風雨滄桑50年:中國衛(wèi)星通信的發(fā)展歷程(中)

小棗君注:上一篇文章(鏈接),我給大家介紹了1998年之前的中國衛(wèi)星通信史。今天這篇,我們繼續(xù)講后面的故事。
█?衛(wèi)星的五大分類
上一篇里,我們說到了東方紅從1號發(fā)展到3號,變成了通用衛(wèi)星平臺。
我們還提到,從90年代開始,國內(nèi)衛(wèi)星發(fā)展逐步加速,且開始走產(chǎn)業(yè)化的道路,成立了一些企業(yè)化運作的衛(wèi)星運營公司。
事實上,從那個時候開始,我們國家的衛(wèi)星發(fā)展戰(zhàn)略,就已經(jīng)逐漸變得清晰。除了通信衛(wèi)星之外,國家還根據(jù)衛(wèi)星的主要用途,設(shè)立了幾大衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展計劃。
衛(wèi)星的用途,到底包括哪些呢?
大致上,衛(wèi)星的功能,可以分為以下幾類:通信廣播、對地觀測、導(dǎo)航定位、科學實驗以及信號中繼。
我們前面提到的東方紅2號系列,東方紅3號系列(部分),以及鑫諾系列、亞太系列等,都是通信廣播衛(wèi)星,主要用于電視和廣播信號轉(zhuǎn)播,還有電話、電報、傳真以及數(shù)據(jù)信號傳輸。
以前,有一些家庭用戶會安裝“小鍋”,就是借助通信廣播衛(wèi)星觀看電視節(jié)目。

對地觀測,這個用途范圍就更廣了。我們常說的遙感衛(wèi)星,就屬于這個范疇。所謂“遙感”,就是遠距離地探測、感知。
除了遙感之外,氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、環(huán)境衛(wèi)星,也都屬于對地觀測衛(wèi)星類別。(有時候,“對地觀測衛(wèi)星”也會直接稱為遙感衛(wèi)星,將氣象衛(wèi)星等歸于遙感衛(wèi)星類。)

導(dǎo)航定位,這個大家應(yīng)該很熟悉。著名的GPS(美國)、伽利略(歐洲),還有我們國家的北斗,都屬于這個范疇,也叫GNSS(Global Navigation Satellite System,全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))。
(我之前專門介紹過:“北斗”背后的GNSS技術(shù),到底是個啥?)

科學實驗衛(wèi)星,我就不多介紹了,都是科學領(lǐng)域?qū)iT進行實驗的專業(yè)用途衛(wèi)星。
另一個大家容易忽視的衛(wèi)星類別,是中繼衛(wèi)星。
中繼衛(wèi)星,是專門中繼信號的。大家知道,地球是圓的,在不停地轉(zhuǎn)動。有時候你搞航空航天任務(wù)(例如登月、登火星、發(fā)射導(dǎo)彈),就存在信號被地球遮擋的可能。
中繼衛(wèi)星,就是將信號進行中繼轉(zhuǎn)發(fā),維持鏈路暢通。

我們國家的中繼衛(wèi)星,叫做天鏈一號,名字可以說是很貼切了。
小棗君把國內(nèi)這些類別的衛(wèi)星列了一個表,大家一看就能明白了,門類非常齊全:

如前文所說,上面這些重要的衛(wèi)星計劃,例如“北斗”、“天鏈”等,都是90年代末規(guī)劃,2000年后開始執(zhí)行的。
經(jīng)過多年的積累,這些衛(wèi)星系列目前已經(jīng)形成了龐大的規(guī)模,也為國計民生發(fā)揮著巨大的作用。

█?東方紅4號
我們繼續(xù)說回東方紅系列。
1998年,新的國防科工委成立。為了提升我國自主研發(fā)通信衛(wèi)星的市場競爭力,衛(wèi)星領(lǐng)域開始加緊了新一代大型靜止軌道衛(wèi)星公用平臺的論證工作,這就是——東方紅4號平臺(DFH-4,以下簡稱“東4平臺”)。

2001年10月,國家正式批準了東4平臺的立項。2002年1月,進入初樣研制階段。
2002年5月,“鑫諾二號”衛(wèi)星研制啟動。
按計劃,鑫諾二號衛(wèi)星是東4平臺的首發(fā)星。該星設(shè)計壽命15年,星上配置了22路Ku轉(zhuǎn)發(fā)器,載荷重量430Kg,整星重量5100Kg,整星功率7.6KW。
但是很遺憾,2006年10月,鑫諾二號發(fā)射失敗了,太陽帆板和天線都沒能成功展開。
不久后,2007年5月14日,中國給尼日利亞發(fā)射“尼日利亞通信衛(wèi)星1號”,也采用了東4平臺。
尼日利亞這個項目,是中國長城工業(yè)總公司在2004年通過國際公開競標獲得的第一個商業(yè)衛(wèi)星在軌交付項目,也是中國進軍國際衛(wèi)星市場簽訂的10大項目之一,意義重大。
最開始的時候,“尼日利亞通信衛(wèi)星1號”的發(fā)射是成功的,也交付給尼日利亞航天局了。沒想到,半年后,因為太陽帆板故障,電能耗盡,又失效了。
后來,2008年10月30日,我國成功發(fā)射了基于東4平臺的“委內(nèi)瑞拉通信衛(wèi)星1號”。2010年左右發(fā)射成功的鑫諾五號、六號,中星10號、巴基斯坦衛(wèi)星1R、尼日利亞衛(wèi)星1R等,都是基于東4平臺。
從技術(shù)性能的角度來看,東4平臺的能力還是很強的,基本上屬于國際先進水平。

東4平臺穩(wěn)定后,又開發(fā)了東4增強型平臺。東3也出了東3A和東3B兩個升級型。這些平臺,是2010年代國內(nèi)的主力公共衛(wèi)星平臺。
再補充說一下那個時期的產(chǎn)業(yè)。
2008年,衛(wèi)星通信行業(yè)再次發(fā)生了一些變化。
這一年,國內(nèi)電信業(yè)第三次重組。重組完成后,中國衛(wèi)通的基礎(chǔ)電信業(yè)務(wù)并入中國電信,其它業(yè)務(wù)并入了中國航天科技集團。

2009年,鑫諾衛(wèi)星通信公司整體并入中國衛(wèi)通。

變更之后,鑫諾衛(wèi)星改名編入了“中星”系列。

經(jīng)過那次重組,中國衛(wèi)通擁有的只剩下第二類基礎(chǔ)電信業(yè)務(wù)中的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器出租、出售業(yè)務(wù)等經(jīng)營許可,算是暫時離開了電信業(yè)。等到他們再次回歸,已經(jīng)是十年后了。
上一篇文章提到了亞太衛(wèi)星。
亞太衛(wèi)星早期都是用的國外平臺,后來逐漸采用了國產(chǎn)平臺,用的就是東4及東4增強型平臺。如下所示:

亞太衛(wèi)星是H股上市公司,股東是中國航天科技。中國衛(wèi)通2019年上市后,亞太衛(wèi)星是它的控股子公司。所以,亞太的衛(wèi)星也變成了中國衛(wèi)通的。這是后話。


█?東方紅5號
2017年7月2日19時23分,搭載著實踐十八號衛(wèi)星的長征五號遙二火箭(CZ-5/Y2),在中國文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空。
這個實踐十八號,基于的是中國新一代通信衛(wèi)星平臺——東方紅5號衛(wèi)星平臺(DFH-5,以下簡稱“東5平臺”)。

然后,和此前的東2、東3、東4一樣,東5的這顆首發(fā)星也不幸失敗了。
火箭飛行至252秒時,飛行狀態(tài)出現(xiàn)異常。飛行至346秒時,液氫液氧發(fā)動機故障,導(dǎo)致推力瞬時大幅下降,致使火箭無法達到預(yù)定飛行速度與高度。最終,火箭二級與衛(wèi)星在西太平洋墜海,發(fā)射任務(wù)失利。
經(jīng)過一番復(fù)盤和改進之后,2019年12月27日20時45分,搭載著實踐二十號衛(wèi)星的長征五號遙三火箭順利發(fā)射升空。
2020年1月5日,衛(wèi)星經(jīng)歷七次軌道機動后,在3.6萬公里高度的地球同步軌道成功定點。這意味著,東5平臺首次成功發(fā)射。

東5平臺可以說是中國的“希望之星”。它的發(fā)射重量10噸,可以承載有效載荷2噸,提供有效載荷功率22千瓦,設(shè)計壽命長達16年。
它采用了桁架式結(jié)構(gòu)、大功率供配電系統(tǒng)、先進綜合電子以及大推力多模式電推進等先進技術(shù),具有“高承載、高功率、高熱耗、高控制精度”的特點,技術(shù)指標國際領(lǐng)先。
未來幾年,東5平臺就是我們國家的主力公共衛(wèi)星平臺,將會參與國際商業(yè)衛(wèi)星的市場競爭。
最近十年以來,衛(wèi)星通信發(fā)展的一個重要方向,就是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。
究竟什么是衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)?什么是高通量衛(wèi)星?衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是如何發(fā)展起來的?國際國內(nèi)的衛(wèi)星競爭格局如何?
且看下篇:《風雨滄桑50年:中國衛(wèi)星通信的發(fā)展歷程(下)》(關(guān)于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的最強科普)
參考文獻:
1、《我國衛(wèi)星通信系統(tǒng)研制工作的歷史回顧》,魏學興;
2、《70年70人“話”通信 | 閔士權(quán):天上一顆星,人間幾十載》,閔士權(quán);
3、《中國衛(wèi)星通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》,賽迪智庫;
4、《衛(wèi)星通信 見證中美邦交正常化》,人民郵電報;
5、《中國衛(wèi)星事業(yè)發(fā)展史》,陳筠力;
6、《中國衛(wèi)星通信新紀元的開辟》,汪春霆;
7、《中國通信衛(wèi)星發(fā)展歷程》,B站,文曜星河;
8、《通天蓋地45年·中國衛(wèi)星通信事業(yè)發(fā)展的偉大征程》,郭浩然 張鈺偉 郭新哲 尹曙明;