首次使用增强型卫星平台、给火箭“瘦身”，这颗卫星太酷了！

来源：中国科技新闻学会

7月9日20时11分，亚太6D通信卫星（以下简称“亚太6D卫星”）在西昌卫星发射中心由长征三号乙运载火箭（以下简称“火箭”）送入预定轨道，成功发射。这是我国继6月23日成功发射北斗三号工程最后一颗全球组网卫星后，时隔16天的又一次发射，也是长征系列运载火箭的第339次飞行。

图片来源：新华社 郭文彬摄

亚太6D卫星又名“深圳星”，是亚太卫星宽带通信（深圳）有限公司采购的一颗商业通信卫星，是一颗地球静止轨道高通量宽带通信卫星。该卫星由中国航天科技集团有限公司五院通信卫星事业部抓总研制，采用我国自主研发的新一代东方红四号增强型卫星公用平台（DFH-4E平台）（以下简称“DFH-4E平台”）建造，发射重量约5550公斤，在轨服务寿命15年，将在轨为机载、船载、车载等移动通信应用提供优质、高效、经济的卫星宽带通信服务，其在载荷重量、通信容量、设计复杂程度等方面，刷新了国内同类通信卫星的纪录。

亚太6D卫星主要面向亚太区域用户提供优质、高效、经济的全地域、全天候的卫星宽带通信服务，用以满足其海事通信、航空机载通信、陆地车载通信以及固定卫星宽带互联网接入等多种应用需求，将在商业通信、应急通信和公共通信方面发挥重要作用。

何为“高通量通信卫星”？

要知道什么是“高通量通信卫星”？首先先来了解什么是“高通量卫星”？

相比传统卫星，高通量卫星的带宽更高、速度更快、接收端更便携。

高通量通信卫星（HTS）则是指采用频率复用、多点波束等先进技术，实现比常规通信卫星高出数十倍通信容量的通信卫星。这种卫星能够让用户随时随地享受到方便快捷的卫星互联网传输服务，在网络覆盖延伸、骨干网络备份、边远地区覆盖、保障应急通信等方面发挥着不可替代的作用。

2017年，我国首颗高通量通信卫星中星16号成功发射，仅仅3年后，作为我国第11颗整星出口的商业通信卫星，亚太6D卫星就将我国高通量通信卫星技术提升到国际一流的水平。

性能达到国际先进水平

作为我国首个全球高通量宽带卫星系统的首发星，亚太6D卫星是我国目前通信容量最大、波束最多、输出功率最大、设计程度最复杂的民商用通信卫星，代表了我国高通量通信卫星研制能力达到国际先进水平。

图片来源：新华社 郭文彬摄

亚太6D卫星是我国首个Ku频段全球高通量宽带卫星通信系统的首发星，卫星采用Ku/Ka频段进行传输，通信总容量达到50Gbps，单波束容量可达1Gbps以上，可以为用户提供高质量的话音、数据通信服务，采用90个用户波束，实现可视范围下全球覆盖。

据亚太6D卫星总指挥/总设计师魏强介绍，经过近4年的技术攻关，航天科技五院先后攻克了Ku频段宽带MPA技术、轻量化的无法兰减高波导技术、新一代小型化轻量化变频器、高集成度的超大规模多波束阵列天线技术、太阳翼一维二次展开技术、国产LIPS200离子电推进高可靠长寿命技术、超大规模载荷的卫星构型布局设计技术、高度自主变轨和在轨位保技术等多项关键技术，实现了我国高通量通信卫星的技术突破。

亚太6D卫星设计异常复杂，配置多、切换多，为了保证卫星研制进度，提升测试效率，项目团队进行流程优化，通过力、热互换等流程优化，应用分合路测试组件及一体化大功率负载等先进测试设备，节省整星AIT时间，卫星从三舱对接到进驻发射场仅用了6个月，最终按时出厂、成功发射。

经过严苛的设计优化，亚太6D卫星大量应用小型化产品，贮箱和气瓶减重近20%，超小型化国产变频器减重30%，双频点信标机合二为一。通过各种创新优化，亚太6D卫星全面满足各项设计指标，其出色承载能力成为了我国通信卫星的新标杆。

首次使用增强型卫星平台

亚太6D卫星的成功发射，也是DFH-4E平台在国际商业航天舞台上的首次亮相。DFH-4E平台具有高承载、大功率、长寿命、高可靠性、更智能等优势，能够满足未来卫星通信应用需求，具有广阔的应用前景。

2010年，我国提出在东方红四号卫星平台基础上开展技术创新，全面提高我国通信卫星平台的国际竞争力。两年后，DFH-4E平台研制工作正式启动。

图片来源：五院通信卫星事业部微信公众号

有效载荷承载能力是衡量卫星平台能力的重要指标，使用DFH-4E平台研制的亚太6D卫星，其有效载荷重量达到981公斤，为使用普通东四平台研制的卫星的1.5倍，转发器设备数量达1200余台，为普通东四卫星的2至3倍，波导约1900根，是普通东四平台卫星的近6倍。

结合平台结构特点和卫星实际需求，项目团队创新提出“扩展通信舱”构型和“通信舱水平板”结构形式，并通过耦合热管设计，确保亚太6D卫星超大规模有效载荷既放得下、摆得好，又能散热快，不发烧。

通信卫星的服务寿命往往取决于推进剂。亚太6D卫星采用化学推进和电推进全配置，就像太空中的“油电混合动力汽车”，采用我国自主研制的长寿命、高可靠LIPS200离子电推进系统完成南北位置保持，全面满足其15年服务寿命的要求。电推进技术的使用，使DFH-4E平台卫星节省下大量的化学推进剂重量，从而提高有效载荷的重量上限，进一步提升卫星的应用价值。

供配电系统是卫星的“心脏”和“血液循环系统”，确保星上的设备能够有效运作。为了满足远高于DFH-4平台卫星的供配电需求，项目团队依托DFH-4E平台，为亚太6D卫星量身定制了“大功率供配电套装”。采用新一代14.4kW电源控制器、一维二次展开太阳翼、大功率太阳翼驱动机构等。通过这些创新应用，亚太6D卫星整星大功率需求得到有效满足，平台供电安全防护、电源系统在轨自主管理能力等均达到国际先进水平，即使到了卫星寿命末期，仍可提供13千瓦的功率。

作为DFH-4E平台的全配置首发星，亚太6D卫星对这一全新平台进行了全面验证，不断扩展和完善该平台的技术能力，将对该平台的推广使用起到很好的促进作用。

给火箭“减肥”

在此次发射项目中，亚太6D卫星重量为5550公斤，而长征三号乙运载火箭地球同步转移轨道运载能力为5500公斤，显然，卫星“超重”了50公斤。怎么办呢？很多人会说，那就让卫星“减肥”啊！

要知道，卫星的每一克都很重要，并不是说减就能减的。为此，研发团队决定让火箭“减肥”，在保证火箭性能的前提下，让火箭减轻自重，以此腾出运力来达到发射卫星的要求。

然而，给火箭“减肥”并不容易，比我们平时减肥难多了。为了让卫星这个“乘客”能够顺利“搭乘”火箭，设计人员专门对长征三号乙运载火箭进行了优化改进：拿掉一个补压气瓶、贮箱壁板变轻薄、减掉2层防晃板等。如此一来，火箭自身“瘦了”50公斤，它的运载能力就相应地提高了50公斤。

 图片来源：五院通信卫星事业部微信公众号

火箭“瘦身”并非一蹴而就，而是要经历三个步骤。

“瘦身”第一步：拿掉一个补压气瓶。

设计人员首先优化了火箭三级补压气瓶的材料和数量。据介绍，补压气瓶主要是在火箭发动机启动前，为贮箱进行补压。以前，火箭三级共有5个钛合金材质的气瓶，设计人员经过大量的数据分析、论证，在满足强度要求和使用需求的情况下，将5个气瓶减为4个气瓶。同时，在气瓶的材质上，使用复合材料代替钛合金材料。

这样一来，气瓶少了一个，补压气瓶的整体重量变小了，火箭一下子“瘦了”20公斤。

“瘦身”第二步：贮箱壁板变轻薄。

除了在补压气瓶上做文章，设计人员还优化了火箭的三级贮箱结构。三级贮箱的重量对火箭运载能力的影响为1:1，即贮箱重量减轻1公斤，火箭运载能力就能提高1公斤。在保证承载能力的前提下，设计人员为火箭贮箱选用了更轻薄的壁板，贮箱重量直降10公斤。

“瘦身”第三步：减掉2层防晃板。

防晃板的作用是抑制贮箱内推进剂晃动，其安装位置主要是根据火箭的发射轨道确定的，轨道不同，防晃板的安装位置也不同。在此次发射任务中，设计人员根据亚太6D卫星的实际轨道需求，将火箭液氢贮箱里的4层环形防晃板减少为2层，这让火箭又“瘦了”20公斤。

星辰大海，未来可期！

来源：科技创新与品牌杂志

责编：英子

审核：魏晓文