通信卫星：让“不在服务区”成为历史

文/李嵩

近日，据新华社报道，经过近两年的努力，中国自主研制的移动通信卫星——天通一号01星卫星电话正式面向民营市场放号，使我国进入到卫星移动通信的“手机时代”，填补了国内自主移动通信系统的空白，打破了依赖国外卫星移动通信服务的现状，使“不在服务区”成为历史。

▲基于东方红三号B平台研制的实践十三号（中星十六号）卫星

▲“天通一号01星”是我国首颗移动通信卫星

▲东方红二号通信卫星

“311”工程开启发展之路

中国对于卫星通信的规划始于上世纪60年代。1967年6月，中央下达了“东方红二号”静止轨道卫星通信工程的研制任务，目的在于研制一种试验性卫星通信系统，解决发展国家卫星通信体制和与之相关的技术问题。1975年3月31日，中央讨论通过了《发展我国卫星通信问题的报告》，“331”卫星通信工程正式列为国家计划。

1984年1月29日，我国首颗同步轨道试验通信卫星东方红二号A星发射升空，由于火箭出现故障，卫星未能进入预定轨道。同年4月16日，东方红二号B星升空8天后成功定点于东经125°的地球同步轨道上，使我国正式成为世界上第五个可以独立发射地球同步轨道通信卫星的国家。该卫星采用自旋稳定，重433千克，携带两个C频段转发器和全球波束喇叭天线，设计寿命3年。

通过在轨测试合格后，当时的广播电影电视部使用B星的A转发器向乌鲁木齐、拉萨和昆明进行了电视节目的广播传送，图像、声音和色彩均达到设计要求。当时的水电部通过B转发器开通了多条长途数字电话，解决了电力调度困难问题。新华社、国家地震局也都通过B星开通了长途数字电话。

1985年，中国广播通信卫星公司成立，标志我国卫星通信正式进入商业运营阶段。1986年2月1日，东方红二号C星发射成功，这是我国首颗实用型通信卫星，主要用于通信广播和电视传输，并于1987年10月开始传送中央电视台30路对外广播。相比于B星的全球波束喇叭天线，C星使用的是国内点波束抛物面天线，波束等效全向辐射功率更高，地球站信号强度明显提高，接受的电视图像质量大为改善，通信容量和质量也大大提升。

在“东方红二号”基础上研制的东方红二号甲通信卫星将转发器数量由2台增加到4台，电视转播和电话传输能力增加一倍，设计寿命从3年增至4年半。从1988年到1990年，3颗东方红二号甲通信卫星先后发射入轨并投入使用，我国的卫星通信和电视转播事业开始进入新的发展阶段，极大地缓解了边远地区收视难、通信难的困境，石油、煤炭、水利、电力等重要民生部门的十几个专用卫星通信网开始组建起来。

国际合作加快追赶步伐

上世纪80年代初，我国通过国际合作引进、消化、吸收，实现了国产化以及中外合资生产相结合，我国卫星通信技术进步迅速。1986年，我国第二代通信卫星“东方红三号”开始论证，指标要求对标当时国际先进水平。该卫星采用全三轴姿态稳定、双组元统一推进系统、碳纤维复合材料结构、频率复用双栅赋形波束天线等当时世界主流的卫星技术。

东方红三号通信卫星重量超过2吨，有效载荷超过200千克，装载的转发器数量达到24个，均为C波段，设计寿命8年，相比上一代的东方红二号甲通信卫星，在性能上实现了大幅提升。

首颗东方红三号通信卫星于1994年11月30日发射升空。1997年5月20日，第二颗东方红三号卫星成功定点于东经125°的赤道上空，成为我国第一颗面向全社会开放的商业卫星，极大地缓解了当时国内卫星通信紧张的状况。

虽然，历经10年的研制周期使东方红三号卫星投入使用时的整体技术水平再次落后于世界先进水平，但在理论研究和工程应用方面极大地拉近了与世界先进水平的距离。

东方红三号卫星的平台采用了分舱设计，既可适应一定质量和功耗范围内不同有效载荷的多种卫星要求，也缩短了研制周期，在后来不仅发展出了“中星”系列通信卫星和鑫诺三号通信卫星，还研制出了天链一号数据中继卫星、北斗导航卫星和“嫦娥一号”“嫦娥二号”探月卫星。

总之，作为东方红三号卫星平台改进和升级版本的A平台和B平台集成了更多先进技术，成为我国中型地球同步轨道卫星平台的主力军。

自主创新开启国际市场

为顺应通信卫星高可靠、长寿命、大容量的发展趋势，我国在上世纪90年代后期重点开展了东方红四号大型通用型卫星平台的预研工作，取得了包括大型中心承力筒结构、星上综合数据管理技术、卫星电源及控制技术、大容量贮箱技术、大型卫星机械太阳电池翼及二次展开机构等多项关键技术的突破，并于2002年正式开始型号研制。

东方红四号卫星平台以通用性、继承性、扩展性和先进性为设计原则，有效载荷由东方红三号卫星平台的200千克提升到了600千克，设计寿命从8年增加到15年，卫星重量从2.3吨增加到5吨，具备携带38台C频段发射器和16台Ku频段转发器的能力，再次实现了跨越式发展。

2006年10月29日，首颗采用“东方红四号卫星平台”的鑫诺二号通信卫星由长征三号乙运载火箭发射成功。该卫星设计功率达到10千瓦，装载22台大功率Ku频段转发器和5副天线，开创了我国自研通信卫星使用Ku频段转发器的先河。

2007年5月4日，基于“东方红四号卫星平台”研制的尼日利亚通信卫星一号发射成功，并于当年7月6日正式交付用户使用，这是我国首次以火箭、卫星及发射支持的整体方式向国际客户提供商业卫星服务，标志着我国正式打入国际商业卫星发射市场。

此后，同样采用“东方红四号卫星平台”的“委内瑞拉一号”“巴基斯坦一号R”“老挝一号”“玻利维亚通信卫星”“亚太九号”“白俄罗斯一号”等通信卫星相继在轨交付用户，南美、东南亚、东欧的商业卫星市场大门相继被我国打开。

为增强卫星产品的国际竞争力，“东方红四号卫星平台”仍在持续改进，通过采用电推进、大功率供配电、多层通信舱、大承载结构、通信舱高效热控、双天线重叠压紧和展开等多项新技术，进一步提升综合能力和国际竞争力。

广阔市场带动蓬勃发展

伴随国内信息化交互需求的日益旺盛，以及宽带多媒体业务与个人移动通信业务兴起，2007年国家发改委、国防科工委下发了《关于促进卫星应用产业发展的若干意见》。

文件中明确了“进一步提高国产通信卫星在容量、寿命、精度、安全和可靠性等方面的性能，积极发展新型移动通信、宽带接入、移动多媒体广播、卫星直播等业务卫星”的我国新一代通信卫星的发展要求。同期，移动多媒体卫星、宽带多媒体通信卫星等预研论证项目先后启动。

2016年8月6日，我国卫星移动通信系统的首颗卫星天通一号01星成功发射并顺利入轨，填补了我国自主卫星移动通信服务的空白。该卫星移动通信系统可以为车辆、飞机、船舶和个人等移动用户提供语音、数据等通信服务。

天通一号01星基于“东方红四号卫星平台”研制而来，通过采用单机继承设计和混合集成电路等技术，有效地提高了卫星效能。通过低无源互调技术等多项关键技术攻关，卫星的整体技术指标和能力水平达到了国际上第三代移动通信卫星水平。随着近期配套卫星手机问世，以及专用号段开始放号，我国正式进入了卫星移动通信的“手机时代”，“不在服务区”将彻底成为历史。

2017年4月12日，我国首颗高通量通信卫星“实践十三号”成功发射。“实践十三号”完成试验验证后，纳入中星卫星系列，并命名为中星十六号卫星，使我国成为继美国、欧空局等少数发达国家和组织后掌握Ka频段宽带通信技术的国家，可为我国通信设施不发达地区的用户提供优良宽带服务，促进宽带卫星通信在高铁、船舶、飞机等移动载体以及企业联网、应急通信等领域的应用。

经过40多年发展，我国已发展出了完备的基于同步轨道的东方红二号小卫星平台、东方红三号中型卫星平台和东方红四号大型卫星平台，超大型的东方红五号通用型平台已在2017年具备整星在轨测试能力。

目前，我国通信卫星已经形成了型谱化、系列化的发展格局，从固定通信发展到移动通信再到“动中通”；通信频段也从C发展到Ka；通过自主创新研制的电推进、量子通信等世界领先技术也开始在最新一代卫星平台上应用。