波音公司打造全新的BSS－702衛星平臺型譜

劉 悅（北京空間科技信息研究所）

在通信衛星制造領域，波音衛星系統公司（BSS，以下簡稱波音公司）是勇于創新，敢于做“第一個吃螃蟹”的公司。21世紀初，波音公司便在早期的BSS－702衛星平臺的太陽電池翼上率先采用聚光器設計，以期獲得更大功率。事實表明，聚光器設計是一項失敗的設計，導致衛星太陽電池發電效率很快大幅降低。無獨有偶，波音公司的BSS－601衛星平臺較早采用了電推進裝置用于南北位置保持，其電推進產品為13cm直徑氙離子推進器（XIPS）。而統計發現，在2000年以來全球通信衛星發生的電推進故障事件中，BSS－601衛星平臺電推進故障事件占60%以上。上述兩大挫折曾導致波音公司的商業通信衛星市場一度跌入低潮。隨后，波音公司采取了相應措施，在BSS－702衛星平臺的設計中取消了聚光器設計，引入了新型25cm直徑氙離子推進系統，衛星可靠性顯著提高。數據表明，迄今采用BSS－702衛星平臺的衛星只發生了2次電推進故障事件。25cm直徑氙離子推進器成為一款應用成熟、可靠性較高的產品。而今，波音公司為了重返商業市場，大膽推出了全球首款全電推進衛星平臺—BSS－702SP。

1 BSS－702衛星平臺型譜

目前，BSS－702系列衛星平臺已發展了BSS－702HP（高功率平臺）、702MP（中功率平臺），如果加上BSS－702SP（小功率平臺），波音公司將會具備大、中、小型完整的固定、移動業務領域兼備的衛星型譜系列。

BSS－702HP是高功率衛星平臺，采用鋰離子電池，有效載荷功率達12～18kW。BSS－702HP衛星平臺的姿態和軌道控制系統采用小推力電弧發動機（ARC）、太陽和地球敏感器、星上處理器和2個61N?m?s兩軸萬向動量輪。具有4個球形貯箱，承載推進劑超過1700kg。2臺第二代氙離子推力器提供南北位置保持，2臺備份。在正常工作中，氙離子推進系統每年使用的推進劑不超過5kg。雙組元化學推力器可為電推進提供備份。衛星在軌指向精度為0.025°。

BSS－702MP衛星平臺的有效載荷功率為6～12kW，采用該衛星平臺的衛星發射質量可達5.8～6.16t，壽命初期在軌質量為3.58～3.83t。與BSS－702HP衛星平臺相比，BSS－702MP衛星平臺除了具備高通信能力的優點之外，對平臺結構進行了大幅度的改進，推進系統有所簡化。為提高可靠性，衛星電源系統采用超三結砷化鎵太陽電池。這種新型電池的地面試驗太陽能轉換效率可達41.6%，是波音公司下屬子公司—波音光譜實驗室（Spectrolab）公司開發的。在控制方面，采用雙組元推進系統，同時采用電推進方式。BSS－702MP衛星平臺的高度模塊化可以實現高效的總裝與測試。在天線設計上，BSS－702MP衛星平臺采用的是即插即用式的模塊化設計，在滿足用戶需求上有很強的靈活性。

2 BSS－702衛星平臺的設計特點

具有較高性能

BSS－702是一個超大型衛星平臺，可以提供1200kg的有效載荷承載能力和18kW的電源供電能力，其衛星的最大發射質量可達6100kg，在軌壽命為15年。

采用桁架式結構

BSS－702衛星平臺放棄了HSS－601衛星平臺的支撐板結合支撐桿的方式，采用桁架式結構，方便衛星平臺和分系統進行模塊化的設計。衛星平臺桁架結構呈X型布置在對角線方向，為安裝面板節省了更多空間。

采用模塊化結構

BSS－702衛星平臺結構仍延續了BSS－601衛星平臺的兩艙式，包括衛星平臺和有效載荷艙兩部分。各分系統如散熱設計等也仍然采用模塊化的設計，BSS－702衛星平臺能夠采用6種不同的太陽電池翼設計，以適應各種載荷對電源功率的需求。為了實現模塊化設計，衛星平臺和有效載荷的熱環境也是隔離的。

采用了多項新技術

為了提高系統性能，BSS－702衛星平臺采用了多項新技術。散熱器使用柔性熱管技術，帶有4個可展開輻射器，增大了有效散熱面積。衛星平臺還采用了氙離子推進系統，該系統還可用于軌道轉移和動量輪卸載，能節省更多的燃料。

具備一系列優點

由于BSS－702衛星平臺使用了桁架式結構和模塊化的設計，使得衛星平臺具有一系列的優點：

1）有效載荷與衛星平臺接口明確簡單。BSS－702衛星平臺僅用4個機械連接位置和6組電連接件，就可以將有效載荷和衛星平臺連接起來。這一設計使廠家不必為每種有效載荷而修改公用艙，用戶也可以對有效載荷進行剪裁而不影響公用艙，從而縮短了研制周期，降低了成本。

BSS－702系列衛星平臺的基本參數

2）增加了有效安裝面積。由于使用了桁架結構，使4個貯箱能并聯放置，降低了衛星平臺高度，所以增加了衛星平臺對地面積，使衛星可以裝上各種結構的大孔徑、高增益天線，同時還保證了天線以簡單、可靠的單軸展開。

3）增加了衛星平臺對載荷的適應能力。由于該衛星平臺實現了模塊化設計，可以對各種配置如電池、推進系統、控制系統等的功能實現自由剪裁，以適應各種載荷對衛星平臺能力的要求。該衛星平臺除了能適應一般轉發器對天線的要求外，還可以安裝大型天線。

3 BSS－702SP全電推進衛星平臺

2012年，波音公司引入了新產品—BSS－702SP全電推進衛星平臺。該衛星平臺是在BSS－702衛星平臺基礎上的創新性設計，延續了波音公司在過去50年積累的衛星平臺的技術水平。BSS－702SP繼承了部分BSS－702衛星平臺技術，并引入了新技術，為用戶提供一款價格低廉、質量輕的衛星平臺。

采用BSS－702SP衛星平臺的墨西哥衛星－5（Satmex－5）

波音公司在2010年之前就開始設計BSS－702SP全電推進衛星平臺，該衛星平臺的功率為3～8kW，并將BSS－702系列衛星平臺的功率范圍擴展至3～18kW。BSS－702SP衛星平臺完全采用了電推進技術，減輕了衛星的發射質量，最大化有效載荷。該衛星平臺最多能夠安裝5副天線反射器，提高了運營商提供服務的靈活性，并采用了下一代星上電子設備。BSS－702SP衛星平臺質量較輕，能夠使用大多數的商業發射系統，包括獵鷹－9、阿里安－5、天頂-3SL、質子號、聯盟號、宇宙神－5和 德爾他－4運載火箭，并且1枚火箭上能夠發射2顆采用BSS－702SP衛星平臺的衛星，能夠最多節省20%的成本。

與其他BSS－702系列衛星平臺一樣，BSS－702SP衛星平臺也能搭載S、X、C、Ku和Ka頻段的有效載荷，設計壽命15年，提高了用戶使用的靈活性。衛星平臺采用全電推進，機動能力大大提高，在壽命周期內可以多次變更軌位。

2012年3月13日，波音公司宣布贏得了亞洲廣播衛星（ABS）公司和墨西哥衛星公司（SATMEX）的4顆衛星訂單，它們分別為：亞洲廣播衛星－3A、TBD（ABS－3A、TBD），以及Satmex－7和ABSSatmex衛星。其中，ABS－3A和Satmex－7衛星計劃在2014年末和2015年初發射，另外2顆衛星的發射時間尚未公布。

BSS－702SP全電推進衛星平臺的設計更加貼近用戶的實際需要，是一款專門為中小型運營商提供的低風險、低成本、設計靈活的衛星平臺。采用BSS－702SP衛星平臺的ABS－3A衛星將使得亞洲廣播衛星公司的業務擴展至太平洋、大西洋和印度洋等區域，為該公司發展成全球性的運營商奠定了基礎。同樣采用BSS－702SP衛星平臺的Satmex－7衛星是一顆C和Ku頻段混合衛星，為該公司在拉美地區的用戶提供服務。Satmex－7衛星能夠滿足墨西哥衛星公司未來10年衛星容量快速增加的需要。