實踐二十號衛星上的“黑科技”

實踐二十號衛星（莊茜倩 攝）

2019年12月27日，長征五號遙三運載火箭在中國文昌航天發射場點火升空，2000多秒后，與實踐二十號衛星成功分離，將衛星送入預定軌道，任務取得圓滿成功，這是長征系列運載火箭第323次發射。

“實踐二十號衛星重達8噸，是目前世界上最重的通信衛星，也是我國研制的發射重量最重的衛星，還是目前中國技術含金量最高的衛星。” 中國航天科技集團公司五院總工程師、實踐二十號衛星總指揮、東方紅五號衛星公用平臺總指揮周志成院士表示。

實踐二十號衛星是由中國航天科技集團公司五院抓總研制的東方紅五號衛星公用平臺首飛試驗星，將對我國自主研發的新一代大型地球同步軌道衛星平臺——東方紅五號衛星公用平臺進行全面在軌驗證，對提升新技術成熟度、促進新技術應用、進一步推動我國航天技術發展具有重要意義。

作為基于東方紅五號衛星平臺研制的一顆試驗衛星，實踐二十號衛星研制過程中采用的眾多“黑科技”，也賦予了它一身可滿足未來20年的大容量衛星應用需求的真功夫。

國內展開面積最大、翼展最長的太陽翼

很多人都把太陽翼比作衛星的“翅膀”，不過它的作用可不是用來飛行，而是為衛星提供能源。

實踐二十號衛星身軀龐大，它的“翅膀”是我國迄今為止面積最大、翼展最長、展開方式最復雜的太陽翼，雙翼展開比波音737飛機的翼展還要寬10米。盡管這雙“翅膀”十分巨大，但是卻“身輕如燕”。

太陽翼面積的大大增加，就能帶來源源不斷的超強電流供給，讓實踐二十號衛星始終擁有充沛體力，為更多的小伙伴提供廣播電視服務、移動通信服務等。

“小關節”力氣大、“大心臟”品質高

實踐二十號衛星巨大的太陽翼雖然不能像翅膀一樣上下揮舞，但是能夠低速轉動，保證始終朝向太陽，從而最大限度地獲取太陽能。而帶動太陽翼轉動的是一個“小關節”——太陽翼驅動機構。

別看太陽翼驅動機構個頭嬌小，卻是一個耐冷耐熱耐沖擊的“大力士”，它能輕輕松松承受巨型太陽翼展開帶來的沖擊載荷，驅動百來斤的質量轉動也不在話下。

實踐二十號衛星巨大的太陽翼能夠提供超強電流。如何讓這些電流既不過大也不過小，而且能聽話地流到衛星每一個角落，維持衛星的健康運轉呢？為此，研制人員為衛星配備了一顆“大心臟”——國內功率最大的電源控制器。

工作中的科研人員（莊茜倩 攝 ）

與第一代電源控制器相比，它在功率增大3倍以上、功率密度提升2.5倍的情況下，重量卻只增加了40%。

在天地間架起信息傳輸高速公路

隨著衛星互聯網業務的增加，用戶對大容量通信衛星的需求越來越迫切。實踐二十號衛星搭載的由中國航天科技集團公司五院研制的甚高通量通信載荷，涵蓋了Q/V頻段載荷、寬帶柔性轉發器等。

“提高衛星通信容量主要手段在于提高可用頻段帶寬。如果把靜止軌道比作太空中的一條高速公路，那么這條高速公路是所有太空高速公路上最為擁擠的。而使用Q/V頻段相當于把這條高速公路拓寬了4~5倍。”中國航天科技集團公司五院實踐二十號衛星總設計師李峰說。

激光高速通信從夢想照進現實

激光通信是天基信息網上的骨干節點及導航衛星組網運行的重要手段，近年來一直是航天領域研究的一個熱點問題。

實踐二十號衛星搭載了中國航天科技集團公司五院研制的激光終端，將實現在軌的星地通信，通過雙通道信號傳輸，可以實現10G左右的通信容量，相比于傳統的微波通信，實現了指數級的增長。

相比于目前在軌應用的單一體制的激光終端，實踐二十號衛星搭載了3種體制的激光終端，將進行長期的星地通信驗證，為后續不同體制的激光終端的研制積累大量的在軌數據，為這項“黑科技”在空間站等未來航天器上的應用奠定基礎。

“混合推進”讓衛星飛行更穩定、更精準

隨著科技進步和對環保的重視，很多人在買汽車時都喜歡選購油電混合動力汽車，兼具汽油發動機和電池發動機的雙重優勢。實踐二十號衛星采用的正是這樣一套混合推進系統，由化學推進和電推進提供混合動力，相當于衛星里的 “油電混動汽車”。

化學推進力量大、效率低，適合快速變軌和調整衛星姿態，盡快將衛星送入既定工作軌道；電推進力量小，但推力精度高、效率高，適合在軌長期精確軌道調整。實踐二十號衛星的化學推進系統使用了最新的板式貯箱、超聲波流量計、高精度壓力傳感器和熱容法等產品和技術，實現了對燃料的精確測量和管理，確保一滴推進劑都不浪費。

“降溫神器”——可展開式熱輻射器

實踐二十號衛星尺寸大、體積大、重量大、功耗大，產生的熱量多，如果不及時散熱，就可能“上火”，造成各種設備失效從而無法正常工作。怎么辦？研制人員為它準備了一個“降溫神器”——基于單相流體回路的可展開式熱輻射器。

這個“神器”在長征五號遙三運載火箭發射時，緊緊收攏在衛星內壁上，一旦衛星準確入軌，它就會自動解鎖并向外展開。專家介紹：“形象地說，就像小狗熱了吐舌頭一樣，這扇特殊的窗戶就相當于衛星的舌頭。”

此次隨實踐二十號衛星搭載飛行成功，證明了這個“神器”能夠有效解決航天器功耗增大和散熱面積不足的矛盾，為我國未來萬瓦級衛星平臺的研制提供了有力的支撐。