东方红三号卫星的投入使用

1. 东方红三号卫星的投入使用

东方红三号卫星于1997年5月12日由中国运载火箭技术研究院研制的长征三号甲运载火箭发射升空，并准确进入倾角28.4°，周期10小时39分，近地点为207km，远地点为36194km的大椭圆转移轨道。 按预定飞行程序，在地面测控系统的测控管理下，卫星先后完成进入OBC太阳搜索模式；南北太阳电池阵展开；通信天线的展开；远地点变轨发动机经过第三次点火变轨，卫星进入准静止轨道，并完成定点捕获；5月20日16时卫星成功的定点于东经125°赤道上空。东方红三号卫星由中国通信广播卫星公司经营，已于1998年初正式开始商业服务，主要用于电话、传真、数据传输、VSAT网、电视等业务，服务对象遍布全国各地。为中国人民的生活、经济活动、文化教育、外交活动、政治活动等各方面提供重要的服务，有着显著的社会效益，对推进中国的信息化进程具有重要的作用。中国的东方红三号卫星以其良好的技术性能和质量、性能价格比和服务是用户的最佳选择。卫星定点后由中国通信广播卫星公司、中国空间技术研究院、西安卫星测控中心共同对卫星有效载荷和卫星平台进行了在轨测试，整星状态良好，工作正常；并对卫星进行了在轨管理，进行了南北位置保持、东西位置保持等监测；先后有5路转发器开通工作进行试运行，进行了全国甲级足球联赛和八运会赛场的电视实况转播以及报纸版面的数字传输业务。运转情况表明其话音清楚、图像清晰、传输质量良好。东方红三号卫星是我国自行研制的新一代通信卫星。卫星设计瞄准了当时80年代的国际先进水平，但在历时十年的研制中，世界航天技术又有了迅猛的发展，这颗原来称为“大容量”的通信卫星已变成了“中容量”卫星。尽管在通信频段和转发器数量上与先进国家的卫星存在着一定的差距，但就卫星的分系统方案、单项性能和单项技术方面，如通信信道的EIRP、G/T值指标，全三轴姿态稳定技术，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技术方面，仍然是当前世界先进国家所采用的方案和技术。尤其在带有宽翼展太阳翼的卫星柔性动力学理论研究和大容积推进剂贮箱的液体晃动理论研究及工程实践方面均已步入世界先进行列。因此，东方红三号通信卫星的研制和发射成功，标志着我国通信卫星技术跨上了一个新台阶。卫星上所采用的许多先进技术和主要成果为今后研制更先进、更大容量的通信广播卫星奠定了技术基础。东方红三号卫星是在1986年开始设计的，共经历了可行性论证、方案设计、初样研制和正样研制四个阶段。在初样阶段共生产制造了三颗卫星(电性星、结构星和热控星)，进行了星上各系统的电性能检测和接口匹配检查；完成了静力加载、振动、冲击、噪声等力学环境的考核试验和空间模拟环境下的热平衡试验；完成了推进系统的热试车考核，以及在西昌卫星发射中心与运载火箭的合练。在正样研制阶段，根据地面试验的结果分析，进行了设计修改，生产制造了两颗发射星。第一颗卫星在完成各项检测和地面试验后于1994年9月出厂，11月30日由长征三号甲运载火箭成功地发射升空。由于出现燃料泄漏故障，卫星虽经挽救，实施三次变轨而进入了地球同步轨道，但由于燃料耗尽而未能定点。卫星专家和设计师们用了整整两年时间对故障进行了认真的分析和模拟仿真试验，确定了故障发生的原因和部位，采取了各项措施，进行了彻底的改进，更换了不可靠的部件和器件，进行了全星热试车考核。为进一步提高卫星的可靠性，还根据其他型号所反馈的质量信息，举一反三开展全面的质量复查，杜绝一切隐患，确保卫星质量。第二颗星于1996年11月出厂，在西昌卫星发射中心完成了多次技术区、发射区的各种检测，于1997年5月12日发射升空，并于5月20日定点成功。我国自1984年以来发射的5颗东方红二号和东方红二号甲通信卫星，均已先后退役，东方红三号卫星的研制、发射和定点成功，对于缓解我国卫星通信的紧张状况，促进我国卫星通信事业的发展，提高我国在国际航天领域的威望，巩固我国在国际航天发射市场的地位都有十分重要的意义。

2. 东方红的东方红四号：中国卫星通讯的未来

为加快我国自主研制通信卫星的市场竞争力，1998年新的国防科工委成立，即加紧开展新一代大型静止轨道卫星公用平台论证工作，在九五期间重点开展了大型地球静止轨道卫星公用平台（“东方红四号”平台）的技术开发工作，并取得了突破性进展。用了一年的时间，于2001年1月完成了预发展阶段任务，通过了国防科工委组织的专家评审，2001年10月国家正式批准“东方红四号”平台立项，2002年1月通过了转初样设计评审，正式转入初样研制阶段。2002年5月与鑫诺卫星公司签署了“鑫诺二号”（SINOSAT-2）卫星采购订货合同。“鑫诺二号”卫星的主要服务对象是我国大陆、港澳台地区的通信广播用户。该卫星使用我国正在研制的新一代大型静止轨道卫星公用平台，即东方红四号卫星平台，装载22路Ku频段大功率转发器，设计寿命15年，使用长征三号乙（CZ-3B）运载火箭由西昌卫星发射中心发射，整星指标和能力达到国际先进水平。 研制中的东方红四号卫星平台采用公用平台设计理念，坚持通用性、继承性、扩展性和先进性的原则，平台的性能与国际上同类卫星先进平台水平相当，设计寿命15年，适用于大容量通信广播卫星、大型直播卫星、移动通信、远程教育和医疗等公益卫星以及中继卫星等地球静止轨道卫星通信任务。它的研发成功将为我国通信广播卫星达到20世纪九十年代末国际通信广播卫星水平，实现跨越式发展奠定了基础。在突破了卫星总体设计优化、大型中心承力筒、大容量贮箱、卫星电源及控制技术、卫星可靠性、星上综合数据管理、大功率卫星热控、大型静止轨道卫星公用平台高压气瓶研制等12项关键技术后，东方红四号卫星公用平台于2001年10月正式转入工程研制阶段。与1997年5月发射的东方红三号通信卫星相比，东方红四号卫星平台能力大幅度提高，整星功率从1.7千瓦增加到10.5千瓦，为有效载荷提供的重量由220公斤增加到600公斤，卫星设计寿命由8年增加到15年，卫星起飞重量由2320公斤提高到5100公斤，卫星用推进剂充填量由1335公斤提高到3100公斤。研制中的东方红四号通讯卫星计划装载54个转发器，分别是38个C频段转发器和16个KU频段转发器，主要执行通信广播、电视直播等任务。 鑫诺二号卫星是东方红四号大平台的首发星，星上配置了22路Ku转发器，载荷重量430Kg，整星重量5100Kg，整星功率7.6KW。将向中国大陆和港澳台地区提供广播电视直播业务。对满足国民经济发展和提升国际竞争力具有重要意义。 2006年10月29日东四平台在西昌卫星发射中心由“长征”三号乙运载火箭成功发射升空，但是入轨后由于定点过程中出现技术故障致使太阳帆板二次展开机构没有预定展开，通信天线展开未能完成，无法提供通信广播传输服务，因而这次发射失败。 在东方红四号卫星平台基础上，中国与尼日利亚签署了“尼日利亚通信卫星一号”卫星整星出口项目。“尼星一号”项目是中国长城工业总公司在2004年通过国际公开竞标获得的第一个商业卫星在轨交付项目，也是中国研制的东方红四号卫星平台首次出口。“尼星一号”于2007年5月14日由长三乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射升空，7月6日向尼日利亚宇航局进行在轨交付，卫星向非洲地区提供电视转播和通信业务服务。但可惜的是，该星在北京时间2007年11月11日，因太阳翼故障，电能耗尽，卫星失效。这也就是说，由中国研制的东方红四号卫星平台，在两次发射后都以失败告终。但是，中国卫星的研究发展绝不会停止，经过改进后的东方红四号将会尽快再次发射。 正如中国长城工业总公司有关负责人所说的那样：“商业通信卫星项目系统庞大、技术复杂，是国际公认的高风险、高技术、高投资项目。持续发展的中国航天一定能够克服暂时困难，向国际客户提供稳定可靠的通信卫星。” 2005年11月2日中国长城工业总公司还与委内瑞拉科技部在委内瑞拉首都加拉加斯的总统府内签署了“委内瑞拉卫星”一号通信卫星(简称“委星一号”)项目合同。这颗“委星一号”与上述的“尼星一号”等10个在研和待立项出口型号，这标志着我国民用航天正全面进入国际市场。

3. 东方红三号卫星的推进

卫星液体双组元统一推进分系统主要任务是为转移(中间)轨道远地点变轨机动、静止轨道位置捕获、位置保持及姿态控制提供力和力矩。它以一甲基肼(MMH)和绿色四氧化二氮(MON-1)为推进剂。远地点变轨机动用的推进剂与姿态和轨道控制用的推进剂贮存在统一的贮箱内，可以调节使用，故称统一推进系统。该分系统由一台490N推力的双组元远地点发动机、14个10N推力器、两个内径为 1050mm的球形推进剂贮箱、两个容积为50L的球形高压(额定压力为21.5MPa)氦气瓶、一个推进电子线路盒及42个其他功能的阀门、管路组成。14个10N推力器分为A、B两分支，分别组成A和B两个互为备份的“半系统”。490N发动机在装星前做过模拟高空热试车，提高了可靠性。远地点变轨后，推进分系统变为落压式工作模式。在长达8年的工作期间，落压比仅为1.2～1.3。