東方紅衛星家族：櫛風沐雨 茁壯成長

文/ 紫曉

東方紅一號衛星發射成功后，隨著世界空間技術的快速發展和國民經濟建設的需要，中央做出了盡快研制“東方紅二號”地球靜止軌道試驗通信衛星，在試驗通信衛星的基礎上，研制實用性通信衛星，以改變我國通信技術落后的狀況的重大決定。剛剛完成東方紅一號衛星研制發射的中國空間技術研究院科技人員，在孫家棟、戚發軔、錢驥的組織領導下，啟步挺進36000公里太空的新長征，開始了研制東方紅通信衛星艱苦卓絕的戰斗。

“東方紅二號”：開辟中國衛星通信新時代

1984年1月29日，東方紅二號首發星在西昌衛星發射中心新建的工位上由新研制的長征三號運載火箭發射升空。遺憾的是由于火箭三子級二次點火失敗，使東方紅二號衛星停靠在一個無用的軌道上。盡管衛星發射失利，但是仍然完成了大量的技術試驗，這些試驗充分驗證了衛星方案的正確性。

在初戰失利的情況下，航天人沒有氣餒，他們擦干了淚水，又開始了新的戰斗。由于東方紅二號試驗通信衛星一次研制了兩顆，因此，時隔三個月后，1984年4月8日，第二顆東方紅二號試驗通信衛星升上了太空，16日18時27分57秒，衛星定點在東經125度赤道上空。廣袤的太空，終于有了中國第一顆靜止軌道通信衛星。

東方紅二號試驗通信衛星發射成功，實現了我國衛星通信事業劃時代的革命，使我國成為世界上第五個能夠發射靜止軌道通信衛星的國家之一，縮短了與世界上研制靜止軌道通信衛星國家技術水平上的差距。

衛星定點后，有關部門先后進行了20多天的通信信息傳輸試驗，試驗經過表明，衛星技術指標完全滿足設計要求。張愛萍利用衛星與新疆維吾爾自治區黨委書記王恩茂通了電話，國務院還在人民大會堂召開了隆重的慶祝大會，這些都極大地鼓舞了中國空間技術研究院向更高的目標攀登。

東方紅二號試驗通信衛星運行周期為24小時，軌道傾角為零度，在工作壽命期內，保持經度偏差和緯度偏差均不超過正負1度，衛星可轉發電視、廣播、電話、電報、數傳、傳真等各種模擬和數字通信信息。衛星選擇雙自旋穩定方式，選用全球覆蓋通信天線，轉發器采用中頻轉發式，以實現高增益放大；采用微波統一載波體制和綜合利用的無線電系統方案，以減少星上設備功耗、重量、體積和載波頻率，避免無線電干擾；采用備份設計，以提高可靠性和保證壽命。值得一提的是，這顆衛星設計壽命2年的衛星，實際工作壽命大大超過了設計要求。

1986年，我國發射成功東方紅二號實用通信衛星。東方紅二號實用通信衛星與試驗通信衛星相比，技術上有了適當的改進。衛星結構與試驗通信衛星相似，只是采用了覆蓋我國國內領土的窄波束拋物面天線，從而提高了波束的等效輻射功率，極大地提高了通信容量、通信地面站的信號強度和接受電視圖像的質量，其傳輸質量超過了當時我國租用的“國際通信衛星”。原來接收東方紅二號試驗通信衛星的電視圖像需要使用10米直徑的天線，而實用通信衛星只需要3米。

▲ 東方紅三號衛星

1988年3月后，我國連續發射成功3顆東方紅二號甲實用通信衛星。這些衛星采用了新的設計方案，性能不斷增強，壽命不斷延長，衛星轉發器由2個增加到4個，使電視轉播能力由2個頻道增加到4個，電話傳輸能力由1000路增加到3000路，設計壽命由3年增加到4年半，使中國衛星通信事業進入了一個新的階段。

同時，利用東方紅二號通信衛星平臺，我國先后研制了多顆“風云”系列靜止軌道氣象衛星。至今，我國風云二號氣象衛星仍然沿用該平臺，為我國的大氣環境和自然災害監測、氣候預報做出了巨大貢獻。

“東方紅三號”：打響“太空保衛戰”

20世紀80年代末，改革開放步步深入，引發了國內對通信衛星轉發器的更高需求，一時間，國外通信衛星制造商紛紛來中國“淘金”，一場“買星”還是“造星”的爭論在國內出現。在國外通信衛星紛紛搶占中國市場，中國通信衛星制造業面對生死存亡的嚴峻態勢下，中國航天人勇敢地踏上了通信衛星東方紅三號的方案論證和技術攻關之路，打造“爭氣星”，他們堅信，只有研制自己的通信衛星，才能擺脫受制于人的局面。

到底搞一個什么樣的衛星？在研制衛星方案階段，中國空間技術研究院的專家認為，如果我們按常規的衛星研制思路來走，就永遠落在世界水平后邊，只有跨過傳統的發展階段，才能迎頭趕上國際空間事業的腳步。要搞就不能走衛星研制的常規發展階段，要搞就要世界先進水平!因此，“東方紅三號”從20世紀60年代水平起步，瞄準當時的80年代的水平。

他們大膽提出了衛星攜帶24個C頻段通信轉發器，采用公用艙技術、全三軸穩定姿態控制和液體雙組元統一推進系統等國際上最先進的通信衛星技術，研制出一顆具有國際20世紀80年代水平的通信衛星，實現我國地球靜止軌道通信衛星研制技術的新跨越。這就是說，要用8年時間，使“東方紅三號”衛星從當時我國通信衛星只有國際上20世紀60年代的水平，一步跨入80年代。

中國空間技術的發展史不能不大書特書這一天——1997年5月12日，我國自行研制的新一代中容量通信衛星東方紅三號終于在西昌發射成功。5月20日15時01分，“東方紅三號”經過漫漫的征程，終于到達了它的“太空泊位”，成功地定點于東經125度赤道上空。茫茫太空，終于又有了一顆中國新星。中國通信衛星事業終于邁出了堅毅的第二步。

▲ 東方紅四號大容量通信衛星

▲ 東方紅四號平臺衛星在測試

東方紅三號通信廣播衛星的發射成功，無論對于我國的空間事業還是通信衛星產業，都是一個歷史性的勝利。首先，解了我國通信衛星市場的燃眉之急，極大地緩解了國內通信衛星轉發器短缺的矛盾，并占領了絕佳的太空軌道位置。其次，對于搶占我國通信衛星市場意義重大。第三，實現了我國通信衛星研制技術的大跨越。

“東方紅三號”實現了從“東方紅二號”攜帶四個通信轉發器，壽命四年半，到攜帶24個轉發器，壽命8年的大步跨越。同時，實現了我國地球靜止軌道衛星從自旋穩定型到三軸穩定型的飛躍，特別是衛星公用平臺設計思想的采用，使得衛星平臺在一定的質量和功耗范圍內，可適用于不同有效載荷的多類型衛星，大大拓寬了該衛星平臺的應用領域。

東方紅三號平臺是我國通信衛星功勛平臺。基于東方紅三號衛星平臺共成功發射了中星20號、22號通信衛星、北斗導航衛星、數據與中繼衛星、嫦娥月球探測衛星等30余顆各類衛星。

“東方紅四號”：打開國際市場大門

為適應國內外通信衛星市場持續發展的需要，縮短我國與現今航天國家在通信衛星領域的差距，中國空間技術研究院就開始進行大型靜止軌道通信廣播衛星“東方紅四號”公用平臺技術的研制開發工作。2001年1月，在完成前期技術攻關的基礎上，衛星方案通過評審，開始研制。

東方紅四號通信衛星是我國第三代通信廣播衛星，攜帶48個通信轉發器，壽命15年，有效載荷將以直播和通信為主。在進行關鍵技術攻關的同時，還采用成熟技術，實現技術創新，形成了我國新一代大容量、長壽命通信廣播衛星公用平臺。該平臺在設計思想上，堅持通用性、繼承性、擴展性、及時性和先進性的原則，平臺功能與當時國際上同類衛星先進平臺水平相當，適用于大容量通信廣播衛星、第二代直播衛星、移動通信衛星等地球靜止軌道衛星通信任務，可以在短期內形成小批量生產能力。

通天的路是不平坦的。2006年10月29日，東方紅四號平臺首星鑫諾二號衛星和2007年5月14日，尼日利亞衛星一號兩次發射失利后，中國航天人背負著巨大的壓力，繼續攻堅的戰斗。2008年10月30日，基于東方紅四號平臺的委內瑞拉衛星一號發射成功，2008年12月在軌交付。委內瑞拉通信衛星全面應用并驗證了東方紅四號衛星平臺及有效載荷技術，標志著我國通信衛星平臺能力得到了跨越式的提升。這顆衛星發射質量5050千克，輸出功率約8千瓦，設計壽命15年，有效載荷包含12臺Ku、14路C和2路Ka頻段轉發器，總體性能達到了同時期國際同類通信衛星的先進水平。

▲ 基于東方紅四號平臺研制的玻利維亞通信衛星

東方紅四號衛星平臺將通信衛星設計壽命從“東方紅三號”的8年，提高到15年，功率從1700瓦一下子提高到1萬瓦。載荷承載能力從230千克提高到600千克。

東方紅四號衛星平臺優異的性能得到了國際用戶的廣泛認可，自“委星一號”開始，我國打開了向世界出口衛星的通道，衛星技術不再為歐美壟斷。目前，中國航天已相繼參與了數十個國際商業通信衛星招投標項目的競爭，先后為尼日利亞、委內瑞拉、巴基斯坦、玻利維亞、白俄羅斯等國家研制了國際商業通信衛星，還簽訂了老撾、尼加拉瓜、剛果、亞太142E等10余個通信衛星研制商業合同。采用東方紅四號衛星平臺研制的在軌運行的民/商用通信衛星，覆蓋亞洲、非洲中西部及南部、南美洲，覆蓋全球約80%的陸地面積和90%以上的人口。

“東方紅五號”：著眼未來再發力

跟蹤前沿技術發展趨勢，在一些技術領域實現超越是東方紅衛星幾十年來跨越發展的必然選擇，更是中國航天強國建設的致勝法寶。著眼于未來發展的需要，2010年，可裝載100多路通信轉發器的東方紅五號平臺開始立項研制。

東方紅五號衛星平臺是為了適應下一代大型地球同步軌道通信衛星和對地觀測衛星等需求，而研制的新一代大型地球同步軌道桁架式超大型衛星平臺。該平臺使用了多項新技術，如電推進技術、網絡熱管和可展開式熱輻射器技術，二維二次展開半剛性太陽翼、全管理貯箱、新一代電源控制器技術、綜合電子技術等，具有“高承載、高功率、高散熱、高控制精度、長壽命、可擴展、多適應”等特點，分艙模塊化加桁架式主承力結構的設計理念，提高了多種載荷的適應性縮短研制周期，平臺能力和技術指標均處于國際先進水平。

與上一代東方紅四號通信衛星平臺不同的是，東方紅五號衛星平臺將由“東方紅四號”的5噸重量增加到7噸，結構也將由承力筒結構變為桁架結構，太陽能帆板也由雙側帆板，單側四塊增加到單側五塊，其帆板打開復雜性遠遠超過了東方紅四號衛星平臺，而且在首星“實踐18號”上采用霍爾推進電推發動機的驗證和量子通信的相關測試，另外包括激光通信及高達70兆比特每秒的帶寬也使東方紅五號成為通信衛星里的巨無霸，有效載荷將由“東方紅四號”的600—800多千克增加到1.5噸，該衛星平臺和美國的波音 BSS702和歐洲泰利斯SpaceBus4000平臺相當。

2017年7月2日，東方紅五號平臺衛星首星實踐18號衛星在海南文昌首次發射。遺憾的是由于長征五號運載火箭發射失利，衛星沒有進入軌道。

2018年無疑將是東方紅衛星發展具有劃時代意義的年份。按計劃，今年我國將用長征五號遙三火箭發射實踐20號衛星，而實踐20號是東方紅五號公用平臺研制的一顆試驗衛星，這次發射將對東方紅五號平臺的關鍵技術進行全面驗證。