俄羅斯商業(yè)通信衛(wèi)星平臺(tái)主要有“快訊”(Exepress)和“亞馬爾”(Yamal)等系列,其中“快訊”系列衛(wèi)星平臺(tái)由俄羅斯應(yīng)用力學(xué)科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合體研制;“亞馬爾”系列衛(wèi)星平臺(tái)由俄羅斯能源火箭空間公司研制。
俄羅斯早期研制的“快訊”衛(wèi)星平臺(tái)壽命只有5年,僅能載10臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)器。從1998年起情況開始有所轉(zhuǎn)變,俄羅斯應(yīng)用力學(xué)科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合體新研制出快訊-A衛(wèi)星平臺(tái),其中2002年發(fā)射的快訊-A1R衛(wèi)星裝載了12臺(tái)C頻段、5臺(tái)Ku頻段轉(zhuǎn)發(fā)器,工作壽命7年多。
此后,俄羅斯應(yīng)用力學(xué)科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合體又研制了更先進(jìn)的快訊-AM衛(wèi)星平臺(tái),其中2003年12月底發(fā)射的快訊-AM22衛(wèi)星用于數(shù)字無線電廣播、衛(wèi)星電話、寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)等,使該衛(wèi)星在工作壽命、位置保持精度、功率、轉(zhuǎn)發(fā)器的數(shù)量和質(zhì)量等方面都有很大的提高。它比2003年11月發(fā)射的亞馬爾-200衛(wèi)星功能強(qiáng)大得多,與當(dāng)時(shí)的歐洲“空間客車”(Sp acebus)衛(wèi)星平臺(tái)水平相當(dāng)。
快訊-AM系列衛(wèi)星把衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷艙盡量分開,使二者之間的互相干擾減到最小,并能獨(dú)立進(jìn)行研制和試驗(yàn)。該系列衛(wèi)星所采用的衛(wèi)星平臺(tái)又稱為767M,它是在俄羅斯為歐洲通信衛(wèi)星組織研制的SESAT衛(wèi)星所采用的727M衛(wèi)星平臺(tái)的基礎(chǔ)上開發(fā)的更現(xiàn)代化的衛(wèi)星平臺(tái)。
以往的“快訊”系列衛(wèi)星采用的是密封衛(wèi)星平臺(tái),存在一定的缺點(diǎn),而且難以保證15年工作壽命。為此,俄羅斯應(yīng)用力學(xué)科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合體又研制了快訊-1000、2000兩種新的非密封衛(wèi)星平臺(tái)。快訊-1000衛(wèi)星平臺(tái)主要用于研制850千克級(jí)的較小型地球靜止軌道衛(wèi)星,其在軌質(zhì)量不大于1000kg。如快訊-AK衛(wèi)星平臺(tái)可裝載12臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)器,壽命15年,用質(zhì)子號(hào)火箭能同時(shí)發(fā)射3顆衛(wèi)星,或用聯(lián)盟-2火箭發(fā)射1顆衛(wèi)星;快訊-2000衛(wèi)星平臺(tái)主要用于研制重型衛(wèi)星—快訊-AT衛(wèi)星,它的起飛質(zhì)量達(dá)3000kg,功率15000W,最多可以裝載80臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)器,壽命15年,可用質(zhì)子-M火箭發(fā)射。俄羅斯還研制了超小型地球靜止軌道衛(wèi)星平臺(tái)快訊-MD,它可裝6~8臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)器。
采用快訊-AM衛(wèi)星平臺(tái)的快訊-AM22衛(wèi)星在軌飛行示意圖
采用快訊-AM衛(wèi)星平臺(tái)的衛(wèi)星主要性能指標(biāo)
快訊-AM22通信衛(wèi)星的主要性能指標(biāo)
俄羅斯研制的衛(wèi)星平臺(tái)性能比較
從1995年起,俄羅斯能源火箭空間公司開始研制“亞馬爾”系列衛(wèi)星平臺(tái),其最初目的是為天然氣工業(yè)系統(tǒng)提供通信和廣播業(yè)務(wù)。
俄羅斯從1999年起開始發(fā)射采用亞馬爾-100衛(wèi)星平臺(tái)的通信衛(wèi)星,每顆衛(wèi)星裝有10臺(tái)C頻段轉(zhuǎn)發(fā)器,質(zhì)量為1254kg,設(shè)計(jì)壽命為10年。
1997年,當(dāng)亞馬爾-100衛(wèi)星平臺(tái)進(jìn)入最后研制階段時(shí),俄羅斯開始研制亞馬爾-200衛(wèi)星平臺(tái)。它采用了一些亞馬爾-100衛(wèi)星平臺(tái)研制中開發(fā)的技術(shù),并進(jìn)一步作了改進(jìn),法國(guó)、意大利和日本的公司也參加了該衛(wèi)星平臺(tái)的研制。
采用亞馬爾-200衛(wèi)星平臺(tái)的通信衛(wèi)星從2003年開始發(fā)射。與亞馬爾-100相比,亞馬爾-200衛(wèi)星平臺(tái)的性能有很大提高,裝載的轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量由亞馬爾-100衛(wèi)星平臺(tái)的10臺(tái)增加到20多臺(tái),壽命由10年延長(zhǎng)到12年,衛(wèi)星質(zhì)量由1254kg增加到1360kg,有效載荷功率由1.3kW增加到2kW。該系列通信衛(wèi)星使用質(zhì)子-K火箭發(fā)射。
“亞馬爾”衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)也是由衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷艙兩部分組成,以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星平臺(tái)通用化。該衛(wèi)星平臺(tái)不僅可用于通信有效載荷,也能用于質(zhì)量、體積和功率要求相當(dāng)?shù)钠渌愋陀行лd荷,如地球觀測(cè)和導(dǎo)航等。建造通用衛(wèi)星平臺(tái)可以在最短的時(shí)間內(nèi)建造不同用途的衛(wèi)星,這在俄羅斯還是首創(chuàng)?!皝嗰R爾”衛(wèi)星平臺(tái)的技術(shù)特點(diǎn)如下:
1)使用非密封的衛(wèi)星艙;
2)利用復(fù)合材料的蜂窩夾層來制造衛(wèi)星艙體、太陽(yáng)電池板和天線;
3)以太陽(yáng)電池翼和鎳氫蓄電池組成電源系統(tǒng);
4)使用熱管無源熱控系統(tǒng);
5)使用光學(xué)傳感器、高精度角速度測(cè)量?jī)x和飛輪來建造運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng);
6)使用氙離子電火箭發(fā)動(dòng)機(jī)(也可用液體和氣體發(fā)動(dòng)機(jī));
采用亞馬爾-100衛(wèi)星平臺(tái)的通信衛(wèi)星主要性能指標(biāo)
采用亞馬爾-200衛(wèi)星平臺(tái)的通信衛(wèi)星主要性能指標(biāo)
7)星上計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將衛(wèi)星上的所有設(shè)備連接在一起,建立一個(gè)帶功能冗余的統(tǒng)一控制系統(tǒng),只要對(duì)軟件作適當(dāng)改動(dòng),就可以用于不同的有效載荷。
使用這種通用衛(wèi)星平臺(tái)能夠組裝8種類型衛(wèi)星,滿足本國(guó)和國(guó)際的需求和標(biāo)準(zhǔn)。
此后,俄羅斯能源火箭空間公司又研制了更先進(jìn)的亞馬爾-300衛(wèi)星平臺(tái),采用該衛(wèi)星平臺(tái)的衛(wèi)星質(zhì)量達(dá)到2600kg,有效載荷功率達(dá)10kW,可裝24臺(tái)Ku轉(zhuǎn)發(fā)器,工作壽命達(dá)15年。
除了“快訊”和“亞馬爾”兩個(gè)系列衛(wèi)星平臺(tái)外,俄羅斯赫魯尼切夫國(guó)家生產(chǎn)研究空間中心和科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合體也分別開發(fā)了用于小衛(wèi)星的衛(wèi)星平臺(tái)—對(duì)話-M(Dialog-M)和盧斯蘭-MM(Ruslan-MM)。
俄羅斯衛(wèi)星平臺(tái)的主要性能參數(shù)
近些年,俄羅斯通過國(guó)際合作,開發(fā)了性能更優(yōu)異的衛(wèi)星平臺(tái),比如快訊-AM4衛(wèi)星平臺(tái),它是由俄羅斯赫魯尼切夫國(guó)家航天科研生產(chǎn)中心同歐洲阿斯特留姆公司合作為俄羅斯衛(wèi)星通信公司聯(lián)合研制的,設(shè)計(jì)壽命15年,裝有63臺(tái)C、Ku、Ka和L頻段轉(zhuǎn)發(fā)器,信號(hào)可覆蓋俄羅斯和其他獨(dú)聯(lián)體國(guó)家全境,主要用于提供數(shù)字電視業(yè)務(wù),可惜在2011年8月18日用質(zhì)子-M火箭發(fā)射時(shí)失敗了。其失敗的主要原因是火箭的上面級(jí)控制系統(tǒng)程序編寫出現(xiàn)錯(cuò)誤,有關(guān)保險(xiǎn)公司支付高達(dá)75億盧布(約合2.6億美元)的保險(xiǎn)金。
組裝中的快訊-2000衛(wèi)星平臺(tái)
此外,俄羅斯認(rèn)為,由于西方衛(wèi)星的制造成本高,而俄羅斯的造價(jià)比西方的低,因此更具有競(jìng)爭(zhēng)力。所以俄羅斯正積極與國(guó)際衛(wèi)星財(cái)團(tuán)合作,將俄羅斯衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器推向國(guó)外的市場(chǎng),尤其是亞洲市場(chǎng)。由此可見,俄羅斯在通信衛(wèi)星發(fā)展方面雄心壯志,正通過自身的努力,積極開展與其他國(guó)家的合作,盡量采用新技術(shù),使自己的通信衛(wèi)星更新?lián)Q代并盡快趕上國(guó)際水平,力求滿足俄羅斯聯(lián)邦國(guó)家安全和信息時(shí)代的需要,同時(shí)也在努力打入國(guó)際市場(chǎng)。
“亞馬爾”衛(wèi)星地面測(cè)控站