國外衛星公用平臺發展綜述

劉豪（北京空間科技信息研究所）

從20世紀60年代中期開始，商業通信衛星進入國際市場。為了縮短研制周期、降低研制成本、提高產品的競爭力，國外制造商提出采用模塊化設計的衛星公用平臺取代傳統的衛星平臺，建立衛星公用平臺產品線，從而大幅提高通信衛星的產能。在嘗到甜頭后，各個制造商大力發展衛星公用平臺，并把它應用于涵蓋通信、遙感、導航、科學和技術試驗等不同領域。經過40多年的推陳出新和穩步發展，國外先進宇航企業建立了不同的衛星公用平臺型譜（國外習慣稱“家族”）和產品線。

1 各衛星應用領域公用平臺發展狀況

在衛星公用平臺的各個應用領域中，最典型的是通信和遙感，這兩類應用衛星一般各具有相對穩定的性能，比如質量、軌道和電源，而且發射數量較多，因此研制衛星公用平臺有利于實現批量化生產。

通信衛星領域

通信衛星平臺的設計不斷向模塊化、系列化和多任務適應性方向發展。通信衛星平臺越做越大，有效載荷載承比逐漸提高。目前，超大型通信衛星平臺的有效載荷承載能力達到1200kg，發射質量達到6t以上，功率達到15kW以上。衛星平臺姿軌控能力正日益提高，以適應通信有效載荷容量不斷增大、種類不斷增多的發展趨勢。采用新技術、新工藝和新材料，例如電推進技術和新型高效電源技術的應用，提高了衛星平臺的壽命和承載能力，微電子技術突飛猛進的發展也促進了衛星平臺能力的提高。地球靜止軌道通信衛星平臺在中低軌道移動通信衛星、靜止軌道遙感衛星中的應用也是一個重要的發展方向。

遙感衛星領域

在遙感衛星領域，目前有兩大發展趨勢：一方面發展更大型、可承載多種載荷的綜合遙感衛星；另一方面利用小型衛星編隊組網等更加靈活地完成遙感任務。國外大中型遙感衛星質量已達6～8t，壽命達5年或更長。目前，由不同公司開發的低軌遙感衛星平臺基本覆蓋了各類需求，體現了遙感衛星平臺的先進性、通用性和可擴展性，可向有效載荷提供多種服務，綜合了各種技術（光學、主動和被動微波）的未來對地觀測衛星的需要。遙感小衛星采用微機電、新材料等新技術，以及柔性設計思想，使衛星平臺設計向模塊化、系列化和集成化方向發展。

導航衛星領域

目前，國外還沒有專門為導航衛星而開發新型衛星平臺，它一般采用成熟的通信衛星平臺或多用途衛星平臺進行適應性修改，如美國“全球定位系統”（GPS）衛星采用過洛馬公司的LM－4000和A2100衛星平臺，俄羅斯“全球導航衛星系統”（GLONASS）采用了“快訊”（Express）衛星平臺，日本“準天頂”（QZS）系統采用了DS－2000衛星平臺，歐洲“伽利略”（Galileo）系統的試驗衛星采用薩瑞衛星技術有限公司（SSTL，以下簡稱薩瑞公司）的小衛星平臺，業務衛星采用德國OHB公司的多用途衛星平臺等。導航衛星系統一般采用同類衛星構成星座，各星狀態基本相同，所以適于批量生產和“一箭多星”發射。

科學衛星領域

科學衛星包括用于研究行星、天體物理學、磁氣圈研究、基礎物理學等任務的衛星，這些衛星均具有各不相同的任務要求，比如具有不同的軌道幾何學、不同的科學設備、不同的任務操作等，而且飛行機會比任何其他類型任務都少。因此，對于科學任務來說，難以考慮使用衛星公用平臺。但是，為了有效地應對廣泛的科學要求、降低成本、縮短制造進度和降低研制風險，國外開發了多種多用途衛星平臺，并成功應用于多項科學任務，如歐洲的MITA、“靈活平臺”（Flexbus）、“海神”（Proteus，它是“可重構的觀測、通信與科學平臺”的縮寫）和“無數”（Myriade）等衛星平臺，以及美國的LM－900、“微小衛星”（MicroStar）、“低軌星”（LEOStar）等衛星平臺。

2 主要宇航企業衛星公用平臺發展狀況

采用A2100衛星平臺的回聲星－10（Echostar－10）衛星

如上所述，衛星公用平臺的應用領域已經覆蓋到通信、遙感、導航、科學與技術試驗等各類應用衛星中，但衛星公用平臺大體可以分為三類，即通信衛星平臺、遙感衛星平臺和多用途衛星平臺。下面對國外宇航企業衛星公用平臺型譜的發展狀況進行簡單介紹。

泰雷茲-阿萊尼亞公司

在通信衛星平臺方面，泰雷茲-阿萊尼亞公司以“空間客車”（Spacebus）系列衛星平臺為主，尤其是空間客車－4000系列通信衛星平臺發展了空間客車－4000B1、4000B2、4000B3、4000C1、4000C2、4000C3和4000C4等多種型號，可提供5～15kW功率，衛星最大發射質量可達5900kg。此外，在歐洲航天局（ESA）的主導下，該公司與阿斯特留姆（Astrium）公司正在聯合研制具有18kW有效載荷功率的“阿爾法平臺”（Alphabus）。

在多用途衛星平臺方面，近幾年來該公司開發了兩種先進的多用途小衛星平臺：“海神”和“意大利多應用可重構平臺”（PRIMA）。其中，“海神”衛星平臺在經過修改后，憑借出色的性能，已被“全球星”（Globalstar）星座、O3b星座和“銥”（Iridium）星星座等廣泛采用，獲得了大批訂單。該衛星平臺已入選美國航空航天局（NASA）快速航天器研制辦公室（RSDO）第三批衛星平臺目錄。

阿斯特留姆公司

阿斯特留姆公司近幾年來通過廣泛并購，建立了種類最多的衛星平臺型譜。其中，通信衛星平臺包括歐洲星－1000、2000、3000（Eurostar－1000、2000、3000）系列，當前主打的是歐洲星－3000，衛星最大發射質量達到6150kg；大型遙感衛星平臺包括斯波特-MK（SPOT MK）系列衛星平臺和“極軌”（PPF）衛星平臺，另外還有衛星質量覆蓋130～1200kg的低軌星－200、500、XO系列，“無數”衛星平臺和“天體星”（Astrosat）系列衛星平臺。阿斯特留姆公司收購了曾由道尼爾衛星系統公司（DSS）研制的“靈活平臺”；2011年又收購了薩瑞公司，將其多種小衛星、微小衛星平臺納入麾下，包括“薩瑞納衛星應用平臺”（SNAP）、微小衛星－70和100、Constella，以及SSTL－150、300、400、600、900等衛星平臺。

目前，阿斯特留姆公司主打的衛星平臺覆蓋領域全面，尤其是在收購薩瑞公司之后，衛星平臺包括從納衛星到超大型衛星各個層次。

洛馬公司

洛馬公司在早期研制了LM－3000、4000、5000、7000等地球靜止軌道通信衛星平臺，隨著地球靜止軌道通信衛星不斷向大質量、高功率方向發展，這些衛星平臺也逐漸被其A2100衛星平臺所代替。A2100系列衛星平臺包括A2100A、A2100AX、A2100AXS、A2100M等型號，功率覆蓋范圍為5.7～15kW，衛星最大發射質量達到6169kg。其中，LM－4000和A2100衛星平臺經適應性修改也曾被用于導航衛星。另外，洛馬公司還擁有“國防衛星通信系統”（DSCS）和 “軍事星”（Milstar）衛星平臺。LM－700衛星平臺在20世紀90年代中期至21世紀初研制，主要用于“銥”星低地球軌道通信衛星。

在遙感領域，泰羅斯-N（TIROS N）衛星平臺廣泛應用于“國防氣象衛星計劃”（DMSP）和“諾阿”（NOAA）等美國氣象衛星系列。其小型遙感衛星平臺LM－900也可修改后用于科學應用。?

軌道科學公司

軌道科學公司在中、小型衛星研制方面積累了豐富的經驗，主打中、小型衛星公用平臺型譜，建立了覆蓋通信、遙感和科學應用多個系列。

在通信衛星領域，軌道科學公司主推“星”（Star）衛星平臺。該衛星平臺采用模塊化設計，結構質量輕便，專為簡便集成而設計，可降低衛星研制周期。雖然“星”衛星平臺主要面向衛星固定業務和衛星廣播業務，但是經過適應性調整后，也可用于地球和空間科學應用，以及技術驗證或風險降低項目。采用星－2衛星平臺的衛星發射質量不到2500kg，有效載荷質量400kg。在星－2衛星平臺的基礎上，軌道科學公司進一步發展了星－2.4和2.7兩種衛星平臺。采用星－2.4衛星平臺的衛星發射質量為2400kg，有效載荷功率提高到5kW；星－2.7衛星平臺有效載荷功率達到7.5kW。

SA－200系列衛星平臺原是由美國的光譜宇航公司（Spectrum astro，后屬通用動力先進信息系統公司）在多年小衛星研制經驗的基礎上形成的一個高性能平臺，適用于低軌道空間任務，通過適應性修改，也能支持中高軌道和靜止軌道空間任務。2010年，軌道科學公司收購了通用動力先進信息系統公司的航天器研制業務，從而使該系列衛星平臺歸軌道科學公司所有。在美國航空航天局快速航天器研制辦公室第三批衛星平臺目錄中，軌道科學公司的300HP和300S兩種衛星平臺實際上就來源于光譜宇航公司的SA－200HP和SA－200S。

在小型多用途衛星平臺方面，軌道科學公司發展了“低軌星”系列和“迷你星”（Ministar）、“微小衛星”等衛星平臺，適用于通信、遙感、技術驗證和空間科學等多種飛行任務。

波音公司

采用BSS－702衛星平臺的電視直播－12（DirecTV－12）衛星

波音公司主打通信衛星系列平臺，開發了以BSS－601和702為代表的地球靜止軌道通信衛星平臺。BSS－601系列衛星平臺共推出基本型、高功率型BSS－601HP、專用于中地球軌道移動通信的BSS－601M、用于地球靜止軌道業務環境衛星（GOES）的BSS－601 GOES、用于“跟蹤與數據中繼衛星”（TDRS）的BSS－601 TDRS等型號，最大可提供10kW功率。BSS－702系列衛星平臺發展了高功率型BSS－702HP、中功率型BSS－702MP和全電推進型BSS－702SP，可提供的功率范圍為3～18kW，衛星最大發射質量達到6116kg。波音公司近幾年開始在衛星研制中采用“精益制造”模式，其BSS－702MP和702SP衛星平臺分別一次性簽署了4顆衛星訂單，通過批量生產降低研制成本和周期。目前，除了BSS－601HP衛星平臺偶爾用于數據中繼衛星以外，該系列衛星平臺已基本不再使用，取而代之的是全新的BSS－702衛星平臺產品線。

勞拉公司

采用BSS－702衛星平臺的國際通信衛星－22結構圖

勞拉公司在1990年10月收購福特宇航公司之后，成立了勞拉空間系統公司，并回購了原屬歐洲制造商的全部股權，自此勞拉公司成為發展最快的商業通信衛星及分系統的制造商。勞拉公司提供整星服務，包括衛星平臺、通信有效載荷、風險管理、保險、運行控制和發射系統采購。其LS－1300衛星平臺的研制始于20世紀80年代中期，期間經歷了數次升級換代，功率、通信能力和壽命都得到了很大改進。目前，LS－1300衛星平臺主要用于地球靜止軌道通信衛星，其型譜包括：LS－1300（基本型）、1300GOES-NEXT（用于下一代地球靜止軌道業務環境衛星）、1300S（擴展型）等。不同版本的LS－1300衛星平臺的衛星功率從5～25kW不等，衛星最大發射質量可達6910kg，最大有效載荷質量為1200kg。

3 國外衛星公用平臺發展途徑分析

縱觀國外衛星公用平臺的發展歷程，可以看出其大致有兩種發展途徑。

綜合優選途徑

最初的衛星公用平臺是通過某種衛星型號的研制和發射，以該型號的衛星平臺為基礎，進行適當修改，建立標準衛星平臺，使其不僅能適用于同一型號不同批次的衛星，而且也能適應其他型號衛星。比如在波音的BSS－301～393系列近20種衛星平臺中，最為成功的是BSS－376衛星平臺，該衛星平臺從1980年首次發射一直使用到2003年，共發射衛星60顆，先后推出BSS－376基本型、376HP、376L和376W等多種型號衛星平臺。

規劃發展途徑

在新衛星平臺開發初期，是按照模塊化思想加強衛星平臺頂層設計，使之具有一定的適應性和靈活性，滿足各種型號，甚至不同系列衛星的有效載荷，以及兼顧未來可能出現的新型號衛星需要，進行功能擴展。這種思路使得衛星平臺的開發更具有針對性，避免重復研制和無序改進，從而有規劃、有步驟地發展。目前，國外主流的衛星公用平臺均采用此種思路，如勞拉公司的LS－1300系列、波音公司的BSS－601和702系列、洛馬公司的A2100系列、軌道科學公司的“星”系列、泰雷茲-阿萊尼亞公司的“空間客車”系列和“海神”小衛星平臺、阿斯特留姆公司的“歐洲星”系列、日本的DS－2000系列衛星平臺等。

總體而言，無論是哪種發展途徑，國外都將衛星平臺看作是一種系統級的產品，通過應用不同程度的模塊化設計，積極在衛星平臺產品線中引入新技術，不斷對已有衛星公用平臺進行能力擴展，不斷淘汰落后衛星平臺，發展出先進的、最具效費比的公用衛星平臺型號，提升市場競爭力。

4 啟示

目前，國外先進宇航企業已經為不同用途的衛星研制了不同系列的衛星公用平臺，形成了真正意義上的通用化、系列化和模塊化衛星平臺產品。其以衛星公用平臺和現貨產品為基礎，基本實現了衛星型號研制生產的準流水線作業，型號研制過程是以采購貨架產品為主進行系統快速集成創新的過程。在控制和縮短研制周期的同時，保證了產品質量與可靠性，降低了項目的風險，產生了極大的經濟、軍事和社會效益。

我國雖已初步形成了衛星公用平臺系列型譜，但型譜的覆蓋性不夠完整，綜合技術能力存在一定差距，產品化、通用化程度較低，技術升級緩慢，影響型號研制成本、周期和市場競爭力。為了加快構建我國航天科技工業新體系，實現衛星研制能力從大國向強國轉型的更高需求，我國應認真規劃和完善衛星公用平臺型譜，有組織、有目的地加強衛星公用平臺技術升級，建立健全衛星公用平臺配套產品型譜體系，促進衛星公用平臺更快、更好地發展。