“亞太6E”：更智能的全電推通信衛星

文/顧航瑜

2023年1月13日凌晨，亞太6E衛星在西昌衛星發射中心由長二丙運載火箭成功發射。亞太6E衛星將為印度尼西亞全境提供高速便捷的高通量寬帶通信服務，有效填補其寬帶通信市場空白。為此，衛星與火箭均應用了一系列新技術、新工藝，確保未來發揮更出色的通信效能。

▲ 長二丙火箭成功發射亞太6E衛星

▲ 亞太6E衛星進行測試

▲ 亞太6E衛星蓄勢待發

▲ 從另一個角度看亞太6E衛星

平臺換新更智能

亞太6E衛星是一顆地球靜止軌道高通量Ku頻段寬帶通信衛星，衛星載荷針對印度尼西亞市場特殊定制，將為移動基站回傳、印度尼西亞企業網和個人消費者帶寬業務等應用提供優質、高效、靈活、低成本的衛星寬帶通信服務。按設計，該衛星波束將覆蓋印度尼西亞全境，通信總容量超過30千兆位/秒，比傳統通信衛星的容量高出數倍。

據了解，亞太6E衛星是東方紅三號E平臺的首發星，也是我國首顆全電推進、自主飛行變軌的地球同步軌道通信衛星，具有低成本、高承載比、高自主性的特點，有望進一步提升我國通信衛星平臺的國際競爭力和智能自主水平。其中，東方紅三號E平臺承載了航天科技集團“高質量、高效率、高效益”的發展理念，是我國未來開拓通信衛星國際市場的主力平臺。

目前，大力發展衛星電推進技術已成為各航天大國的共識，更是衡量未來衛星先進性的重要“標桿”。

全電推進衛星平臺可以帶來哪些好處呢？一般來講，它能夠大幅降低對推進劑的需求，提高衛星承載比，進而增強衛星的有效載荷能力。亞太6E衛星是我國首次在軌驗證全電推進自主飛行變軌、大功率離子和霍爾電推、可展開矢量調節機構等全電推平臺關鍵技術，能夠為突破全電推衛星核心技術發揮關鍵作用，又為未來全電推技術發展打下了堅實的基礎。

為達成設計目標，亞太6E衛星需要驗證長周期電推變軌以及在軌穩定運行，有望極大推動我國長壽命、高可靠全電推進衛星的發展。據悉，在發射成功10天后，亞太6E衛星與獨立推進艙星間分離成功，正式開啟了電推變軌的旅程。

此外，東方紅三號E平臺可適配低成本小型運載火箭，通過采用自主飛行并首次在軌驗證自主化推軌道轉移、星間分離、獨立推進艙自主離軌、自主電推軌道轉移與位置保持等多項新技術，將大幅拓展航天科技集團五院多種領域產品的能力。”模式，減少對地面測控系統的依賴，進一步降低項目成本，未來應用前景廣闊。

亞太6E衛星總設計師王敏強調，本次任務系統設計極為復雜：“首次采用長二丙運載火箭發射高軌通信衛星，首次采用可分離獨立推進艙技術，

▲ 未來亞太6E衛星在軌工作示意圖

正是在諸多先進技術助力下，“亞太6E”成為一顆更加智能的衛星，將實現自主飛行任務管理、自主軌道測定以及自主衛星故障診斷、恢復。

亞太6E衛星將首次實現自主軌道轉移。星箭分離后，亞太6E衛星將飛出“最遙遠的升軌旅程”，完成當前世界上升軌高度最高、用時最長的飛行任務。具體來講，在長達10個月的自主軌道轉移過程中，該衛星將依次開展自主化推軌道轉移、星間分離、星外大部件（太陽翼、矢量調節機構、天線）解鎖展開、獨立推進艙自主離軌、電推軌道轉移等飛行任務。衛星定點后，還將應用自主位置保持、自主任務管理等多項智能管理技術。這些都有望極大提升衛星的好用性和易用性。

此外，在亞太6E衛星變軌過程中，衛星上高低軌一體的自主軌道測定系統能通過兼容北斗系統和GPS信號，實現全軌道自主測定能力，為衛星長周期多圈次自主變軌“保駕護航”。

▲ 亞太6E衛星研制隊伍工作現場

在漫長的飛行途中，亞太6E衛星具備自主故障診斷及恢復能力。考慮到衛星在長時間自主變軌過程中會反復穿越范·艾倫輻射帶，高能粒子將對星上設備產生一定危害，同時由于衛星入軌軌道較低，測控弧段無法完全覆蓋，針對可能發生的在軌故障，衛星自主故障診斷及恢復能力將為衛星安全飛行提供有力保障。

商業創新克難關

“高通量衛星都是定制衛星，對于市場來說，服務壽命至少15年。市場抓不準的話，業務就難以推廣出去。”亞太6E衛星主任設計師侯衛國解釋稱，這就意味著型號發展既有機遇也有風險，有必要采取新的發展策略。

可以說，亞太6E衛星項目開拓了全新的商業模式。由五院聯合亞太公司、長城公司、一院共同籌劃，在香港成立亞太星聯合資公司，負責采購并運營衛星。這是航天科技集團旗下制造商、承包商、運營商首度共同投資設立境外公司。衛星在軌交付后，亞太星聯將與印度尼西亞TELOMSAT公司開展合作，為該國市場提供高通量衛星寬帶服務。不難看出，這種運營模式實現了五院由衛星制造商向綜合服務提供商的轉變。有人戲稱，亞太6E衛星有著“眾籌”背景。

這顆衛星被寄予厚望。對五院來說，此次新的研制合作模式是從單一的衛星制造商向衛星綜合服務提供商轉變的重要嘗試。對亞太公司而言，有望借此實現分攤投資風險的目標，用較低的成本鞏固東南亞市場。

擔負著如此重任，亞太6E衛星的研制過程中當然少不了克服各種挑戰。據悉，研制隊伍完成了6項系統關鍵技術攻關，先后開展了東方紅三號E平臺初樣設計專項審查、平臺初樣“回頭看”、出廠質量確認及技術風險“交底”“把關”等多輪次評審和審查，確保衛星“技術見底”、質量受控、風險可控。

從平臺及衛星立項到成功發射，衛星研制周期與新冠疫情3年來高度重合，亞太6E衛星研制隊伍為此一路攻堅克難。為了提高研制效率、盡快搶占市場，研制隊伍采取了亞太6E衛星和東方紅三號E平臺并行研制的策略，頂住了高技術難度、高工作負荷及疫情困擾等多重壓力，大幅壓縮了研制周期。

2022年5月，研制隊伍開啟了持續近7個月的24小時不間斷工作機制，最終創造了衛星加電時間超過2100小時、衛星驗證平臺加電時間超過2200小時的衛星研制紀錄。

▲ 科研人員正在一線忙碌

▲ 衛星研制隊伍合影留念

亞太6E衛星總指揮魏強介紹：“亞太6E衛星研制團隊始終追求‘技術經濟一體化’，不斷提升產品集成度和平臺承載比，減少研制成本，向著智能化、模塊化、批產化、自主化水平的方向邁進！”

“金牌老將”再革新

1982年，長二丙火箭完成首飛，將我國首顆應用型返回式衛星送入太空，此后接續創造了中國航天史上一個又一個“第一”。41年后，長二丙火箭將亞太6E衛星送入預定軌道，打響自身2023年“第一戰”。為了滿足新需求，這位“金牌老將”實施了多項技術改進，成效顯著。

一方面，火箭運載能力大幅提升。長二丙火箭副總師崔照云介紹，亞太6E衛星重量從論證之初的1000千克逐步增加至最終的4300千克，大大超過了長二丙火箭的常規運載能力，也是該型火箭有效載荷重量首次突破4噸。為了將這名“胖子乘客”送到目標軌道，長二丙火箭可謂使出了“洪荒之力”，型號團隊不斷開拓新思路。

正所謂“一克重量一克金”，火箭提升運載能力極為不易。長二丙火箭這次應用了很多新措施，減輕自重，包括結構輕質化、動力挖潛等，最終實現了末級結構減重目標。

冬季的西昌高空風很大，成為影響火箭發射的重要因素。在進行大量數據統計和彈道計算等工作之后，型號團隊巧妙地使高空風由火箭安全飛行的“威脅因素”轉變為成功發射的“助力劑”，起飛的火箭最終在同向西南風的幫助下“乘風而行”。

當然，想要借助自然力量，并非易事。“為準確掌握風力因素，本次任務統計了西昌發射場15年的風場歷史數據。若高空風過大，可能導致橫向載荷過大，超出箭體結構能夠承受的范圍；若高空風過小，可能造成運載能力不足、一子級殘骸落區超限。”長二丙運載火箭總體副主任設計師邢建偉介紹。試驗隊還制定方案，在臨發射前對原設計彈道進一步精細化修定，確保真正能夠“借風飛行”。

另一方面，火箭滿足了極高的落區安全性要求。隨著經濟、社會快速發展，和幾十年前相比，內陸發射場周邊的火箭殘骸落區不再是“絕對無人區”，原定的火箭殘骸落區如今布滿了各種需要規避的目標點。長二丙火箭作為目前我國服役年限最長的火箭，始終高度重視落區安全問題。

此次任務，火箭采用了全新射向，意味著要對落區重新勘查，復雜的落區情況讓彈道設計難度更是前所未有的。針對火箭一子級和整流罩落區限制，綜合考慮西昌衛星發射中心冬季高空風因素，設計師系統通過大量統計以往飛行數據，開展了飛行彈道和制導方法優化設計。最終，一子級和整流罩落區面積均縮減了60%以上。

邢建偉對此形容，落區安全性是火箭發射任務的重要因素，就像是既需要把乘客送到最終位置，還必須保證把車停到指定停車位，不能亂停車，更不能停在許可范圍之外。

這次任務進場初期受疫情影響，最初計劃到崗的60余人實際只有20多人按時到位，連卸車都需要從場內其他型號任務試驗隊借人。崔照云透露：“這次任務相比以往變動很多，但為了保證可靠性，每一次調整和更新都要重新進行分析驗證，這也就帶來了更多的工作量，投入精力比平時幾發任務的總和還要多。”

據悉，長二丙火箭今年宇航發射規模將達兩位數以上，每發任務的技術狀態都不一樣。作為我國第一型在酒泉、太原、西昌3個發射場都成功執行過任務的火箭，今年長二丙火箭將繼續輾轉3個內陸發射場。

▲ 火箭整流罩吊裝

▲ 火箭整流罩室內工作現場

隨著型號隊伍的技術水平不斷提升，總體素質更高，業務能力也更強。如今，新的設計手段加持，以及仿真設計與試驗技術的充分運用等，都在為長二丙火箭不斷注入新活力。長二丙火箭的高性價比、高可靠性等優勢持續得到鞏固，同時朝著進一步提升可靠性、任務適應性的方向不斷努力，始終煥發著生機與活力。