中国通信卫星“升级”路

　　曾经为了直播尼克松访华而专门租借外国通信卫星的中国，如何一步步赶上国际先进技术，并打开国际通信卫星商用市场的大门？

　　在中国通信卫星历史上，2016年是值得铭记的一年。

　　1月16日0时57分，白俄罗斯通信卫星从群山掩映下的西昌卫星发射中心拔地而起，刺破深空。这标志着中国航天迈出了开拓欧洲市场、服务世界航天的第一步。

　　对于一个发展中国家来说，走到打开欧洲市场这一步，颇为不易。

　　“买星”“造星”之争

　　1970年4月24日，“东方红一号”卫星顺利发射升空。

　　“东方红一号”的成功发射，使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。这为中国发展实用卫星奠定了基础。

　　就在“东方红一号”升空那年，已有发展实用卫星的呼声。

　　航天专家彭成荣回忆，早在1970年，以石油勘探企业为主的一些用户就迫切提出卫星通信的要求。由于卫星通信具备传播距离远，不受地形限制，可实现大面积广播，通信容量大，信息传输质量好，成本较低等特点，中国有关部门也提出发展卫星通信的要求，以期尽早解决边疆、海岛、山村、沙漠等地区的通讯问题。

　　1970年初，在调研国外通信卫星资料的基础上，中国空间技术研究院通信卫星研制队伍提出了通信卫星总体方案设想，并于同年11月召开了方案讨论会。

　　不过，由于运载火箭能力的限制和“文化大革命”的干扰，卫星通信工程进展十分缓慢。

　　两年后的1972年，美国总统尼克松访华，打破了新中国成立后中美相互隔绝的局面。当时，在周恩来的直接安排下，中方特意租用了一颗国际通信卫星，为随行的美国记者提供服务，使得美国本土观众目睹了这一历史性事件。

　　在此事过去后两年，1974年6月，中国空间技术研究院组织召开卫星方案可行性讨论会。

　　1975年3月31日，中央军委审议通过了国家计委、国防科委提出的《关于发展卫星通信问题的报告》，党中央和毛泽东主席很快批准了这个报告，代号“331工程”的中国通信卫星计划正式开始实施。

　　但在此之后，通信卫星研发也并非一帆风顺。1981年开始，一场“买星”还是“造星”的争论开始了。

　　“造星”派认为，中国在核心领域、战略产业方面应当坚持自主发展的道路，通信卫星关乎国家的经济命脉和空间安全，理应把“国产”作为首选。

　　“买星”派则认为，从价值规律出发，“租星”或“买星”来得快，还可能又好又便宜，因此当然是解决国内市场燃眉之急的捷径，毕竟，全世界有170多个国家和地区利用卫星通信，只有少数几个国家有自己的通信卫星。

　　双方争议持续几年，“官司”一直打到了国务院。1986年3月7日，国家电子振兴领导小组会议召开，会议决定，要依靠中国自己的力量研制新一代通信广播卫星。

　　这意味着，航天人必须在技术基础薄弱、设施条件差的情况下迈出一大步，赶上20世纪80年代通信卫星的国际水平。

　　在中国空间技术研究院各个研究室、车间里，研制工作紧张地开始了。

　　此后，用了8年时间，中国航天人解决了上百个技术难点，啃下了硬骨头课题11项，完成了卫星七大系统的研制工作、总装和发射前的各项检测和地面试验。如果把卫星总体设计部下发到各分系统的任务书摞在一起，相当于一堵2米多高的书墙。

　　上万公里外的“退烧”治疗

　　1983年8月，通信卫星工程的五大系统即运载火箭、通信卫星、发射场、测控通信及地面应用站已完成配套建设，基本具备了通信卫星发射试验的条件，完成总装测试的卫星和运载火箭也相继运抵西昌卫星发射中心。

　　1984年1月5日清晨，运输卫星的特种车稳稳地停靠在高高的发射塔架前，在发射人员的操作下，卫星被缓缓吊起，装配在运载火箭顶部。

　　1月26日16时15分，卫星完成了发射场的各项检测任务，发射倒计时程序进入5小时准备。

　　不料，发射人员按照测试规定对火箭进行第二次功能检查时，突然发现火箭稳定系统的一个信号超出正常值。这一异常发现打乱了正常程序，发射立即中止。

　　经判定，问题来自陀螺平台功能性故障。陀螺平台是火箭的心脏，发射指挥部决定更换陀螺平台，改日发射。

　　经过调试，1984年1月29日，第一枚长征三号运载火箭载着试验通信卫星从发射台上腾空而起，飞向太空。这是西昌卫星发射中心首次进行卫星发射。

　　但这颗卫星没有被送入预定轨道，无法正常工作。

　　西安卫星测控中心随即实施应急方案，决定在卫星运行第13圈时实施星上远地点发动机点火。经过短时间的精心准备，上述方案成功实施，卫星由近地轨道变为大椭圆轨道。尽管无法再作为近地同步卫星使用，但是卫星被挽回了。

　　1984年4月8日，第二枚长征三号运载火箭载着新的试验通信卫星再行组织发射。

　　正当这颗卫星进入地球准同步轨道向预定位置漂移的时候，西安卫星测控中心发现，装在卫星上的镉镍电池温度超过设计指标的上限值，并且还有继续上升的趋势。遥测数据显示，卫星的外壳和其他部分仪器的温度也偏高，如果控制不住，温度继续升高，刚刚发射成功的卫星可能报废。

　　一场上万公里外的远程“退烧”治疗立即展开。地面人员迅速实施技术操作，新指令发出后，卫星温度停止上升，然后一点一点地回落，蓄电池热失控问题被解决了。

　　西安卫星测控中心对卫星姿态再次调整后，验证了这一措施的正确性，保证了卫星定点和长期稳定运行，卫星终于化险为夷。

　　4月16日18时28分，卫星准确定点于东经125度赤道上空的地球静止轨道，中国拥有了自己的第一颗通信卫星。

　　至此，继美国、苏联、欧空局和日本之后，中国也掌握了研制和发射静止轨道卫星的技术。

　　“升级”的“东方红三号”

　　在“东方红二号”发射成功之后，1988年、1990年，中国还先后发射了两颗“东方红二号”甲通信卫星。这3颗卫星的在轨服务，大大改变了边远地区收视难、通信难的状况。

　　不过，设计寿命为4.5年的“东方红二号”，以及“东方红二号”甲通信卫星在几年后先后退役。

　　事实上，随着中国经济的发展，此前的“东方红二号”，其性能亦无法满足市场的需求。作为“继任者”的“东方红三号”，随后登上历史舞台。

　　“东方红三号”的发射也有不少坎坷。

　　1994年11月30日，“东方红三号”发射升空，但因为卫星推进系统燃料泄漏、推力下降，“东方红三号”未能在预定轨道定点，无法正确传输通信信号，从而成为了一颗“流星”。

　　两年后的1997年，第二颗“东方红三号”出厂了，大家习惯称它为东方红三号02星。

　　1997年5月12日零时17分，西昌卫星发射中心试验靶场上，准备就绪的东方红三号02星静静地安置在长征三号甲运载火箭顶端。

　　不久，随着发射指挥员一声令下，发射按钮被按下，“东方红三号”顺利升空。当天下午4时11分，星上远地点发动机进行了第一次点火，变轨成功。此后，再经过两次变轨，四天之后，卫星进入地球准同步轨道。

　　东方红三号通信卫星的研制和发射成功，标志着中国通信卫星技术跨上了一个新台阶。

　　首先，卫星功能更强。和只有4个C波段转发器，主要用于远距电视传输的“东方红二号”不同，“东方红三号”配置了24台C波段转发器，其功率也大大增加，其中6台中功率转发器用于传输电视，其余18台低功率转发器，主要用于电视传输、电话、电报、传真、广播和数据传输等业务。

　　其次，覆盖区域更广。“东方红三号”的主服务区覆盖了中国大陆、海南、台湾及近海岛屿的所有地区。

　　性能大大“升级”的“东方红三号”卫星，极大缓解了中国卫星通信的紧张状况。这颗卫星也是中国第一颗面向全社会的民用卫星，星载24路转发器全部投入使用。

　　值得提及的是，“东方红三号”为中国航天事业提供了一个高可靠的通信卫星平台。今天，利用该平台，中国航天人已经研制发射了数十颗通信卫星，北斗导航卫星、嫦娥一号和二号月球探测卫星等都是在东方红三号卫星公用平台基础上创新研制开发的。

　　“东四”打开国际市场大门

　　不过，东方红三号卫星只占有国内民用市场的一小部分，远不能满足卫星直播通信的业务需求。在其服役期间，20世纪90年代后期，正是中国市场经济迅速发展的阶段，中国对卫星通信的需求出现了一个高潮，国内卫星水平和运营规模已不能满足业务需求。国内相继成立卫星公司，购买外国通信卫星，经营卫星通信业务成为普遍现象。

　　而进入21世纪后，先期购买的卫星工作寿命相继将要结束，又一次面临新卫星接替的关键时期。

　　“东方红四号”在此时期应运而生。

　　要满足当时激增的市场需求，这意味着，“东四”要在“东三”的基础上，整体技术难度连上几个台阶。

　　输出功率、载重量、使用寿命是衡量一个卫星平台性能好坏的最为重要的三个指标。

　　“东四”平台研制团队毫不犹豫瞄准了1万瓦输出功率，600～800公斤有效载荷、15年设计寿命的国际先进水平。与之相比，东方红三号平台的输出功率只有1700瓦，有效载荷是200公斤，设计寿命为8年。

　　要做到这一点并不容易。

　　以一万瓦输出功率为例。如果继续保持“东三”平台40伏的电压，电流就会很大，这样一来，整个平台的发热量就会非常高。而如果提高电压，电流就会变小，发热量也会降低。但是，要提高电压，一方面对平台产品的选用标准更为苛刻，另外一方面，在空间环境下，高电压很容易使太阳能电池出现打火放电的现象。

　　面对这种情况，研制团队一方面组织研制生产适应高压、大电流工况的新器件，同时反复试验，比对不同电压下热耗和技术难度的利弊，摸索着最优值。从40伏到100伏，每一个电压值，就意味着研制团队要进行大量的试验和数据比对，经过数千次的反复试验，研制团队选中了与平台最为合适的电压值。接下来，经过大小近百次的模拟演练，团队最终敲定了采取变换传统太阳能电池板串行走线方式等方法，破解了大功率输电这个世界级难题。

　　“‘东四’平台具有长寿命、高可靠、大容量、大功率、高母线电压等技术特点，平台能力和整星技术指标已经达到国外同类卫星先进水平，其中在卫星姿态控制精度、电源母线特性、项目研制周期等方面已处于国际领先水平。”“东四”平台总设计师周志成告诉《瞭望东方周刊》。

　　凭借高性能的“东四”平台，中国航天不仅一举扭转了中国通信卫星长期依赖进口、受制于人的被动局面，更是开启了国际商业通信卫星市场大门。

　　自2004年尼星一号实现整星出口零的突破以来，“东四”平台成功进入了国际市场并逐步获得了市场和客户的认可，迄今为止已经取得了13个国外客户订单，客户遍及除北美外的所有地区，已完成委内瑞拉一号、尼日利亚IR、巴基斯坦IR、玻利维亚一号等8星的履约，2星正执行履约。

　　至今，“东四”依然是中国航天竞争国际商业卫星市场的主力平台，承担着中国航天每年出口2～3颗国际卫星，达到10%的国际市场占有率的重任。

　　而为了适应市场需要，“东四”S平台、“东四”增强型平台、东方红五号平台等相继问世，中国通信卫星平台的大家族正不断壮大。(本文部分内容参考王建蒙《奔月》一书)

　　《瞭望东方周刊》记者齐岳峰 芦垚/北京报道

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