浩—瀚天宇中的“歐洲之星”“歐洲星”系列衛星平臺發展簡述

王余濤（北京空間科技信息研究所）

自從首顆采用阿斯特留姆公司（Astrium）的“歐洲星”（Eurostar）衛星平臺的衛星—國際移動衛星－2（Inmarsat－2）于1990年10月30日發射以來，截至2010年11月，已有45顆采用“歐洲星”系列衛星平臺的衛星成功進入地球靜止軌道，累計在軌服務時間超過370年。作為與歐洲“空間客車”（Spacebus）系列衛星平臺齊名的“歐洲星”衛星平臺，不僅孕育出了眾多具有歷史性意義的著名衛星，并曾多次引領全球衛星平臺技術發展的最新潮流，堪稱歐洲航天產業的一張名片，“歐洲之星”的名號可謂當之無愧。如今，盡管歐洲已研制出了下一代衛星平臺—“阿爾法平臺”（Alphabus），其首顆星也將于2013年發射，但“歐洲星”衛星平臺仍活躍在國際商用衛星市場的舞臺上，默默守衛著歐洲衛星制造產業的半壁江山。

1 “星”之源起

1981年，為了挑戰美國衛星制造商在全球通信衛星市場中的統治地位，英國航空航天公司（British Aerospace）和法國馬特拉公司（Matra）合作設計了一款全新的通信衛星平臺。2年之后，該衛星平臺正式投入研制并被命名為歐洲星－1000。兩家公司為推廣“歐洲星”衛星平臺而組建的國際衛星通信公司（Satcom International）正是阿斯特留姆公司的前身。

歐洲星－1000衛星平臺充分應用了當時歐洲最先進的技術，采用了創新性的輕量化太陽電池翼設計和經過改進的更加平穩的控制系統，具有高度模塊化和極為靈活的有效載荷適應特性。除此之外，歐洲星－1000衛星平臺還是全球第一個完全實現“數字化”的衛星平臺。

1985年3月，國際移動衛星公司（INMARSAT）與國際衛星通信公司簽訂了3顆國際移動衛星－2的制造合同，并附帶另外6顆衛星的可選權，成為“歐洲星”系列衛星平臺的首位用戶。1990－1992年，4顆采用歐洲星－1000衛星平臺的國際移動衛星－2相繼發射升空。此后，隨著歐洲星－2000衛星平臺的問世，歐洲星－1000衛星平臺迅速退出歷史舞臺。

采用歐洲星－1000衛星平臺的國際移動衛星－2

與歐洲星－1000相比，歐洲星－2000衛星平臺的發射質量更大、可用功率更高，適用于更加大型的有效載荷。1988年，歐洲星－2000衛星平臺成功獲得首份訂單—為法國政府制造4顆“電信”（Telecom）衛星。1989年，西班牙衛星（HISPASAT）公司的首顆衛星選擇采用歐洲星－2000衛星平臺，實現了“歐洲星”衛星平臺的首次出口。

隨后，質量更大、功率更高的歐洲星－2000+衛星平臺投向市場，并獲得了巨大的商業成功。1996－2008年，全球共成功發射了12顆基于歐洲星－2000+衛星平臺的通信衛星。1996年11月21日發射的熱鳥－2（Hotbird－2）衛星不僅是采用歐洲星－2000+衛星平臺的首顆衛星，同時也是當時質量最大、功率最高的電視廣播衛星。

2 新“星”降臨

21世紀初，第三代“歐洲星”衛星平臺—歐洲星－3000橫空出世，成為新世紀的“歐洲之星”。從歐洲星－1000衛星平臺誕生開始，“歐洲星”系列衛星平臺一貫秉持“可靠”和“創新”的基本原則，而歐洲星－3000衛星平臺則又一次將這兩大原則推向了全新的高度。

歐洲星－3000衛星平臺沿用了前兩代“歐洲星”系列衛星平臺的通用結構設計和靈活的有效載荷適應性，同時發射質量和電源功率進一步提高：最大有效載荷承載質量達到850kg，最高有效載荷功率達到14kW，可同時支持超過100臺轉發器。

歐洲星－3000衛星平臺主體為箱式鋁制結構，有效載荷安裝在南、北面板和對地板內側，天線安裝在東、西面板上。衛星平臺南、北面板外側各裝有由4或5塊砷化鎵（GaAs）電池板組成的太陽電池翼。歐洲星－3000衛星平臺是全球率先采用鋰離子蓄電池的商用衛星平臺，其配備的由塞福特（Saft）公司生產的2個鋰離子蓄電池組可提供231～462A·h的容量。電源功率的全面提升使得歐洲星－3000衛星平臺全面支持等離子/離子推進器，其標準配置的南北位置保持推進器采用了穩態等離子推力器（SPT－100）。

“歐洲星”系列衛星平臺作為標準化的通用衛星平臺，能夠根據用戶需求進行修改和演變也是其主要特色之一。隨著用戶群體的逐步擴大，歐洲星－3000衛星平臺也陸續衍生出了眾多改進型號，例如：專門針對地球靜止軌道移動通信衛星的歐洲星－3000GM衛星平臺以及為英國國防部的天網－5（Skynet－5）軍用通信衛星量身打造的歐洲星－3000S輕衛星平臺等。

3 眾“星”閃耀

作為“歐洲星”系列衛星平臺的最新成員，歐洲星－3000衛星平臺取得的成就遠超過前兩代。阿斯特留姆公司公布的官方數據顯示，截至2010年10月底，該公司已獲得35顆歐洲星－3000衛星平臺的衛星制造訂單。另據航升公司（Ascend）統計，截至2012年4月底，全球共發射了28顆基于歐洲星－3000衛星平臺的衛星。

采用歐洲星－2000+衛星平臺的熱鳥－7衛星

目前，采用歐洲星－3000衛星平臺的在軌衛星以地球靜止軌道通信衛星為主，基本上全面覆蓋了固定通信衛星、移動通信衛星、電視直播衛星、寬帶互聯網衛星等各類通信衛星，同時也包括韓國的“通信、海洋與氣象衛星”（COMS）對地觀測衛星。其中不乏既具有一定的代表性，又能夠充分體現歐洲星－3000衛星平臺技術水平的“重量級”衛星，以下選取幾顆采用歐洲星－3000衛星平臺的衛星加以簡要介紹。

國際移動衛星－4

國際移動衛星公司的第四代衛星星座由3顆位于地球靜止軌道的國際移動衛星－4組成，前兩顆國際移動衛星－4于2005年發射，第三顆于2008年發射。

國際移動衛星－4星座是國際移動衛星公司目前最主要的業務系統，同時也是“寬帶全球區域網絡”（BGAN）陸地業務、“艦隊寬帶”（FleetBroadband）海事業務以及“迅捷寬帶”（SwiftBroadband）航空業務的核心。其中，“寬帶全球區域網絡”是全球第一個能夠同時提供話音和寬帶數據業務的移動通信業務，數據率最高可達492kbit/s。

歐洲星－3000、3000S衛星平臺主要技術指標

采用歐洲星－3000GM衛星平臺的國際移動衛星－4

國際移動衛星－4采用歐洲星－3000GM衛星平臺，外型尺寸為7m×2.9m×2.3m，發射質量約5950kg，設計壽命10年。國際移動衛星－4的太陽電池翼翼展可達到45m，能夠生成14kW的功率，其天線系統包括1副由120個螺旋饋源組成的陣列天線和1個直徑9m的大型反射器。每顆國際移動衛星－4可以生成19個寬波束和超過200個窄點波束，并能夠根據不同地區的業務流量需求動態調整波束位置。此外，國際移動衛星－4還有數字信號處理器，能夠在星上實現天線控制、波束成型和通道分配等功能。

Ka頻段衛星－9A

歐洲通信衛星公司（EUTELSAT）的Ka頻段衛星－9A（Ka-Sat－9A）原名為“Ka頻段衛星”（Ka-Sat），是歐洲首顆“高吞吐量衛星”（HTS），也是至今為止采用歐洲星－3000衛星平臺的最大的衛星。

2010年12月26日發射的Ka頻段衛星－9A定位于9°（E），主要用于提供“雙向”（Tooway）衛星寬帶互聯網接入業務，同時也部分用于專用網絡、衛星新聞采集和“機器對機器”（M2M）服務等其他業務。在2011年5月正式投入使用后，該衛星在衛訊公司（VIASAT）的“沖浪波束”（SurfBeam）地面技術配合下，屢次刷新全球衛星寬帶業務的最高速率記錄。目前，Ka頻段衛星－9A的“雙向”業務仍是全球唯一能夠提供下行最高18Mbit/s、上行最高6Mbit/s速率的衛星寬帶業務。

Ka頻段衛星－9A采用歐洲星－3000標準型衛星平臺，發射質量約6150kg，有效載荷功率超過11kW，設計壽命15年。該衛星具有4副多饋源可展開天線和高精度指向系統，可生成82個Ka頻段窄點波束，整星容量超過70Gbit/s。此外，Ka頻段衛星－9A各波束間的頻率復用高達20次，彼此不相鄰的波束可以使用相同的頻率而不會相互干擾。

裝有4副多饋源天線的Ka頻段衛星－9A采用歐洲星－3000衛星平臺

“通信、海洋與氣象衛星”

由阿斯特留姆公司為韓國航空宇宙研究院（KARI）研制的“通信、海洋與氣象衛星”于2010年6月26日發射。該衛星不僅是韓國首顆地球靜止軌道多功能衛星、首顆由歐洲制造的地球靜止軌道高分辨率和多任務對地觀測衛星，同時也是目前唯一采用歐洲星－3000衛星平臺的非專用通信衛星。正如其名稱所述，“通信、海洋與氣象衛星”攜帶有氣象應用、海洋觀測和通信有效載荷，可以同時提供氣象數據、朝鮮半島附近的海洋數據以及試驗性的Ka頻段寬帶和多媒體通信業務。

采用歐洲星－3000衛星平臺的“通信、海洋與氣象衛星”是阿斯特留姆公司進軍高軌道對地觀測衛星市場的一次成功嘗試

技術人員根據“通信、海洋與氣象衛星”任務要求對歐洲星－3000衛星平臺進行了修改，包括采用單太陽電池翼設計、增加了纖維光學陀螺和有效載荷管理系統等。衛星外型尺寸為2m×2.4m×3m，發射質量約2500kg，有效載荷質量320kg，壽命末期功率2.5kW，設計壽命10年。

2012年3月，阿斯特留姆公司又與俄羅斯衛星通信公司（RSCC）簽訂了2顆基于歐洲星－3000衛星平臺的通信衛星制造合同。

可以預見，未來仍將有更多的衛星選用歐洲星－3000衛星平臺，不同用戶的差異化需求也將不斷對“歐洲星”系列衛星平臺提出新的要求，并為其注入新的活力。但不論“歐洲星”系列衛星平臺還將經歷怎樣的發展和演變，“可靠”和“創新”仍將是其始終不變的前進方向，“歐洲之星”必將在深邃的太空中散發出更加耀眼的光芒。