洛馬公司A 2100衛星平臺的設計與應用

翟峰（中國衛星通信集團有限公司） 朱貴偉（北京空間科技信息研究所）

A2100衛星平臺是洛馬公司（Lockheed Martin）為新一代高功率、大容量地球靜止軌道通信衛星而推出的主流衛星平臺，設計壽命為15年，功率可擴展至15kW。其主體為箱板式結構，采用模塊化設計，支持移動、固定和廣播等多種通信有效載荷。在模塊化思想的指導下，A2100衛星平臺大大減少了零部件的數量，簡化建造過程，提升在軌可靠性，并降低了衛星的質量和成本。衛星研制和總裝的地點相鄰，便于縮短研制周期。此外，該衛星平臺還與多種運載火箭相兼容，包括“宇宙神”、“德爾他”、質子號、“阿里安”和“長征”系列火箭等。

1 研制背景

為應對21世紀通信衛星的需求，同時進一步提升其衛星研制能力，洛馬公司于20世紀90年代初開始研制新一代通信衛星平臺—A2100。研制之初，洛馬公司針對未來的需求提出了一系列的總體目標，包括：大大降低衛星質量、成本和研制周期；設計高度模塊化衛星平臺；非商業衛星在部件級的公用率要達到80%；研制衛星平臺要經過驗證的鑒定試驗；開發一整套標準部件并進行鑒定，減少重復工作；增加衛星的自主性，降低運行成本。

A2100衛星平臺在1996年首次經過飛行驗證，此后隨著技術的進步，不斷融入新的技術，例如霍爾效應推力器、鋰離子電池、多結砷化鎵太陽能電池等技術，逐步提高了衛星平臺的性能，針對不同的應用形成了衛星平臺系列，包括A2100A、A2100AX、A2100AXS和A2100M等。

基于A2100衛星平臺的衛星研制主要由洛馬公司的商業航天系統部負責，衛星工廠位于美國的賓夕法尼亞州，整個工廠可同時生產16顆衛星。A2100系列衛星平臺在近20年的時間里被全球多家通信衛星運營商廣泛采用，包括美國的SES美國通信（SES Americ om）公司和回聲星（ECHOSTAR）公司、加拿大的電信衛星（Telesat）公司、亞洲的亞洲蜂窩衛星（ACeS）公司、日本衛星系統（JSAT）公司和韓國電信（KT）公司，以及歐洲的SES阿斯特拉（SES Astra）公司，等等。

2 衛星平臺設計

A2100系列衛星平臺主要具有以下特點。

1）較高的性能：可提供15kW的供電功率以及超過6500kg的衛星發射質量。

2）采用了箱板式結構：衛星平臺的核心結構是由鋁蜂窩型石墨環氧樹脂夾層平板構成，所有燃料箱和絕大部分推進設備都直接連接在衛星平臺上。

3）采用了模塊化設計：A2100衛星平臺分成兩個主要部分：衛星平臺艙和有效載荷艙。電池以模塊形式從外部安裝在衛星平臺基座上，方便了安裝和熱隔離。有效載荷的安裝面積和散熱能力僅通過加長或縮短中心結構和散熱器板就可以得到改進。

A2100衛星平臺主要參數

采用A2100M衛星平臺的先進極高頻－1衛星

4）系列化：由于采用了箱板式和模塊化的結構，可以根據載荷的情況對衛星平臺的配置進行剪裁，以配合載荷的不同需求。為了進一步貫徹模塊化理念，在對潛在需求進行分析的基礎上，洛馬公司對A2100衛星平臺根據載荷情況進行了系列化的設計，在A2100衛星平臺基本型的基礎上形成了衛星平臺系列，包括A2100A、A2100AX等。

5）適應多種載荷：由于A2100衛星平臺的系列化設計，使其對于各種載荷的適應能力大大加強，它不僅可以用于通信衛星載荷，還可用于“天基紅外系統”（SBIRS）地球靜止軌道導彈預警衛星。

6）縮短了衛星的研制周期：由于采用模塊化和系列化的衛星平臺設計，使得載荷與衛星平臺之間的相關性得以降低，它們的設計、制造、測試等工序都可以并行進行，大大提高了效率，縮短了衛星研制周期。洛馬公司宣稱收到訂單后可以在18個月內交付衛星。

7）高可靠性：由于采用了模塊化和系列化的設計，使得衛星平臺的零部件的通用率和可靠性提高。A2100衛星平臺可以說是世界上可靠性最高的靜止軌道衛星平臺之一。

3 應用情況

截至2012年6月底，采用A2100衛星平臺的衛星共計發射47顆，廣泛應用于軍事、民用和商業通信衛星。下面就部分衛星平臺型號的典型衛星及其應用情況進行簡要介紹。

A2100A衛星平臺是A2100的縮減版本，質量和能力有所降低。采用該衛星平臺的典型衛星是越南衛星－1（Vinasat－1），其用戶是越南郵電組織（VNPT）。該衛星質量2600kg，裝載C和Ku頻段轉發器，定點132°（E），設計壽命為15年。其所提供的廣播、電視和電話業務可以覆蓋全境，提高越南的電信水平。

A2100AX衛星平臺功率為6～12kW，最大發射質量為4700kg。采用這一衛星平臺的典型衛星有尼米克－1、2（Nimiq－1、2）衛星，質量3600kg，設計壽命12年。尼米克－1、2配備高性能的Ku、Ka頻段，裝有32臺24MHz的Ku頻段轉發器，配備120W功率放大器；另外，尼米克－2帶有Ka頻段載荷，提供寬帶業務。

A2100AXX陸地移動衛星平臺功率為6～12kW，最大發射質量5000 kg，采用這種衛星平臺的典型衛星為2000年2月發射的印度尼西亞格魯達－1（Garu d a－1）通信衛星，又名“亞洲蜂窩衛星”（Ac e S），它是世界上第一顆地球靜止軌道（GEO）區域個人移動通信衛星。

A2100AXS衛星平臺是A2100AX的增強型，可提供7.5～12kW的功率，最大發射質量6000kg。采用這一衛星平臺研制的典型衛星為新天空衛星－6（NSS－6），該衛星發射質量4575kg，壽命初期功率10kW，設計壽命14年。它采用Ku頻段通信，同時支持Ka頻段上行傳輸，可以提供高速、全交互式的互聯網接入和其他多媒體通信業務。新天空衛星－6采用獨特的配置，可以滿足各類用戶不斷變化的需求，典型用戶包括國際互聯網提供商、電視直播服務商、寬帶服務商及私營公司。該衛星裝載60臺Ku頻段36MHz轉發器，可形成6個區域波束，分別覆蓋印度、中國、中東、澳大利亞、東南亞和東北亞等國家和地區。60臺轉發器中有15臺可切換至6個區域波束中的任意一個，靈活應對市場需求變化。每個區域波束均由一套獨立的高增益天線系統形成，等效全向輻射功率為51～53d BW。此外，新天空衛星－6還有12個Ka頻段上行點波束，75～90cm口徑小型地面天線可實現1Mbit/s以上的上傳速率，有效應對互聯網業務流量不對稱的問題。

A2100M衛星平臺采用了抗輻射加固等安全保護措施，主要用于軍用衛星，如“先進極高頻”（AEHF）、“移動用戶目標系統”（MUOS）、“天基紅外系統”地球靜止軌道導彈預警衛星。“先進極高頻”衛星發射質量為6577kg，已經達到了超大型衛星平臺的水平。