東方紅三號：造國產“爭氣星”首創公用平臺

文 / 吳琳

如果說東方紅二號衛星使我國掌握了地球靜止軌道通信衛星技術，那么，東方紅三號這顆新一代通信衛星則讓中國實現了“趕上20世紀80年代通信衛星國際水平”的目標。

它是我國第一顆面向全社會的民用衛星，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，首創了衛星公用平臺設計思想。

東方紅三號公用衛星平臺除已應用于“中星”“天鏈”系列通信衛星外，還應用在北斗系列導航衛星和嫦娥月球探測器項目中。

不“買星”，要“造星”

從1981年開始，一場曠日持久、歷時5年的關于“買星”還是“造星”的爭論，在國內沸沸揚揚地展開了。

國家一些部門的負責人從價值規律出發，提出租用衛星或者購買衛星來得快還可能又好又便宜。但航天部門的專家們認為，中國在核心領域、戰略產業方面應當堅持自主發展的道路，通信衛星關乎國家的經濟命脈和空間安全，理應把“國產”作為國內用戶的首選，這是提升國家核心競爭力的需要，也是壯大空間技術隊伍、提高空間技術能力的需要。另外，中國一旦全面啟動“買星”項目，國產衛星的研制生產能力將遭遇空前打擊，通信衛星的市場乃至許多空間技術的發展機遇，將可能喪失殆盡。

但國家廣電部門還是派人出國考察，向美國、德國、法國公司招標，準備購買外星，理由是：國產東方紅二號通信衛星與國外通信衛星差距很大。

當時，東方紅二號的通信用C波段轉發器雖然已經由2個增加至4個，承擔了30路對外廣播，中央電視臺一、二套節目和8000多部衛星電話的傳輸任務，但是比起當時國外具有二三十個轉發器的先進衛星，性能確實遜色不少。

關鍵時刻，航天專家們挺身而出，懇請國家給中國航天人一個平臺、一次機會。1985年7月2日，航天部副部長孫家棟在“關于廣播衛星中外技術合作方案討論會”上明確提出：“要以我為主，盡快拿出通信衛星。”隨即向國家上報《我國已具備以我為主研制發射通信衛星的能力》的“請戰書”。

10月5日，國家科委主任宋健在航天部主持會議，討論“買星”還是“造星”的問題。兩方代表最終不歡而散，這場“通天”的“官司”打到了國務院。

1986年3月7日，國務院副總理李鵬主持召開國家電子振興領導小組會議，把“造星”和“買星”的兩份報告拿出來讓大家討論，意見仍然難以統一。最后，李鵬拍了板：要依靠中國自己的力量研制新一代通信廣播衛星！

3月31日，國務院下發文件，明確通信衛星要靠“中國造”。

終于揚眉吐氣

在“買星”還是“造星”大討論之后，廣電部門雖然同意使用國內自研衛星，但同時提出幾個要求：一是衛星的水平不能比國外低，二是價格要比從國外買便宜。

▲ 2019年，天鏈二號01星在西昌衛星發射中心由長征三號乙運載火箭送入太空

廣電部門曾計劃購買的外星是國際上最先進的——載有24個轉發器、采用三軸穩定技術、液體燃料雙組元推進系統、壽命在8年以上。而當時我國的衛星，轉發器只有2個，壽命3年，固體燃料推進，控制方式是相對容易的自旋穩定，容量上也小很多。也就是說，要想一步跨到世界先進水平，幾乎所有的關鍵技術都要從頭做起。這個難度在國外航天史上也是極其罕見的。

光陰似箭，幾年間，航天人日夜攻關，解決了上百個技術難點，啃下了硬骨頭課題10余項，如果把衛星總體設計部下發到各分系統的任務書摞在一起，可以搭一堵2米多高的書墻。

1994年11月30日凌晨1點03分，長征三號甲火箭一飛沖天，成功將東方紅三號衛星首星送入預定軌道。但情況不像人們期待的那么好。衛星在成功實施了第一次遠地點發動機點火之后，由于姿控推力器泄露，衛星姿態失控。之后，衛星試驗隊又進行了多次挽救，包括重新編程序，然后傳到星上去替代原來程序這樣的“大手術”。最后衛星雖到達3.6萬公里的地球同步軌道，但終因推進劑耗盡無法定點而宣告失敗。

1995年1月7日，新華社發了一條文字很少的消息——《推力器泄漏 燃料耗盡 東方紅三號衛星未能投入使用》。

禍不單行,中國航天在隨后幾次發射中也接連失利，三年之中四走麥城。國外通信衛星巨頭們趁機大肆“淘金”，無一例外地在北京設立了辦事處。

從技術上看，這段“黑色”歲月的連續失利有一定客觀性。20世紀80年代立項研制的各種型號，在技術上都上了一個很大的臺階，到了90年代，這些型號陸續進入飛行試驗階段，技術關鍵久攻不破，直接或間接地造成了型號試驗的早期失敗。同時，管理薄弱也是質量形勢嚴峻的一個不可忽視的因素。因此，航天部門采取了一系列特定的質量控制措施。其中，著名的“雙五條”航天歸零標準就出自這一時期。

一邊分析問題，一邊擦干淚水，頂住壓力，航天人繼續攻關。總結經驗教訓，模擬仿真試驗，徹底改進部件，進行全星熱試車考核……1997年，第二顆東方紅三號衛星出廠了。

5月12日夜，西昌衛星發射中心，準備就緒的東方紅三號02星在震天動地的巨吼聲中被穩穩地送入了太空。5月20日，衛星成功定點于東經125度赤道上空。

與“東方紅二號甲”相比，東方紅三號衛星的轉發器數量增加了6倍，設計壽命延長了2倍，不但緩解了中國衛星通信的緊張狀況，更使中國通信衛星水平一下子跨越了20年。

東方紅三號衛星的利用率非常高，24個轉發器全部投入使用。其中22個轉發器用于中央、各省市、邊遠地區一級干線的公眾通信業務，1個轉發器用于體育比賽轉播等臨時性電視節目傳送，另一個轉發器用于臨時性電視節目傳送和VSAT通信。當時觀眾每周看到的全國足球甲級聯賽就是利用這顆通信衛星轉播的。

東方紅三號衛星在保衛我國上空寶貴軌道位置上功不可沒，同時也帶動了我國電子、材料、機械和加工工藝等領域技術水平的提高。這一成功還表明我國已具備研制更為先進的大容量通信衛星的水平，衛星某些單項研制技術，已具備與國外競爭的能力。

“東方紅三號衛星的發射成功，標志著中國衛星研制開始真正進入國際衛星俱樂部。”美國一家報紙如此評論。

另外值得一提的是，我國開始有了衛星公用平臺的概念。

在這之前，衛星的各種分系統和載荷都是混裝在一起的。后來我國航天人借鑒國外先進經驗，將“東三”打造成“三居室”，分成服務艙、推進艙、通信艙。通信艙主要用來裝有效載荷，其余兩艙共同構成公用服務平臺。

公用平臺設計理念的首次應用使“東三”有了較大的適應性，在一定的重量和功耗范圍內可用于不同有效載荷的多種衛星，也使衛星的研制周期縮短，性價比提高。如今，“東四”“東五”等依然繼續沿用這種衛星平臺的設計理念，性能更加先進。

太空中的“高清視頻轉播車”

2013年6月20日上午10點，一堂來自太空的授課正在進行中。坐在教室內的中小學生瞪大了眼睛好奇地盯著電視機屏幕，屏幕上執行神舟十號飛船任務的女航天員王亞平，正在講授著太空物理課。真實、生動的內容不時讓學生們發出陣陣歡快的笑聲和嘖嘖的驚嘆聲。

直播畫面是用天鏈一號中繼衛星回傳到地面的。在40分鐘的授課時間里，飛船已走了半個地球，如果僅僅依靠地面站，最多只能傳輸7、8分鐘的數據，只有靠中繼衛星系統，才能實時且不中斷地傳輸聲音和圖像，而且畫面清晰穩定。

中繼衛星的全稱是跟蹤與數據中繼衛星，相當于一個天上的數據中轉站，可為衛星、飛船等航天器提供數據中繼和測控服務，能夠極大地提高各類衛星使用效益和應急能力，實現資源衛星、環境衛星等星上數據的實時下傳。

作為東方紅三號衛星平臺搭載的明星產品，天鏈衛星的應用價值非常大。

如果說過去的載人航天工程天地通信是“鄉間小路”，中繼衛星建立的“空—空—地”的傳輸鏈路就是“雙向高速公路”，可更快更高效地完成信息傳達，電子郵件、視頻通話等天地之間溝通交流的方式變得更加多樣化。

天鏈一號01星于2008年發射，以試驗星的身份為神舟七號飛船保駕護航，在飛船第一圈繞地飛行時，就實現了星上自動跟蹤。而當時美國人的中繼星只是實現了天線的程序跟蹤，需要先在地面設計好程序，上天后直接按照程序計算，還沒有實現星上自動跟蹤。

隨后，天鏈一號02星、03星分別于2011年、2012年發射成功，與天鏈一號01星組成三星系統，實現全軌道覆蓋，也使我國成為繼美國之后世界上第二個擁有全球組網中繼衛星系統的國家。

天鏈一號三星組網運行后，提供了優質而穩定的數據中繼服務。2016年1月9日，習近平總書記與在天宮二號空間實驗室內執行任務的兩位航天員通話，聲音清晰，傳輸順暢。

2016年11月22日，作為三星組網的備份星天鏈一號04星發射升空。

其實，“天鏈一號”的作用還有很多。例如，航天器在太空中出現故障，搶救時機一般都以秒計算，一旦錯過就可能造成無法挽回的損失。隨著我國在軌衛星數量的增多、應用范圍的不斷擴大，中繼衛星的使用將使航天器測控能力獲得極大的提升。“天鏈一號”可從資源衛星、環境衛星等衛星上獲取大量數據。而在此之前，只有在衛星經過地面站上空時，數據才能下傳，大批量數據下傳就要依靠地面站接力的方式。如果發生嚴重自然災害或不可抗拒因素，就會失掉觀測、收集及處置最佳時機。

為了給用戶提供優質的服務，適應未來太空探索的更多需求，性能更好、質量更高的第二代中繼衛星項目也在緊鑼密鼓地推進中。2019年，天鏈二號01星在西昌衛星發射中心由長征三號乙運載火箭送入太空，并成功進入地球同步軌道。

▲ 太空授課

▲ 習近平與航天員進行天地通話