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卫星通信
2010/10/18 09:53

稳步发展中国通信卫星

卫星与网络  庞统

通信卫星一般需运行在36000千米的地球静止轨道上,所以对火箭和卫星的要求都很高,目前只有少数几个国家掌握了通信卫星的研制和发射技术,我国是其中之一,并在通信卫星研制领域先后迈出了三大步。

第一步 容量小作用大

1984年4月8日,我国首颗通信卫星东方红2号顺利升空,迈出了我国通信卫星的第一步。该星携带2台C频段转发器,使用全球波束的喇叭天线,可在每天24小时内进行全天候通信,包括电话、电视和广播等各项通信试验,并承担了部分国内通信任务,卫星实际工作寿命也大大超过了设计要求。它的发射成功,使我国成为世界上第5个独立研制、发射和运行地球静止轨道卫星的国家。

此后,我国又成功发射了1颗东方红2号和3颗东方红2号A实用通信卫星,它们都采用我国第一代地球静止轨道卫星平台——东方红2号,该卫星平台是小容量通信卫星平台,为自旋稳定方式。不过,东方红2号A卫星比东方红2号在设计上有较大改进,性能有较大提高。其星上通信转发器由2台增至4台(C频段),使电视转播能力由2个频道增至4个频道,电话传输能力由1000路增至3000路,设计寿命由3年增至4年半,卫星的等效辐射功率也提高了许多,使我国的卫星通信和电视转播跨入一个新阶段。

在广播电视方面,国产通信卫星传送了中央广播电台30路对外广播,中央电视台第一、二套节目,并向云贵、青藏、新疆地区转发中央台节目。

到1995年底,用国产卫星就开通了8000多条国内话路,以及石油、煤炭、水利、电力等部门十几个专用卫星通信网和数千个卫星甚小孔径天线终端站(VSAT)。

过去,由于信息不灵,调度迟缓,我国每天在途资金达500亿人民币。我国通信卫星的应用大大减少了在途资金,为银行平添250亿的活动资金。

虽然东方红2号A属于小容量通信卫星,但它曾一度使卫星通信转发器应用的国产化程度达到2/3。它们所载的转发器占当时国内使用的转发器总数的50%~55%,且全部超期服役,大大加速了我国通信事业的发展速度。

第二步 经考验用途广

研制中容量通信卫星东方红3号是我国通信卫星发展的第二步。1997年5月12日,首颗东方红3号通信卫星发射并运行成功,使我国通信卫星水平一下跨越了20年。该卫星载有24台C频段转发器,工作寿命达8年。与东方红2号A通信卫星相比,东方红3号通信卫星的转发器数量增加了5倍,设计寿命延长了1倍,从而大大缓解了我国卫星通信的紧张状况。东方红3号通信卫星采用了许多当时的新技术,例如,全三轴稳定技术、公用平台设计,等等。它的研制成功,标志着我国通信卫星技术跨上了一个新台阶。

东方红3号卫星也是我国第1颗面向全社会的商业卫星。星上24台C频段转发器全部投入使用,用于电视传输、电话、电报传真和数据传输等通信业务,其中22台用于电信部门的公众通信业务,1台用于临时性电视节目传送,另外1台一半用于临时性电视节目传送,一半用于甚小孔径终端通信。公众通信业务中包括3.5万条单向话路,主要用于23个省会的一级干线通信网,还用于新疆、内蒙古等边远地区及厦门、烟台等重要城市的干线网。临时性电视节目传送,包括甲A足球赛各比赛城市的实况互传、每年两会期间各电视台的新闻传送、重要体育转播、昆明世博会转播和新闻转发等。其使用效果较好,用户满意。

值得一提的是,这颗卫星所采用的平台是我国第二代地球静止轨道卫星平台——东方红3号卫星平台。该平台的有效载荷承载能力为220千克,可提供有效载荷功率达980瓦,设计寿命8年,是经过多次飞行考验的成熟中等容量地球静止轨道卫星平台,先后用于“中星”系列通信卫星、鑫诺3号通信卫星、天链1号中继卫星、“北斗”系列导航卫星和嫦娥1号月球探测卫星等。其中天链1号中继卫星的研制成功,不仅使我国航天测控网覆盖率大幅提升,由15%提高到50%左右,还增强了航天器测控及星地数据传输的实时性,这对降低航天器运行风险、提高地面测控指挥决策效率具有重要意义。东方红3号卫星平台的问世,实现了我国地球静止轨道通信卫星从自旋稳定型到三轴稳定型的飞跃,有效载荷能力明显提高。

现在,技术更先进的东方红3号A、3号B卫星平台也将闪亮登场,其有效载荷承载能力、功率、寿命等,均在东方红3号卫星平台基础上得到了较大提高。

第三步 新一代前景广

东方红4号卫星平台是我国第3代大型静止轨道卫星公用平台,具有输出功率大、承载能力强和服务寿命长等特点,卫星整体性能达到国际同类通信卫星的先进水平,使我国通信卫星技术发展迈出了第三步。该平台采用高效率的砷化镓太阳电池翼和氢镍蓄电池组;通过星上数据管理系统,可自动控制星上正常设备工作温度和进行蓄电池充放电管理;装载了V型动量轮控制系统和星上计算机,能提供更高的姿态和轨道控制精度。它的有效载荷承载能力为595千克,可提供有效载荷功率达8千瓦,设计寿命15年,可用于大容量通信卫星、直播卫星、中继卫星和移动通信卫星等。

目前,已先后研制并发射了3颗采用东方红4号平台的卫星,其中第3颗是委内瑞拉卫星1号通信卫星,它于2008年10月30日发射,设计寿命15年,装有14台C频段、12台Ku频段、2台Ka频段转发器,并载有4副通信天线,输出功率7.75千瓦。与前2颗采用东方红4号卫星平台的通信卫星相比,委内瑞拉卫星1号的主要技术状态变化有二:一是首次在我国研制的卫星上使用具有国际先进水平的C频段双栅天线;二是对太阳电池翼进行了重大技术改进。委内瑞拉已经架设了1580个接收该卫星信号的天线,其中1238个天线用于学校教育,88个用于边境地区的安全防卫和通讯,还有一部分用于亚马孙州、玻利瓦尔州和阿马库罗三角洲等偏远村镇的电话、互联网服务以及远程医疗等功用。委内瑞拉政府的目标是在5年时间内架设1.6万个接收该卫星信号的天线。

近年,我国又和巴基斯坦、老挝、玻利维亚等国签订了整星出口合同,所出口的通信卫星均采用东方红4号卫星平台,它们将大大改进这些国家的通信和广播服务。

目前,围绕高可靠、长寿命工作,正在进一步完善和提高东方红4号平台的各种性能,尽快形成基本型的定型工作,并在此基础上优化卫星性能,形成增强型等能够满足多种需求的东方红4号卫星平台型谱,以满足国际市场的多种需求。

关键时显身手

2008年5月12日,我国四川省汶川发生的7.8级强烈地震,造成地面通信设施全部损坏。另外,由于郊区道路、电力等基础设施严重受损,导致通信设施的抢修也遇到了巨大困难,因为道路都被拧成了麻花,车辆开不进去,紧急抢修难以有效进行,加上还老在下大雨。这时通信卫星终端立下了汗马功劳,它在第一时间里面把汶川当地灾情传递出来了,并在整个抗震救灾期间都起到了重要的通信保障作用,确保了灾区信息及时反馈,广泛用于救灾工作指挥、协调、组织。另外,通信卫星也以其全球联通、快速传输信息的优势,使遥感卫星用于灾害管理的能力进一步加强。

其实,早在1998年我国抗洪救灾中,通信卫星就发挥过重要作用,当时提出:“光纤不通微波通,微波不通短波通,短波不通卫星通。”结果,在通信设施严重受损的灾区,利用卫星通信系统及时把灾情向国家防总进行汇报。

在这次世博会上,中国航天科技集团公司所属中国卫星通信集团公司根据与上海东方传媒集团有限公司签署的《关于上海世博会卫星传输技术服务合作协议》,在上海世博会期间,为专门设立的国际广播电视中心提供从上海至亚洲、欧洲、美洲、非洲、中东的一站式卫星传输路由解决方案。世博会期间,世博园区各场馆经国际广播电视中心制作和传输的广播电视公共信号通过中星5B号通信卫星传输到用户指定地区,中国卫星通信集团公司为国内外广播电视媒体提供卫星通信传输服务。

未来星更灿烂

今后,我国还将研制更先进的东方红5号卫星平台,打造宽带多媒体通信卫星和S频段移动通信卫星等新型通信卫星。

东方红5号卫星平台是我国为了适应新一代大型静止轨道通信卫星和对地成像卫星等需求而研制的全新大型卫星平台,使用了多项新技术,如电推进技术、网络热管和展开式辐射器等散热技术、锂离子电池和三结砷化镓电池技术。东方红5号卫星平台的有效载荷承载能力为1200~1500千克, 可提供有效载荷功率达15~20千瓦。

宽带多媒体通信卫星系统是一个多业务支撑平台,可为用户提供语音、数据、图像、视频等多媒体业务服务,强大的星上基带处理和交换能力,保证了多业务综合、业务服务质量的实现。

移动通信卫星是近年来发展起来的一种新型实用卫星,可向各种用户,尤其是紧急救援的个人用户、车载、船载、机载等用户以及处于远离城市的海洋、沙漠、戈壁、高山等地区用户提供实时话音、数据等多种服务。

 

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