型通信卫星，其中2008年10月30日升空的委内瑞拉卫星－1星体长2.36m、宽2.1m、高3.6m，太阳电池翼翼展26m，设计寿命15年，起飞质量5100kg，卫星性能达到国际同类通信卫星先进水平。该卫星平台装有14台C频段、12台Ku频段和2台Ka频段转发器，并载有4副通信天线，输出功率7.75kW。

与之前发射的尼日利亚通信卫星－1相比，委内瑞拉卫星－1的太阳电池翼驱动机构进行了重大技术更改。卫星在轨运行期间，为了充分利用太阳能，太阳电池翼必须时时正面朝向太阳。卫星定点后，根据太阳光线角度的变化，每天在太阳电池翼驱动机构的调节下，自动旋转1周。因此，太阳电池翼驱动机构对卫星能量的获得至关重要。在委内瑞拉卫星－1研制中，重新设计了更高性能的太阳电池翼驱动机构，以确保卫星在15年的在轨运行期间，太阳电池翼能够为卫星提供充足的电源。

委内瑞拉卫星－1在轨运行示意图

东方红－4卫星平台的性能参数

现在，中国还在为玻利维亚等国研制采用东方红－4卫星平台的大型通信卫星。另外，目前中国空间技术研究院通信卫星事业部正围绕高可靠、长寿命的工作目标，进一步完善和提高东方红－4卫星平台的各种性能，形成了基本型的定型工作，并在此基础上优化卫星性能，形成增强型等能够满足多种需求的东方红－4卫星平台型谱，以满足国际市场的多种需求。

今后，中国还将研制更先进的东方红－5卫星平台。该卫星平台是中国为了适应新一代大型地球静止轨道通信卫星和对地观测卫星等需求而研制的全新大型卫星平台，使用了多项新技术，如电推进技术、网络热管和展开式辐射器等散热技术、锂离子电池和三结砷化镓电池技术，以及二次展开十字太阳电池翼、桁架结构等多项先进技术，从而具有更强的电力供应，携带更多的有效载荷。东方红－5卫星平台的有效载荷承载能力为1200～1500kg，可提供有效载荷功率达15～20kW，将是中国未来的超大型卫星平台。