东方红卫星家族：栉风沐雨 茁壮成长

文/ 紫晓

东方红一号卫星发射成功后，随着世界空间技术的快速发展和国民经济建设的需要，中央做出了尽快研制“东方红二号”地球静止轨道试验通信卫星，在试验通信卫星的基础上，研制实用性通信卫星，以改变我国通信技术落后的状况的重大决定。刚刚完成东方红一号卫星研制发射的中国空间技术研究院科技人员，在孙家栋、戚发轫、钱骥的组织领导下，启步挺进36000公里太空的新长征，开始了研制东方红通信卫星艰苦卓绝的战斗。

“东方红二号”：开辟中国卫星通信新时代

1984年1月29日，东方红二号首发星在西昌卫星发射中心新建的工位上由新研制的长征三号运载火箭发射升空。遗憾的是由于火箭三子级二次点火失败，使东方红二号卫星停靠在一个无用的轨道上。尽管卫星发射失利，但是仍然完成了大量的技术试验，这些试验充分验证了卫星方案的正确性。

在初战失利的情况下，航天人没有气馁，他们擦干了泪水，又开始了新的战斗。由于东方红二号试验通信卫星一次研制了两颗，因此，时隔三个月后，1984年4月8日，第二颗东方红二号试验通信卫星升上了太空，16日18时27分57秒，卫星定点在东经125度赤道上空。广袤的太空，终于有了中国第一颗静止轨道通信卫星。

东方红二号试验通信卫星发射成功，实现了我国卫星通信事业划时代的革命，使我国成为世界上第五个能够发射静止轨道通信卫星的国家之一，缩短了与世界上研制静止轨道通信卫星国家技术水平上的差距。

卫星定点后，有关部门先后进行了20多天的通信信息传输试验，试验经过表明，卫星技术指标完全满足设计要求。张爱萍利用卫星与新疆维吾尔自治区党委书记王恩茂通了电话，国务院还在人民大会堂召开了隆重的庆祝大会，这些都极大地鼓舞了中国空间技术研究院向更高的目标攀登。

东方红二号试验通信卫星运行周期为24小时，轨道倾角为零度，在工作寿命期内，保持经度偏差和纬度偏差均不超过正负1度，卫星可转发电视、广播、电话、电报、数传、传真等各种模拟和数字通信信息。卫星选择双自旋稳定方式，选用全球覆盖通信天线，转发器采用中频转发式，以实现高增益放大；采用微波统一载波体制和综合利用的无线电系统方案，以减少星上设备功耗、重量、体积和载波频率，避免无线电干扰；采用备份设计，以提高可靠性和保证寿命。值得一提的是，这颗卫星设计寿命2年的卫星，实际工作寿命大大超过了设计要求。

1986年，我国发射成功东方红二号实用通信卫星。东方红二号实用通信卫星与试验通信卫星相比，技术上有了适当的改进。卫星结构与试验通信卫星相似，只是采用了覆盖我国国内领土的窄波束抛物面天线，从而提高了波束的等效辐射功率，极大地提高了通信容量、通信地面站的信号强度和接受电视图像的质量，其传输质量超过了当时我国租用的“国际通信卫星”。原来接收东方红二号试验通信卫星的电视图像需要使用10米直径的天线，而实用通信卫星只需要3米。

▲ 东方红三号卫星

1988年3月后，我国连续发射成功3颗东方红二号甲实用通信卫星。这些卫星采用了新的设计方案，性能不断增强，寿命不断延长，卫星转发器由2个增加到4个，使电视转播能力由2个频道增加到4个，电话传输能力由1000路增加到3000路，设计寿命由3年增加到4年半，使中国卫星通信事业进入了一个新的阶段。

同时，利用东方红二号通信卫星平台，我国先后研制了多颗“风云”系列静止轨道气象卫星。至今，我国风云二号气象卫星仍然沿用该平台，为我国的大气环境和自然灾害监测、气候预报做出了巨大贡献。

“东方红三号”：打响“太空保卫战”

20世纪80年代末，改革开放步步深入，引发了国内对通信卫星转发器的更高需求，一时间，国外通信卫星制造商纷纷来中国“淘金”，一场“买星”还是“造星”的争论在国内出现。在国外通信卫星纷纷抢占中国市场，中国通信卫星制造业面对生死存亡的严峻态势下，中国航天人勇敢地踏上了通信卫星东方红三号的方案论证和技术攻关之路，打造“争气星”，他们坚信，只有研制自己的通信卫星，才能摆脱受制于人的局面。

到底搞一个什么样的卫星？在研制卫星方案阶段，中国空间技术研究院的专家认为，如果我们按常规的卫星研制思路来走，就永远落在世界水平后边，只有跨过传统的发展阶段，才能迎头赶上国际空间事业的脚步。要搞就不能走卫星研制的常规发展阶段，要搞就要世界先进水平!因此，“东方红三号”从20世纪60年代水平起步，瞄准当时的80年代的水平。

他们大胆提出了卫星携带24个C频段通信转发器，采用公用舱技术、全三轴稳定姿态控制和液体双组元统一推进系统等国际上最先进的通信卫星技术，研制出一颗具有国际20世纪80年代水平的通信卫星，实现我国地球静止轨道通信卫星研制技术的新跨越。这就是说，要用8年时间，使“东方红三号”卫星从当时我国通信卫星只有国际上20世纪60年代的水平，一步跨入80年代。

中国空间技术的发展史不能不大书特书这一天——1997年5月12日，我国自行研制的新一代中容量通信卫星东方红三号终于在西昌发射成功。5月20日15时01分，“东方红三号”经过漫漫的征程，终于到达了它的“太空泊位”，成功地定点于东经125度赤道上空。茫茫太空，终于又有了一颗中国新星。中国通信卫星事业终于迈出了坚毅的第二步。

▲ 东方红四号大容量通信卫星

▲ 东方红四号平台卫星在测试

东方红三号通信广播卫星的发射成功，无论对于我国的空间事业还是通信卫星产业，都是一个历史性的胜利。首先，解了我国通信卫星市场的燃眉之急，极大地缓解了国内通信卫星转发器短缺的矛盾，并占领了绝佳的太空轨道位置。其次，对于抢占我国通信卫星市场意义重大。第三，实现了我国通信卫星研制技术的大跨越。

“东方红三号”实现了从“东方红二号”携带四个通信转发器，寿命四年半，到携带24个转发器，寿命8年的大步跨越。同时，实现了我国地球静止轨道卫星从自旋稳定型到三轴稳定型的飞跃，特别是卫星公用平台设计思想的采用，使得卫星平台在一定的质量和功耗范围内，可适用于不同有效载荷的多类型卫星，大大拓宽了该卫星平台的应用领域。

东方红三号平台是我国通信卫星功勋平台。基于东方红三号卫星平台共成功发射了中星20号、22号通信卫星、北斗导航卫星、数据与中继卫星、嫦娥月球探测卫星等30余颗各类卫星。

“东方红四号”：打开国际市场大门

为适应国内外通信卫星市场持续发展的需要，缩短我国与现今航天国家在通信卫星领域的差距，中国空间技术研究院就开始进行大型静止轨道通信广播卫星“东方红四号”公用平台技术的研制开发工作。2001年1月，在完成前期技术攻关的基础上，卫星方案通过评审，开始研制。

东方红四号通信卫星是我国第三代通信广播卫星，携带48个通信转发器，寿命15年，有效载荷将以直播和通信为主。在进行关键技术攻关的同时，还采用成熟技术，实现技术创新，形成了我国新一代大容量、长寿命通信广播卫星公用平台。该平台在设计思想上，坚持通用性、继承性、扩展性、及时性和先进性的原则，平台功能与当时国际上同类卫星先进平台水平相当，适用于大容量通信广播卫星、第二代直播卫星、移动通信卫星等地球静止轨道卫星通信任务，可以在短期内形成小批量生产能力。

通天的路是不平坦的。2006年10月29日，东方红四号平台首星鑫诺二号卫星和2007年5月14日，尼日利亚卫星一号两次发射失利后，中国航天人背负着巨大的压力，继续攻坚的战斗。2008年10月30日，基于东方红四号平台的委内瑞拉卫星一号发射成功，2008年12月在轨交付。委内瑞拉通信卫星全面应用并验证了东方红四号卫星平台及有效载荷技术，标志着我国通信卫星平台能力得到了跨越式的提升。这颗卫星发射质量5050千克，输出功率约8千瓦，设计寿命15年，有效载荷包含12台Ku、14路C和2路Ka频段转发器，总体性能达到了同时期国际同类通信卫星的先进水平。

▲ 基于东方红四号平台研制的玻利维亚通信卫星

东方红四号卫星平台将通信卫星设计寿命从“东方红三号”的8年，提高到15年，功率从1700瓦一下子提高到1万瓦。载荷承载能力从230千克提高到600千克。

东方红四号卫星平台优异的性能得到了国际用户的广泛认可，自“委星一号”开始，我国打开了向世界出口卫星的通道，卫星技术不再为欧美垄断。目前，中国航天已相继参与了数十个国际商业通信卫星招投标项目的竞争，先后为尼日利亚、委内瑞拉、巴基斯坦、玻利维亚、白俄罗斯等国家研制了国际商业通信卫星，还签订了老挝、尼加拉瓜、刚果、亚太142E等10余个通信卫星研制商业合同。采用东方红四号卫星平台研制的在轨运行的民/商用通信卫星，覆盖亚洲、非洲中西部及南部、南美洲，覆盖全球约80%的陆地面积和90%以上的人口。

“东方红五号”：着眼未来再发力

跟踪前沿技术发展趋势，在一些技术领域实现超越是东方红卫星几十年来跨越发展的必然选择，更是中国航天强国建设的致胜法宝。着眼于未来发展的需要，2010年，可装载100多路通信转发器的东方红五号平台开始立项研制。

东方红五号卫星平台是为了适应下一代大型地球同步轨道通信卫星和对地观测卫星等需求，而研制的新一代大型地球同步轨道桁架式超大型卫星平台。该平台使用了多项新技术，如电推进技术、网络热管和可展开式热辐射器技术，二维二次展开半刚性太阳翼、全管理贮箱、新一代电源控制器技术、综合电子技术等，具有“高承载、高功率、高散热、高控制精度、长寿命、可扩展、多适应”等特点，分舱模块化加桁架式主承力结构的设计理念，提高了多种载荷的适应性缩短研制周期，平台能力和技术指标均处于国际先进水平。

与上一代东方红四号通信卫星平台不同的是，东方红五号卫星平台将由“东方红四号”的5吨重量增加到7吨，结构也将由承力筒结构变为桁架结构，太阳能帆板也由双侧帆板，单侧四块增加到单侧五块，其帆板打开复杂性远远超过了东方红四号卫星平台，而且在首星“实践18号”上采用霍尔推进电推发动机的验证和量子通信的相关测试，另外包括激光通信及高达70兆比特每秒的带宽也使东方红五号成为通信卫星里的巨无霸，有效载荷将由“东方红四号”的600—800多千克增加到1.5吨，该卫星平台和美国的波音 BSS702和欧洲泰利斯SpaceBus4000平台相当。

2017年7月2日，东方红五号平台卫星首星实践18号卫星在海南文昌首次发射。遗憾的是由于长征五号运载火箭发射失利，卫星没有进入轨道。

2018年无疑将是东方红卫星发展具有划时代意义的年份。按计划，今年我国将用长征五号遥三火箭发射实践20号卫星，而实践20号是东方红五号公用平台研制的一颗试验卫星，这次发射将对东方红五号平台的关键技术进行全面验证。