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实践-13/中星-16卫星 刷新国内高轨卫星技术“新指标”

时间:2017年04月13日 信息来源:国际太空 点击: 字体:

4月12日,在长征-3B运载火箭的托举下实践-13/中星-16卫星一飞冲天,挺进了浩瀚苍穹,该卫星一举突破我国高轨卫星领域电推进、Ka频段多波束宽带通信系统、激光通信等多项关键技术,刷新国内高轨卫星技术“新指标”。

该卫星工程于2013年4月27日由国防科工局和财政部联合批复立项,由中国航天科技集团五院通信卫星事业部研制。作为东方红-3B卫星平台全配置首发星、我国首颗高通量通信卫星、我国首颗电推进工程化应用的卫星,实践-13/中星-16卫星在国内高轨卫星领域创造多个首次

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该卫星首次实现在我国高轨卫星上使用电推进,通过电推进系统就能够完成卫星全寿命期内南北位置保持任务,卫星可承载能力显著提升,功用更加强大。据该卫星总师李峰介绍,电推进是一种先进的空间推进技术,相对于传统的化学推进,具有高比冲、小推力、长寿命特点。在长寿命航天器上应用电推进能大幅减少推进剂的携带量,提高有效载荷比,延长航天器寿命。目前在国际先进卫星平台上已开始逐步应用。据了解,在研制东方红-3B卫星平台初始,五院就瞄准国际前沿,将电推进作为平台标准配置,抓总开展了大量的设计、仿真和分析,经过151项试验验证,攻克了诸多技术难题,最终成功完成电推进系统的工程化研制。李峰说,该卫星采用的离子电推进系统,系统性能是常规化学推进的10倍。过去,一颗卫星在15年的寿命周期需要675kg化学燃料,而使用离子电推进系统后,仅需90kg。实践-13/中星-16卫星总指挥周志成则认为,电推进技术在实践-13/中星-16卫星上的成功应用,将填补我国高承载比卫星平台的空白,卫星平台技术水平得到跨域式提升。


该卫星首次在我国卫星上应用Ka频段多波束宽带通信系统,可支持多用户、大容量双向载荷,在广大地区通过该卫星进行数据高速下载的同时,可支持大量用户高速上传数据。在卫星Ka载荷研制过程中,五院研制团队突破了Ka载荷多波束宽带系统设计、天线反射器型面精度控制和测量、天线指向精度标校等一系列技术难题,相关技术达到了国际先进技术水平。通信卫星事业部副部长王敏告诉记者,实践-13/中星-16成为国内迄今容量最大的宽带卫星,通信总容量超过了之前我国研制的所有通信卫星容量的总和。

该卫星首次在我国高轨卫星上应用激光通信系统。由于激光通信具有高带宽、高传输速率优点,是满足大容量、高速率通信的重要手段之一,五院研制团队与哈尔滨工业大学等单位联合攻关,成功将激光通信系统应用于高通量卫星,相关技术指标达到国际先进水平。

该卫星首次将我国地球静止轨道卫星发射窗口时间由凌晨提前至19:00。在以往的卫星发射任务中,主要考虑卫星的安全余量,发射窗口时间通常选在凌晨零时左右。在实践-13/中星-16卫星发射窗口的确定过程中,研制团队充分研究了发射窗口提前所导致的地影时间增加、测控不可见弧段延长、变轨期间蓄电池放电等不利影响,并利用东方红-3B卫星平台技术革新所带来的性能提升,制定了详细的飞行程序和预案,在新窗口下成功完成了发射任务,实现了卫星可在2个窗口时间选择发射的先例,同时也保证了工作人员的正常作息时间。本次发射标志着我国卫星发射及运营管理水平在多样化的道路上取得了长足进步。


此外,该卫星采用了东方红-3B卫星平台研制开发的新一代综合电子系统。该系统应用了大量国产抗辐照集成电路,系统重量仅为原有东方红-4卫星平台电子设备重量的一半左右,具有集成度高、通用性强、重量轻、体积小等优点,达到了国际先进水平。

与此同时,东方红-3B卫星平台牵引带动了我国星载锂离子蓄电池的研制开发。锂离子蓄电池相比传统的镍氢电池,具有电池单体电压高、能量重量比大、热效应小、自放电少、无记忆等优点。特别是在能量重量比方面,采用锂离子蓄电池相比原有镍氢电池重量减少一半左右,可为卫星多提供上百千克至几百千克的载荷能力。

据了解,目前综合电子系统和锂离子电池都已全面推广应用于后续卫星型号。东方红-3B卫星平台的综合电子系统已推广应用至东方红-4增强型卫星平台和东方红-5卫星平台,为我国通信卫星平台高效能电子系统的技术发展奠定了坚实的基础。





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