聚焦衛星（八十五）

謝豐奕

2015年商用通信衛星發射綜述

商用同步通信衛星提供衛星通信、廣播電視傳輸、寬帶互聯網接入等服務，是各國促進經濟發展、確保國家安全和社會進步不可或缺的基礎設施與戰略資源，特別是在經濟全球化和高度信息化時代已到來的當下。為因應通信、4K廣播、DTH電視和寬帶服務市場快速增長的需求，2015年全球共發射了27顆商用地球同步軌道通信衛星，是自2012年以來發射此類衛星最多的一年。值得關注的是，隨著衛星技術的創新發展，研制和發射更多的高通量、Ka波段寬帶和全電力推進系統通信衛星正成為衛星產業的發展趨勢之一。

2015年全球發射27顆商業同步通信衛星

據統計，2015 年全球各衛星公司和機構共進行了22次發射，將27顆商用同步通信衛星送上太空。其中，上半年發射了7次和9顆衛星，下半年發射了15次和18顆衛星。與2014年發射了17次和22顆衛星以及2013年發射了16次和17顆衛星相比，2015年顯然是全球商用同步通信衛星發射十分頻繁的一年，尤其是下半年。

2015年發射的27顆商用同步通信衛星來自17個國家及地區。其中，中國衛星4顆：Apstar9（142°E）、Chinasat2 C （103.5°E ）、Chinasat1C（81.5°E） 和中國通信技術試驗衛星一號；俄羅斯衛星3顆：Express AM7/AM8（40°E/14°W，）和Express AMU1（36°E）；美國衛星3顆：Direc TV15（102.8°W）、Sky M-1（78.8°W）和Intelsat34（55.5°W）；墨西哥衛星2顆：Mexsat1（發射失敗）和Morelos3（113°W）；英國衛星2顆：Inmarsat 5F2/5F3（55°W/180°E）；法國衛星2顆：Eutelsat115 West B（114.9°W）和Eutelsat8 West B （8°W）；其余的11顆分別是加拿大Telstar12V（15°W）、阿根廷Arsat2（81°W） 、巴西StarOne C4（70°W）、挪威Thor7（0.8°W） 、沙特阿拉伯Arabsat 6B（26°E）、土耳其Tilrksat4B（50°E）、土庫曼斯坦TurkmenAlem 52E（52°E）、印度GSAT 15（93.5°E） 、老撾Laosat1（28.5°E） 、澳大利亞Sky Muster（140°E）以及在香港的亞洲廣播衛星公司ABS 3A（3°W）。

這些衛星中，除了發射失敗的墨西哥衛星Mexsat1以及老撾Laosat1和澳大利亞Sky Muster預計在今年晚些時候服役，其余24顆衛星已于2016年2月10日之前投入商業服務。另外，這27顆衛星中，主要服務或部分容量服務于亞太及南亞、中亞、中東地區的衛星多達15顆。

關注商用同步通信衛星發展新趨勢

2015年升空的多顆重型（大型）通信衛星引起業界關注。這幾顆衛星包括美國Ka/Ku波段4K電視直播衛星Direc TV15，澳大利亞首顆K a波段寬帶通信衛星Sky Muster，英國兩顆Ka波段寬帶移動通信衛星Inmarsat 5F2/5F3，以及墨西哥兩顆L波段移動通信衛星Morelos3和Mexsat1

分析家指出，近年來衛星技術的進步以及市場對通信、廣播電視、寬帶互聯網等衛星服務更多的需求，不斷推動通信衛星制造業的創新發展。相關數據顯示，2015年發射的27顆衛星中，繼續呈現了高通量及大容量重型（大型）衛星多、Ka波段及Ka/Ku波段衛星增多等趨勢。此外，繼俄羅斯通信衛星之后，兩顆美國波音公司研制的全電力推進系統通信衛星首次發射和投入商用，以及此類衛星增多的訂單，標志著今后將有更多的衛星制造商和運營商投入電力推進系統通信衛星的研制和發射，這或將改變衛星產業的現有格局。

高通量及大容量重型衛星多

2015年發射的27顆衛星中，攜帶46～202個轉發器的衛星多達了13顆，約占發射的衛星總數一半。其中，高通量寬帶通信衛星Sky Muster攜帶202個Ka波段轉發器，其中衛星容量高達135Gb/s，接近全球目前在軌最高容量的美國Ka波段寬帶通信衛星ViaSat1的容量（140Gb/s），也超過歐洲首顆寬帶通信衛星Eutelsat KaSat 9A的容量（90Gb/s）；Inmarsat 5F2/5F3衛星分別攜帶95個Ka波段轉發器，Express AMU1衛星攜帶70Ka/Ku波段轉發器，Express AM7衛星攜帶62Ku/ C/L波段轉發器， Direc TV15衛星攜帶53Ka/Ku波段轉發器。

發射重量超過5噸的重型（大型）衛星多達11顆，其中6噸級衛星8顆，包括Sky Muster（6440公斤）、Direc TV15（6200公斤）、Inmarsat 5F2/5F3（各6010公斤）等。而總功率超過10KW的衛星也多達11顆，包括1顆18KW衛星Direc TV15，3顆Inmarsat 5F2/5F3和Express AMU1，2顆14KW衛星Express AM7和Morelos3。

Ka波段及Ka/Ku波段衛星增多

隨著Ka波段衛星寬帶通信在世界各地的蓬勃發展，近幾年來全球發射的Ka波段寬帶通信衛星和攜帶Ka波段有效載荷的多波段通信衛星不斷增多。據統計，自2011年至2015年，全球發射的攜帶Ka波段有效載荷的商用同步通信衛星分別為7顆、5顆、9顆、10顆和10顆（2015年）。與前幾年相比，2015年不僅空氣地發射了Sky Muster、Inmarsat 5F2/5F3和中國通信技術試驗衛星一號共4顆全Ka波段通信衛星，而且還發射了6顆攜帶Ka波段有效載荷的多波段衛星。這6顆衛星都是Ka/Ku雙波段通信衛星，包括Direc TV15（28Ka/25Ku轉發器）、Thor7 （25Ka/11Ku）、Express AMU1（18Ka/52Ku）、Türksat 4B（12Ka/18Ku）、Telstar 12V（50Ku/Ka）和Arabsat 6B（27Ku/Ka）。這些衛星投入運行后，將為Ka波段寬帶通信和廣播電視在全球各地的進一步發展提供更多的優質衛星資源。

Ka波段衛星寬帶通信目前主要應用于固定/移動寬帶互聯網接入、區域間通信、直播電視和SNG業務。美國現擁有Spaceway1/2和Direc TV 10/11/12/14/15多顆Ka波段電視直播衛星。而全球已投入商用的K a波段寬帶通信衛星包括美國ViaSat1、Spaceway3和EchoStar17，法國Eutelsat Ka-Sat 9A，英國Hylas1/2以及阿聯酋Yahsat等。在衛星移動通信領域，由英國Inmarsat公司運營、由3顆Ka波段寬帶移動通信衛星Inmarsat 5F1/5F2/5F3構建的世界上首個Ka波段全球寬帶移動衛星網絡Global Xpress已于2015年12月底開始全球商業服務。

選擇全電力及電力/化學混合推進系統

配置電力推進系統的通信衛星不使用或只使用部分化學燃料，從而可大大減輕發射重量（化學燃料約占衛星重量的一半），增加有效載荷的容量，降低衛星發射成本和縮短建造周期。不過，采用等離子體全電力推進系統新技術的通信衛星升空后從地球同步轉移軌道提升和部署到最終的地球同步軌道一般需6～8個月，而傳統的化學推進系統衛星通常只需一周左右時間。例如，由俄羅斯ISS Reshetnev公司建造的Express AM6衛星是一顆全電力推進系統衛星，發射于2014年10月21日，直到2015年7月初才在53°E軌位投入商用。由美國波音衛星系統公司建造的ABS 3A/Eutelsat115 WestB衛星發射于2015年3月2日，分別于當年8月底和11月才在3°W/114.9°W軌位開始商業服務。

目前俄羅斯及歐美主要的衛星制造商都具有研制全電力推進系統衛星的能力，并獲得此類通信衛星的訂單。例如，2015年2月，歐洲空客集團旗下的ADS公司（原名Astrium）和波音公司分別獲得全球排名第二的衛星運營商SES公司兩顆全電力推進系統衛星SES 14/15的訂單，香港ABS公司也于同年6月向波音公司訂購該公司第3顆全電力推進系統衛星ABS8（116°E）。這3顆衛星都預計在2017年發射。而波音公司建造的ABS 2A和Eutelsat 117 West A全電力推進系統衛星預計2016年3月發射升空。此外，由ADS公司建造的兩顆全電力推進系統衛星Eutelsat 172B（1712°E） 和SES12（95°E）預計2017年發射。

為縮短全電力推進系統通信衛星抵達地球同步軌道的時間，歐美衛星制造商已推出電力/化學混合推進系統，為各地衛星運營商等客戶提供了新的選擇，讓他們權衡利弊，選擇采用全電力推進系統還是電力/化學混合推進系統。在這種混合系統中，化學推進系統用于衛星初始軌道提升和一些在軌調動，而離子電推進系統用于衛星在軌操縱控制。由波音和A D S公司建造的兩顆電力/化學推進系統衛星SES9（108.2°E）和SES10（167°W）將分別在2016年2月底和10月底發射。

通信衛星商業發射市場再現新格局

2015年全球商用同步通信衛星的22次發射分別由俄羅斯“質子-M”火箭（Protom-M）、歐洲阿麗亞娜五型火箭（Ariane 5ECA）、中國“長征三號乙”火箭（LM-3B）、美國“獵鷹九號”火箭（Falcon9）和阿特拉斯五型火箭（Atlas5）、日本H2A火箭承擔。其中，Proton-M火箭發射7次（7顆通信衛星），Ariane 5ECA火箭發射6次（10顆通信衛星），LM-3B火箭發射5次（5顆衛星），Falcon9火箭發射2次（3顆衛星），和Atlas5和H2A火箭各發射1次（各1顆衛星）。

分析家稱，盡管Proton-M火箭和Ariane5型火箭多年來一直是國際商業發射市場的兩種主流運載火箭，承擔世界上大多數商用同步通信衛星的發射服務，但隨著自2013年12月發射價格最具競爭力的美國Falcon9火箭正式進入國際商業發射市場以來不斷獲得商業通信衛星訂單，以及歐美以烏克蘭危機為借口自2014年以來對俄羅斯實施經濟制裁，致使Proton-M火箭2014年未能獲得國際衛星發射訂單，2015年也只獲得多項發射訂單，加上此前一直只發射政府機構和軍方衛星的日本H2A火箭于2015年11月成功發射加拿大通信衛星Telstar12V而進入國際商業發射市場，顯而易見，2016年以后國際商業發射市場將呈現新格局。

Proton-M 火箭

“質子”火箭是前蘇聯研制的運載火箭，首發于1965年7月。截至2015年底， 火箭已發射408次。Proton-M火箭是俄羅斯現役的重型運載火箭，其地球同步轉移軌道（GTO）運力為6～7噸。該型火箭多年來一直是世界上發射商用同步通信衛星次數最多的運載火箭，也是發射重型商業通信衛星的最佳選擇之一。比如，2011/2012年Proton-M火箭成功發射重達6740公斤的美國寬帶通信衛星ViaSat 1和重達6683公斤的電視直播衛星EchaStar16，2013/2015年又成功發射了3顆6噸級的英國寬帶移動通信衛星Inmarsat 5F1/5F2/5F3。由于2015年5月發射墨西哥衛星Mexsat1失敗，2015年Proton-M火箭僅發射7次，將I-5F2/5F3和Express AM7/AM8/AMU1等6顆通信衛星送入預定軌道。基于歐美的經濟制裁造成訂單減少，2016年該型火箭商業發射將減少，或僅為5～6次，發射的衛星包括法國Eutelsat9B（1月29日已成功發射）、美國Intelsat31和EchoStar21、亞洲九號（AsiaSat9）等。

作為使用已屆50年的老牌運載火箭，Proton火箭原設計存在某些缺陷，又基于近些年俄航天業工程管理和質量控制不達標，造成自2010年底以來Proton-M火箭多次發射失敗，導致不少訂單的通信衛星推遲發射，并影響了俄航天產業的聲譽。為振興航天業，俄已經完成其航天業體制改革和重組，現已成立俄航天國家集團公司，并完成其新一安加拉（Angara）系列運載火箭的研制，其中Angara1輕型火箭和Angara A5.1L重型火箭已于2014年完成首飛測試。俄計劃其安加拉火箭在2020年投入使用，以取代Proton-M等老牌火箭。據稱，Angara A5/A7火箭GTO運力達5.4/7.6噸。

Ariane5型火箭

歐洲Ariane 5型火箭GTO運力達10噸，是目前世界上運載能力最大的火箭，常用于同時發射兩顆大中型同步軌道通信衛星或發射一顆重型衛星。截至2015年底，該型火箭自1996年首發以來發射了83次。2015年Ariane 5ECA火箭發射6次，將Direc TV15、Thor7、StarOne C4、Sky Muster等10顆衛星送入預定軌道。2016年Ariane 5型火箭計劃發射8次，發射的商用同步通信衛星或將超過15顆，包括美國Intelsat 29e（1月27日已成功發射）和EchaStar18、巴西StarOne D1、日本JCSAT15 、印尼Telkom 3S等。為了與新入市的美國Falcon9火箭競爭，歐洲空間局正在研制新一代Ariane6型火箭。該型新火箭可提供3～6.5噸的GTO運力和使用的靈活型，而發射成本比A-5型火箭削減40～50%（約7000萬歐元），可用于發射大中型及小型衛星，并計劃從2021年開始商業發射。

Falcon 9火箭

由美國空間探索技術公司（SpaceX）研制的Falcon 9火箭是一種新型火箭，其GTO運力達4850公斤，而發射價格僅5650～7710萬美元。該型火箭一進入國際商業發射市場就得到眾多衛星運營商等客戶的青睞，獲得的衛星訂單不斷增加。自2013年12月首次實施商業發射以來，Falcon 9火箭至2015年底共發射6次，將SES8、Thaicom 6、AsiaSat8/6、ABS 3A等7顆衛星送入預定軌道。2016年該型火箭或將發射9次及10顆衛星，發射的衛星包括SES9/10、ABS 2A. Thaicom8 、日本JCSAT16、以色列Amos6等。

LM-3B火箭

LM-3B火箭是中國長征系列運載火箭中在役重型火箭，其GTO運力可達5.5噸。自1996年12月首次發射以來，至2015年底LM-3B火箭已發射34次，2015年下半年LM-3B火箭密集實施8次發射，其中5次發射將亞太九號（Apstar9）、老撾一號（LaoSat1）、中星2C/1C等5顆通信衛星送入預定軌道。2016年LM-3B火箭預計發射白俄羅斯Belintersat1、尼日利亞NigComSat2等通信衛星。其中Belintersat1衛星已于1月15日發射成功。B&P;