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航天科技集团商业发射阔步迈入“春天里”

时间:2015年10月22日 信息来源:中国航天报 点击: 【字体:

10月17日0点16分,长征三号乙运载火箭呼啸而起,将亚太九号卫星成功送入预定轨道。亚太九号卫星主要用于提供广播和通信服务,它是中国航天科技集团公司首次向国际成熟卫星运营商提供通信卫星在轨交付服务,是中国航天“走出去”的一次重大胜利。

“明星”火箭 不负重托

执行此次亚太九号卫星发射任务的长征三号乙运载火箭是中国航天科技集团公司一院的“明星”产品,在嫦娥探月、北斗导航组网等重大工程中都有优异的表现。

“进行了21项技术改进”

长三乙火箭是长征三号甲系列运载火箭家族中的一员,也是我国目前地球同步转移轨道运载能力最大、技术最先进、构成最复杂的运载火箭。其参数、状态和性能相对稳定,一直是我国用于商业卫星发射服务的主力火箭。

虽然长三乙火箭已经圆满执行了多次发射任务,但对于火箭团队来说,每一次发射都不是上一次发射的简单重复。“由于每一次任务都不同,所以每一发火箭都会根据任务要求进行相应的更改,针对此次发射的亚太九号卫星,长三乙火箭进行了21项更改,其中,首次使用的新技术状态有8项。”长三乙火箭总设计师姜杰说。

姜杰介绍,这些改动主要是两个方面,一方面是根据亚太九号卫星轨道的要求,对火箭的轨道设计、飞控软件进行了适应性更改;另一方面改动主要围绕提高火箭的可靠性,更好地完成发射任务所做。虽然有些技术状态更改是首次在火箭上使用,但都经过了充分的地面试验验证。

运载火箭是航天器进入太空的主要“交通工具”,其性能的好坏直接决定了航天器能否顺利进入太空预定轨道。亚太九号卫星是中国航天科技集团公司首次向国际成熟卫星运营商提供通信卫星在轨交付服务,意义之重大不言而喻。因此,长三乙火箭可谓肩负重任。

适应高密度发射新常态

姜杰说:“当年长三乙火箭立项是针对国际商业发射,因此研制成功之后一段时间都是承担国际商业发射任务。现在,长三乙火箭在国际客户中的口碑越来越好。树立良好的口碑必须有真本事,长征三号甲系列运载火箭的优势是可靠性高,成功率也高,在国际同类火箭中处于领先水平。”

长三乙火箭的口碑越来越好,其承担的国际商业发射和国内的发射任务接踵而来,这种高密度发射对于火箭团队而言已经成了家常便饭。

目前,长征三号甲系列运载火箭年发射任务量达10次左右。任务量增加从表面上看是量的变化,其实是一个质的飞跃,因为研制并造出一发火箭需要几年的时间,高密度发射对该型火箭在研制、制造、工艺、质量控制等方面提出了更高的要求。

2010年,长征三号甲系列运载火箭经历了一轮高密度发射。按计划,今年长征三号甲系列运载火箭将执行9次发射任务,此次发射亚太九号卫星是长征三号甲系列运载火箭的第66次发射,也是长征三号乙运载火箭的第30次发射。

高密度发射对火箭研发团队的成员也是一个挑战。有时,火箭发射团队在间隔不到20天的时间里就要完成两次发射,一个试验队同时在执行2枚或3枚火箭的工作,任务安排得非常饱满。

为了完成高密度发射任务,试验队以发射区待命的火箭为主线,把技术区火箭的工作统筹安排到整个工作之中。姜杰说,这种并行展开工作的方式对现场组织、调度、流程、工作项目的安排是一个考验,对试验队队员个人也是一个考验,因为一个岗位干两个人的活,工作效率相当于提高了一倍。

通信卫星 闯荡国际市场

随着亚太九号卫星太阳帆板成功展开口令的发出,亚太九号卫星总设计师兼总指挥魏强,以及卫星研发团队成员的脸上都露出了胜利的笑容。沧海横流方显英雄本色,这颗凝聚了团队近3年努力和付出的卫星终于成功了。

重大突破来之不易

魏强介绍,作为我国第一颗出口国际成熟卫星运营商的通信卫星,亚太九号卫星的成功,标志着我国东方红四号大容量卫星平台在国际市场领域取得了重大的突破。

亚太九号卫星采用我国自主研发的东方红四号公用卫星平台,发射质量5250千克,设计寿命15年。这颗卫星是我国目前自研民商用通信卫星中转发器数量最多,有效载荷重量最大的通信卫星。而且,亚太九号卫星还是我国有效载荷灵活切换程度最高的通信卫星,通过星上切换设计,可以将46路工作转发器应用于84路通道,满足不同时间、地点、用户的需求。

“和以往以卫星制造商为导向的项目模式不同,亚太九号卫星是以卫星运营商的需求为主要导向的。为了满足亚太公司的要求,在卫星平台继承以往型号的基础上,我们将精力更多地用在提高卫星承载能力和服务寿命上。”魏强说。

减轻卫星平台重量是提高卫星承载能力和服务寿命的关键。卫星平台重量减轻是卫星设计永恒的话题,对于卫星来说,真正发挥作用的是有效载荷,减轻平台重量意味着可以提供更多的有效载荷数量和重量,可以提高有效载荷的工作时间,进而提高卫星的经济效益和社会效益。

亚太九号卫星采用多学科优化技术,以提高服务寿命为优化目标,采取了多项措施,如优化轨道控制推力器工作效率、优化仪器设备布局、优化热管设计等。

魏强介绍说:“以往东方红四号平台型号的最大服务寿命是14.5年,而亚太九号卫星的服务寿命有望突破15年。”

此外,卫星首次使用了锂离子蓄电池组,这是卫星减重和提高服务寿命的重要措施。锂离子蓄电池组具有高比能量的特点,可以有效减轻平台卫星的重量。以往型号通常采用溴氢电池,能质比远低于锂离子蓄电池。采用锂离子蓄电池后,平台重量大幅降低。

卫星采用锂离子蓄电池固然有很多好处,但其替代以往的溴氢电池也会遇到不少的困难。为了扫清这些“拦路虎”,卫星研制团队发挥总体牵引作用,联合国内其他单位,共同开展锂离子电池特性研究,最终突破了锂离子电池弹体高控温均衡性、高精度电压采集及自主管理等关键技术。

进一步打开国际卫星市场

评价卫星成熟与否的一个重要指标是保险费率,这和汽车保险是类似的概念。

2015年初,亚太九号卫星国际和国内保险宣讲顺利完成。东方红四号卫星平台在轨卫星的良好表现和亚太九号卫星对新研产品质量、卫星状态的有效控制,增强了国内外航天保险界对亚太九号卫星的信心,卫星保险费率创造了历史新低,相比亚太家族卫星最初的费率降低约10%,与国际先进卫星制造商的费率持平。

这也标志着东方红四号卫星平台从成功走向了成熟,我国通信卫星的设计能力、研制能力和质量控制工作得到了国际认可。

魏强认为,亚太九号卫星的成功发射和亚太6C卫星合同的签署将进一步打开国际成熟卫星运营商的大门,提升我国通信卫星出口的竞争力,增加我国通信卫星在国际市场的占有率。


(作者:谢瑞强)
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