發(fā)布時(shí)間：2020年5月14日
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孔曉燕 科技日?qǐng)?bào)記者 付毅飛
記者從中國(guó)航天科技集團(tuán)五院了解到，基于我國(guó)新一代大型公用平臺(tái)——東方紅五號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)研制的實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星，近日成功完成全部核心試驗(yàn)，充分驗(yàn)證了東方紅五號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)性能及其搭載的多項(xiàng)核心技術(shù)。
實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星由五院通信衛(wèi)星事業(yè)部抓總研制，于2019年12月27日從海南文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，2020年1月5日成功定點(diǎn)于地球同步軌道，開始進(jìn)行在軌測(cè)試。
據(jù)五院實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師李峰介紹，該衛(wèi)星共策劃在軌測(cè)試項(xiàng)目84項(xiàng)，目前重要的核心試驗(yàn)已經(jīng)完成，表現(xiàn)優(yōu)秀，符合設(shè)計(jì)預(yù)期。
激光通信技術(shù)創(chuàng)最高傳輸速率
超高速激光通信技術(shù)是實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星驗(yàn)證的一項(xiàng)重要“科目”。
空間激光通信具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、抗電磁干擾能力強(qiáng)和安全保密性能好的顯著優(yōu)點(diǎn)，且由于激光通信的波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)微波通信的波長(zhǎng)，有助于滿足空間高速通信終端設(shè)備小型化、輕量化、低功耗的應(yīng)用要求。
據(jù)五院實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星設(shè)計(jì)師王緬介紹，2017年我國(guó)對(duì)5Gbps激光通信技術(shù)進(jìn)行了在軌驗(yàn)證，達(dá)到了當(dāng)時(shí)全球最高速率。而實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星則將這一速率提升了一倍，達(dá)到10Gbps，刷新了全球在軌驗(yàn)證得到的最高傳輸速率。
這為我國(guó)未來(lái)空間高速信息通信網(wǎng)絡(luò)等空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
電推進(jìn)技術(shù)攻克世界級(jí)難題
作為新技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星，實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星還驗(yàn)證了我國(guó)最先進(jìn)的電推進(jìn)技術(shù)。
對(duì)于高軌通信衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，為保持固定的服務(wù)區(qū)域，衛(wèi)星定點(diǎn)的軌道位置通常是不變的。而要保持固定軌位，衛(wèi)星需要定期用推力器進(jìn)行定點(diǎn)軌道位置保持。
以往國(guó)內(nèi)通信衛(wèi)星配置的推力器，都采用化學(xué)燃料作為推進(jìn)劑。高軌長(zhǎng)壽命衛(wèi)星發(fā)射時(shí)所需攜帶的化學(xué)推進(jìn)劑，幾乎達(dá)到了發(fā)射重量的一半。在衛(wèi)星發(fā)射重量一定的情況下，推進(jìn)劑重量越大，意味著衛(wèi)星能夠承載的有效載荷就越少，能提供的服務(wù)也隨之減少。
電推進(jìn)技術(shù)可以有效解決這個(gè)問題。該技術(shù)將巨量化學(xué)燃料用特殊氣體——“氙氣”替換，通過將氙氣電離，并在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生高速離子流形成推力，其效率達(dá)到傳統(tǒng)化學(xué)推進(jìn)技術(shù)的十倍左右。這意味著只需要傳統(tǒng)化學(xué)推進(jìn)劑的十分之一重量，就可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的軌道位置保持，從而大幅提升衛(wèi)星有效載荷的攜帶量。
實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星電推進(jìn)負(fù)責(zé)人耿海介紹，該衛(wèi)星首次采用了LIPS-300電推進(jìn)系統(tǒng)，其具有三擋工作模式，如同汽車變速箱，每擋輸出的動(dòng)力不同，這樣就可以更好的滿足衛(wèi)星變軌、軌道位置保持和動(dòng)量輪卸載等多任務(wù)需求。
據(jù)介紹，電推進(jìn)系統(tǒng)對(duì)于材料的選擇，以及在真空環(huán)境中解決高壓加電等問題，都是世界級(jí)難題。此次該技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面驗(yàn)證，不僅未來(lái)有望廣泛應(yīng)用于通信、遙感衛(wèi)星，對(duì)于深空探測(cè)等領(lǐng)域發(fā)展也將起到重要作用。
開辟高通量衛(wèi)星應(yīng)用新領(lǐng)域
隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的增加，用戶對(duì)于大容量通信衛(wèi)星的需求越來(lái)越迫切。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(zhuǎn)發(fā)器、跳波束轉(zhuǎn)發(fā)器等技術(shù)，此次也在實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星上成功驗(yàn)證。
“提高衛(wèi)星通信容量主要手段之一在于提高可用頻段帶寬。”李峰說(shuō)，如果把靜止軌道比作太空中的一條公路，那么這條路是目前太空里所有公路中最為擁擠的。使用Q/V頻段，相當(dāng)于把這條公路拓寬了4至5倍，將大大緩解目前各國(guó)對(duì)靜止軌道頻率激烈競(jìng)爭(zhēng)的局面。
與2017年發(fā)射的高通量衛(wèi)星中星16號(hào)相比，實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星的Q/V頻率帶寬達(dá)到了5G赫茲，提高了近3G赫茲，能夠?yàn)橛脩籼峁└囝l率資源。
李峰介紹，作為未來(lái)高通量通信衛(wèi)星使用的主要頻段，Q/V頻段是將來(lái)研制1Tbps及以上超大容量通信衛(wèi)星主要使用的頻段。該技術(shù)驗(yàn)證成功，不僅積累了更多工程經(jīng)驗(yàn)和在軌應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，也開辟了Q/V頻段在高通量衛(wèi)星應(yīng)用上的新領(lǐng)域。
實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星還搭載了全球領(lǐng)先的跳波束技術(shù)，這是該技術(shù)國(guó)內(nèi)首次在軌應(yīng)用。該技術(shù)是靈活載荷的代表技術(shù)之一，可以適應(yīng)業(yè)務(wù)分布的空間不均勻性和時(shí)變性。此次在軌驗(yàn)證成功，將大幅提升我國(guó)在該領(lǐng)域的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
此外，實(shí)踐二十號(hào)衛(wèi)星搭載的多種基礎(chǔ)性電子器件、新材料、新型單機(jī)，均順利開展在軌試驗(yàn)驗(yàn)證，將有效推動(dòng)我國(guó)多個(gè)航天領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展。后續(xù)該衛(wèi)星將在邊試驗(yàn)邊服務(wù)模式下，開展長(zhǎng)期在軌驗(yàn)證工作。
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