实践二十号完成全部核心试验,中国最先进通信卫星测了啥?

近日,我国目前体量最大、技术水平最为先进的通信卫星——实践二十号成功完成全部核心试验,充分验证了卫星性能及多项最新技术。中国手机号
实践二十号卫星于2019年12月27日随长征五号遥三运载火箭发射升空,经历7次轨道机动后,于2020年1月5日定点在地球同步轨道后,开始进行在轨测试。
航天科技集团五院 实践二十号卫星总设计师 李峰:我们策划了整个整星测试项目在轨是84项,目前来看重要的核心的载荷测试已经完成了,取得的成果非常让人鼓舞,全面符合我们的设计预期。
中国最先进通信卫星测了啥?
据了解,实践二十号卫星已经成功完成了包括超高速激光通信技术、太赫兹技术在内的多项核心关键技术首次在轨验证。多个空间技术领域的新产品也通过了在轨测试,标志着我国航天领域多项关键技术、材料和产品达到了国际领先水平。后续,卫星将在边试验边提供服务的模式下,进行长期在轨工作。
世界在轨验证最高传输速率
此次实践二十号验证的一项核心技术就是超高速激光通信技术。那么这个“超高速”是什么概念呢?对于通信卫星来说会有怎样的意义?
“传输速率”的大小是通信卫星能力最直观的体现。在实践二十号卫星之前,我国曾在实践十三号卫星上验证过激光通信技术,当时的传输速率是5gbps。而实践二十号则直接将这个数值提高了一倍,达到了10gbps,这也是目前世界在轨验证得到的最高传输速率。
中国工程院院士 航天科技集团五院实践二十号卫星总指挥 周志成:将来你比方老百姓的娱乐,下载电影,传输速率就提升很多,人的体验就不一样了。所以我们掌握了10个g的激光通讯,我们在后续的应用卫星的制造上,我们就会有很多的方案可以提供给大家,包括把激光通信、高通量放在我们低轨互联网星座里去。
也就是说,这个超高速的传输速率未来将大大改变我们的生活。事实上,从我国首颗通信卫星“东方红二号”开始,通信卫星的传输速率在不断提高,也为人们提供着一代一代升级的服务。而基于东方红五号平台研制的实践二十号卫星,将进一步拓宽通信传输的频段,提升用户的体验,也为未来高通量卫星的研制奠定基础。
电推进系统全面验证
除了验证通信卫星的传输速率,作为新技术试验卫星,实践二十号还验证了最新的电推进技术。未来,这项技术有望广泛应用于各类航天器,大幅提升卫星的运行效率。
对于高轨道通信卫星来说,定点位置是不能改变的。一旦偏离预定位置,就无法提供对应区域的服务。而要想保持在这个定点位置,就需要一套推进系统提供动力。过去,这个推进系统一般是通过化学燃料作为推进剂。
航天科技集团五院 实践二十号卫星总设计师 李峰:我们需要携带几乎卫星重量一半的推进剂,来做在轨的东西位(置)保(持),南北位(置)保(持)这一系列的工作。这样的话就导致我们卫星承载的有效载荷的重量无法迅速提升。
而电推进就可以解决这个问题。卫星不再需要携带很重的化学燃料,而是携带特殊的气体——“氙气”,就可以电解产生离子流,形成推力。这个推进效率达到了过去的十倍左右。
航天科技集团五院510所 电推进事业部总经理 耿海:这么大的体量的卫星要用化学推进的话,它带的推进剂可能就要接近三吨,而我们带的推进剂可能只有200公斤,这就是一个数量级的差异。
专家介绍,电推进系统对于材料的选择,和在太空中解决高压加电等问题,都是世界级的难关。我国从上世纪70年代开始论证电推进系统,到今天已经将近50年的时间了。此次在实践二十号上实现技术验证,对未来在深空探测等领域的航天器研制,都将起到重要作用。
实践二十号采用6大“黑科技”
实践二十号浑身“黑科技”,其主要使命是对东五平台进行全面在轨验证。东五平台是我国自主研发的新一代大型地球同步轨道卫星平台,基于东五平台的卫星,起飞重量可达8-9吨,载荷承载能力可达1500-1800kg,设计寿命长达16年。
与我国现役主力东三、东四平台相比,东五平台重量、功率、在轨寿命等均有跨越式提升,将填补我国大型卫星平台型谱的空白,满足未来20年的大容量卫星应用需求。可广泛应用于高轨通信、微波遥感、光学遥感、空间科学探测、科学试验、在轨服务等多个领域,是世界航天领域少有的多适应性平台。
2019年12月27日发射成功后,实践二十号经历7次轨道机动后,成功抵达地球同步轨道。其间开展了一系列新技术在轨试验验证,取得了重要试验成果,包括我国面积最大、展开方式最复杂太阳翼完成“一次展开和二次二维展开”动作,矢量调节机构解锁成功,激光终端在轨解锁成功。
巨型太阳翼 比波音737飞机翼展还宽10米
实践二十号卫星自2019年12月27日发射成功后,在短短九天内完成了一系列 “高难度”动作,并开展一系列新技术的在轨试验验证,取得了重要试验成果。
我国面积最大、展开方式最复杂太阳翼完成“一次展开和二次二维展开”动作。实践二十卫星拥有一副巨型太阳翼,比波音737飞机的翼展还要宽上10米。当火箭将卫星发射入轨后,不需要太多的能源,因此太阳翼第一次展开,只展开一小部分;当卫星在太空飞行约一周后,太阳翼在36000公里的地球同步轨道进行二次展开。太阳翼全部展开后面积大大增加,就能带来源源不断超强电流供给,让实践二十号卫星始终拥有充沛体力,为更多的小伙伴提供广播、电视、移动通信等服务。
七次变轨 化学推进系统表现优异
1月4日凌晨,经历七次轨道机动后,卫星成功抵达地球同步轨道。轨道机动的主角是化学推进系统,它最重要的任务就是接替运载火箭,使用高性能化学推进系统将卫星送到36000公里高度的地球同步轨道。轨道机动是对化学推进系统主要性能的全面考核,在这7次轨道机动中,化学推进系统表现优异。
△实践二十号卫星电推进研制
据悉,后续实践二十号卫星的电推进系统将接过化学推进的接力棒,推动卫星精确“飘浮”在我们头顶上空36000公里高度的定点位置,化学推进系统将作为“如果组织需要可随时顶上”的角色而“退居二线”静静休息。
△科研人员在电推进研制中
矢量调节机构解锁成功
1月4日,实践二十号卫星成功完成了双轴矢量调节机构首次在轨操作,四台机构顺利解锁,并高精度转动至目标角度,为后续电推进系统的顺利点火奠定了坚实基础。
矢量调节机构是为实现实践二十号卫星电推进系统效果最大化而配备的关键产品,可以调整发动机推力的方向。
后续,电推进系统将根据卫星任务计划开始点火,然后将在卫星的全寿命周期内一直担负起卫星长期的位置保持和动量轮卸载任务,确保实践二十号始终坚守岗位,而不“离家”出走。
激光终端在轨解锁成功
1月4日,实践二十激光终端在轨解锁成功,随即开展了大范围转动机构功能检查,产品目前状态良好,圆满完成既定目标。