石明（中國空間技術(shù)研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部）

東方紅四號增強型平臺（DFH—4E，簡稱東四增強型平臺）是我國自主研發(fā)的中大容量通信衛(wèi)星公用平臺，從最初的設(shè)想到目前已有近10年的歷程。東四增強型平臺的研制與應(yīng)用，極大地促進了我國通信衛(wèi)星水平的提升與國際競爭力，是當(dāng)前我國通信衛(wèi)星的主力應(yīng)用平臺。本文對東四增強型平臺的研制歷程、技術(shù)特點以及應(yīng)用現(xiàn)狀及前景進行闡述。

1 概述

自1970年4年24日，我國首顆衛(wèi)星—東方紅一號衛(wèi)星發(fā)射以來，相繼于1984年4年8日、1997年5年12日、2006年10年29日完成了東方紅二號、東方紅三號和東方紅四號平臺衛(wèi)星的首次發(fā)射，我國的通信衛(wèi)星研制工作和水平一直處于國際前列。東方紅四號衛(wèi)星平臺（簡稱東四平臺）是我國第三代通信衛(wèi)星平臺，具有功率大、承載能力強、壽命長等特點，2001年10年，國家正式批準(zhǔn)立項，首發(fā)星達到了國際20 世紀(jì)90年代末期水平，是當(dāng)時國內(nèi)能力最強的通信衛(wèi)星平臺。

2010年起，通信衛(wèi)星專家便提出在東四平臺基礎(chǔ)上，進一步開展技術(shù)創(chuàng)新和能力提升工作，全面提高平臺能力，滿足未來國內(nèi)外通信衛(wèi)星領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

2 開發(fā)歷程

2011年底，中國航天科技集團有限公司時任總經(jīng)理馬興瑞做出指示，要充分借鑒歐洲“阿爾法平臺”（Alphabus）開發(fā)的經(jīng)驗，加速新技術(shù)的應(yīng)用，提升衛(wèi)星能力。中國空間技術(shù)研究院通信衛(wèi)星事業(yè)部立即做出反應(yīng)，啟動?xùn)|四增強型平臺的研制。時任院長楊保華聽取了東四增強型平臺的方案匯報，并要求“要加速平臺方案設(shè)計與優(yōu)化工作，同時進一步梳理采用新技術(shù)的前期驗證情況。要進一步加強東四增強型平臺產(chǎn)品推介，積極走訪用戶，充分重視其反饋的意見，完善平臺方案，確保平臺開發(fā)成果早日推向市場?！?012年1年3日，東四增強型平臺研制人員對平臺方案進行深入討論，上下一心，完成了東四增強型平臺開發(fā)。

其后，在各級領(lǐng)導(dǎo)的大力支持與研制隊伍的齊心協(xié)力下，平臺研制工作快速推進。

2012年4年，平臺總體初步方案通過院級評審。

2012年11年，平臺1:3 模型亮相于珠海航展，引起眾多關(guān)注。

2013年7年，完成平臺方案設(shè)計，并通過院級評審。

2013年12月，完成熱模擬艙熱平衡試驗驗證工作。

2014年12年，完成工程星試驗驗證工作。

2015年6年，完成綜合電子分系統(tǒng)聯(lián)試驗證工作。

2015年10年，完成國產(chǎn)135Ah 鋰離子蓄電池、1566L 大容積貯箱、16 通道大功率太陽翼驅(qū)動機構(gòu)（SADA）等鑒定件研制和試驗工作。標(biāo)志著平臺的驗證工作全面完成。

2015年12年，基于東四增強型平臺的首發(fā)星中星18 號衛(wèi)星項目啟動。

2016年8年，基于東四增強型平臺的全配置首發(fā)星亞太—6D（APSTAR—6D）衛(wèi)星項目啟動。

2017年10年，基于東四增強型平臺的國際衛(wèi)星帕拉帕—N1（PALAPA—N1）衛(wèi)星項目啟動。

2019年8年，中星18 號衛(wèi)星發(fā)射。

3 技術(shù)能力及特點

東四增強型平臺主要技術(shù)指標(biāo)

東四增強型平臺是對東四基本型平臺進行設(shè)計改進，快速實現(xiàn)衛(wèi)星服務(wù)壽命、有效載荷質(zhì)量和容量提升的一個新型平臺。目標(biāo)是提高我國通信衛(wèi)星平臺衛(wèi)星服務(wù)壽命、轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量、載荷質(zhì)量、載荷功率等主要技術(shù)指標(biāo)，達到國際先進平臺水平，提高我國通信平臺國際競爭力，使我國衛(wèi)星平臺技術(shù)能力達到世界先進水平，滿足用戶的需求，同時實現(xiàn)多項關(guān)鍵技術(shù)的工程化應(yīng)用。

與國際主流平臺典型指標(biāo)對比

承載能力

作為一款中大型容量通信衛(wèi)星公用平臺，東四增強型平臺的承載能力達到了國際先進水平。

同時，我們與國際主流通信衛(wèi)星制造商的典型平臺進行對比，其中反映平臺對有效載荷承載水平的典型指標(biāo)“載干比”—即有效載荷質(zhì)量與干星質(zhì)量之比，東四增強型平臺的能力達到了同期的先進水平。

技術(shù)特點

東四增強型平臺的研制緊密圍繞技術(shù)指標(biāo)需求，在東四平臺基礎(chǔ)上探索新的技術(shù)路線，實現(xiàn)能力的跨越提升。主要技術(shù)特點體現(xiàn)在以下方面：

1）大承載能力結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)承載能力體現(xiàn)了平臺適應(yīng)不同運載火箭以及承載載荷質(zhì)量的水平。東四增強型平臺設(shè)計整星起飛質(zhì)量為6t，在不改變主承力結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過抬高中心承力筒高度以及改進材料工藝水平，實現(xiàn)了主結(jié)構(gòu)質(zhì)量不增加的情況，承載能力提升0.5t 的設(shè)計目標(biāo)。

2）多層通信艙。多層通信艙是實現(xiàn)有效載荷數(shù)量、質(zhì)量提升的重要手段，增加一層通信艙意味著增加了近12 路轉(zhuǎn)發(fā)器的布局空間，有效提高了轉(zhuǎn)發(fā)器的攜帶數(shù)量。通過合理分析、優(yōu)化以及利用人機工程等技術(shù)有段，確定多層通信艙的構(gòu)型和布局狀態(tài)。

3）大功率供配電。供配電能力是實現(xiàn)有效載荷功率提升的關(guān)鍵，為實現(xiàn)10kW 的有效載荷功率，對平臺功率產(chǎn)生裝置、功率傳輸裝置、功率儲蓄裝置等進行了全面升級。增加太陽翼電池板數(shù)量、同時使用高效率太陽電池片，提升功率產(chǎn)生能力；增加太陽翼驅(qū)動機構(gòu)傳輸通道、同時降低傳輸通道損耗，提升功率傳輸能力；選用高比能量的鋰離子蓄電池、并采用高容量電池組，提升功率儲蓄能力。

4）先進推進系統(tǒng)。通信衛(wèi)星服務(wù)壽命往往取決于推進劑的限制，先進推進系統(tǒng)一方面解決衛(wèi)星的服務(wù)壽命要求，一方面將推進劑的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為有效載荷，提升衛(wèi)星的應(yīng)用價值。電推進技術(shù)的應(yīng)用，使我國的平臺能力大幅提高，同時也緊跟國際的先進科研方向；應(yīng)用超大容積貯箱、大容量高壓氣瓶、高比沖發(fā)動機，解決了推進劑裝填量的限制，保證衛(wèi)星在軌服務(wù)壽命。

除上述技術(shù)特點外，還采取了三維熱管網(wǎng)絡(luò)、高精度姿態(tài)控制、重疊壓緊展開天線等技術(shù)，從多個維度促進平臺綜合技術(shù)水平的提高。

業(yè)務(wù)應(yīng)用

作為一款高性能的通信衛(wèi)星公用平臺，東四增強型平臺可支持一種或幾種有效載荷組合體，適應(yīng)大容量廣播衛(wèi)星、直播衛(wèi)星、跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、高軌遙感以及其他地球靜止軌道應(yīng)用衛(wèi)星。采取靈活的配置，可滿足國內(nèi)外用戶的不同應(yīng)用需要。

4 開發(fā)模式創(chuàng)新

東四增強型平臺由中國空間技術(shù)研究院自主投入進行開發(fā)，不僅要求平臺的定位要準(zhǔn)確，還要確?！翱臁⒑?、省”的開發(fā)和投入市場，東四增強型平臺的開發(fā)過程和模式也成為重要創(chuàng)新點，為后續(xù)多個平臺所借鑒。

市場定位分析及國際對標(biāo)

東四增強型平臺的應(yīng)用目標(biāo)就是國際市場，在開展定位分析時，上級領(lǐng)導(dǎo)指示“既然我們的目標(biāo)是國際市場，那就要對國際市場進行充分的調(diào)研，對國際衛(wèi)星制造商進行對標(biāo)”。這是一條光明的途徑，通過對近年國際通信衛(wèi)星發(fā)射情況及未來10 ～20年國際通信衛(wèi)星市場調(diào)研，確定了中大容量平臺將在未來10 ～20年繼續(xù)扮演重要角色；通過與國際上近10家通信衛(wèi)星制造商及其主要平臺的技術(shù)對標(biāo)，確定了平臺開發(fā)的目標(biāo)和應(yīng)用的技術(shù)手段。同時通過從總體、分系統(tǒng)到主要單機的對標(biāo)，大大開闊了研制隊伍的視野，找到了差距和奮斗的目標(biāo)。

工程化驗證

盡管嘗試了利用多個渠道申請東四增強型平臺的立項和資金投入，但是都未能成功，迫在眉睫之際，中國空間技術(shù)研究院決定自主出資開展東四增強型平臺的開發(fā)工作，同時對開發(fā)的周期、經(jīng)費進行了嚴(yán)格的規(guī)定。在此情況下，項目研制團隊廣開思路，創(chuàng)造出一種工程化平臺驗證的途徑。為有效地降低驗證工作費用、縮減驗證周期并保證驗證的充分性，按照系統(tǒng)工程理論，首次提出并采用了系統(tǒng)優(yōu)化驗證的方法，以一顆工程星驗證來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的結(jié)構(gòu)星、電性星（熱控星）等，實現(xiàn)“一星多用、綜合驗證”的目的，同時利用“工程星+熱模擬艙+分系統(tǒng)+單機”的“集中+分散”式驗證模式開展平臺驗證工作。利用該方法，有效地縮短了該平臺研制周期和研制經(jīng)費，完成平臺關(guān)鍵技術(shù)驗證和平臺系統(tǒng)級的驗證后具備轉(zhuǎn)入正樣衛(wèi)星研制的條件。東四增強型平臺驗證實踐表明工程化驗證是一種行之有效的提高驗證效率的方法，這種方法也被廣泛應(yīng)用在后續(xù)的相應(yīng)新平臺開發(fā)過程中。

5 應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

東四增強型平臺能夠滿足未來10年左右的應(yīng)用需求，預(yù)計應(yīng)用該平臺的通信衛(wèi)星可達40 余顆，超出以往平臺通信衛(wèi)星的總量。除此之外，東四增強型平臺仍在國際市場上不斷地尋求著用戶，以巴基斯坦通信衛(wèi)星—1R（Paksat—1R）為代表的國際市場仍可能給東四增強型平臺的應(yīng)用帶來增長點。東四增強型平臺呈現(xiàn)出蓬勃的應(yīng)用現(xiàn)狀和不斷擴展的未來前景。