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中国卫星工程发展历程
发布人:admin [2011-07-07]

中国卫星研制工作开始于20世纪50年代末期。经过40多年的艰苦奋斗,以较少的投入,在较短的时间里,走出了一条适合本国国情和有自身特色的发展道路,并且取得一系列重大成就。

中国卫星工程发展历程

  中国卫星工程从研制探空火箭起步,然后集中力量发展人造卫星,重点研制各类应用卫星。中国卫星工程的发展历程可以分为三个阶段。
  第一阶段,1958年~1970年,这一阶段是卫星工程的技术准备阶段。

  在这一阶段中,研制了探空火箭,开展了卫星工程的基础研究工作,同时为研制卫星进行了一系列技术上、工程上和组织上的准备工作。1960年9月,我国发射成功第一枚液体燃料气象火箭“T-7”。1965年国家正式下达了研制人造卫星的任务,1968年2月组建了中国空间技术研究院。1970年4月24日,第一颗人造卫星“东方红一号”研制和发射成功,使中国成为世界上第五个独立研制和发射人造地球卫星的国家。

  第二阶段,1971年~1984年,这一阶段是卫星工程的技术试验阶段。
  在这一阶段中,先后研制成功了返回式遥感卫星和试验性通信卫星。1975年11月26日,首次发射回收了返回式遥感卫星,使中国成为世界上第三个掌握卫星返回技术的国家。从1976年至1984年,相继研制发射了5颗返回式卫星,其试验和回收均获得成功。

  1975年开始研制试验性通信卫星,1984年1月发射了一颗试验卫星,同年4月8日发射成功第一颗“东方红二号”地球静止轨道通信卫星,4月16日定点于东经125°赤道上空,使中国成为世界上第五个独立研制和发射静止轨道卫星的国家。
  在试验阶段,还研制和发射成功7颗不同类型的科学探测与技术试验卫星。

  第三阶段,1985年起至今,这一阶段是卫星工程从技术试验走向工程应用的阶段。在此阶段,返回式卫星在连续多次试验成功的基础上进入了实际应用,为国土普查、资源勘测、铁路选线等国民经济各领域提供了大量的图片和数据。同时卫星性能得到了改进,卫星在轨工作时间从起初的3天延长到15天。

  从1986年至1990年,成功发射了4颗“东方红二号甲”实用通信广播卫星,分别定点于东经103°、87.5°、110.5°和98°赤道上空,为国内多家用户提供通信、广播、数据传输等服务。

  1988年9月和1990年9月两次成功发射了“风云一号”试验性太阳同步轨道气象卫星,1999年5月成功发射了经过改进的“风云一号”第三颗气象应用卫星,1997年6月和2000年6月成功发射“风云二号”地球静止轨道气象卫星,定点于东经105°赤道上空,“风云一号”和“风云二号”卫星为我国天气预报和气象研究提供有效服务。

  在1994年11月首次发射了具有24个转发器的试验性“东方红三号”中等容量通信广播卫星的基础上,经技术改进后,1997年5月发射了第二颗“东方红三号”通信广播卫星,成功定点于东经125°赤道上空,主要用于电话、数据传输、VSAT网和电视传输等,至今正常工作达三年半。
  在此阶段的后五年,即在我国“九五”计划期间,我国卫星研制和工程管理工作有了很大提高,共研制和发射了11颗不同类型的人造卫星和第1艘“神舟”号试验飞船,发射成功率和飞行成功率均达到100%,其中6颗卫星及1艘试验飞船都是首次发射即获得试验成功,并取得很好的应用效果。

  经过30多年的努力,中国已经形成了以中国空间技术研究院等单位为核心的航天器的工程研制体系,建立了适应航天器高可靠、高性能、长寿命特点的研究、设计、制造和试验装备、地面设备及应用、服务保障等完备的科研生产系统,并且培育了一支思想素质好、技术水平高、经验丰富的专家和工程技术队伍。 
        东方红系列通信卫星

  通信卫星的出现使现代通信产生了质的飞跃,把人类集中到越来越小的地球村中。不过这种卫星一般需运行在大约36000 千米的地球静止轨道上,所以对火箭和卫星的要求很高, 目前只有 极少几个国家掌握了这种卫星的研制和发射技术。

  中国第一颗人造卫星发射成功后不久,通信部门就迫切希望中国的通信卫星及早问世,以改变中国通信技术落后的状况。为此 ,1970年6月,中国运载火箭技术研究院和中国空间技术研究院分别组织队伍,开展了运载火箭及通信卫星新技术的研究。到目前为止,中国通信卫星研制已迈出三大步。

  经过几年的方案探索和可行性 研究,中国空间技术研究院1975年确定选用静止轨道试验通信卫星的方案。这是一种一步走的方案,即不进行中高轨道试验,不进行国外初期静止轨道通信卫星那种类型的技术试验,而直接发射静止试验通信卫星。这样能较 快地缩短研制周期,把试验和使用结合起来,取得较好的效益。

  在解决了一系列关键技术之后,1984年1月29日,中国第一颗试验通信卫星由长征3号火箭发射升空。但由于火箭三子级二次 点火未获成功,结果卫星未进入预定轨道。不过卫星进行了部分试验,结果证明卫星设计方案是正确的,卫星性能满足设计要求。

  同年4月8日,我国又发射了一颗与第一颗卫星基本相同的试验通 信卫星。它成功地于4月16日定点在东经125度赤道上空。这是中国第一颗地球静止轨道卫星,被命名为东方红2号。该星携带2台C波段转发器,使用全球波束的喇叭天线,可在每天24小时内进行全天候 通信,包括电话、电视和广播等各项通信试验,并承担了部分国内通信任务。

  这次试验取得了令人满意的效果,卫星实际工作寿命也大大超过 了设计要求。它的发射成功,使中国成为世界上第五个独立发射地球静止轨道卫星的国家,迈出了中国通信卫星的第一步。

  在此后不到2年的时间里,中国空间技术研究院又研制成功东方 红2号实用通信广播卫 星,并于1986年2月1日顺利发射。它与试验通信卫星在构造与性能上差不多,只是前者采用覆盖国内领土的窄波束抛物面天线,从而提高了波束的等效辐射功率,使通信地球站的 信号强度明显提高,接收的电视图像质量大为改善,通信容量也大大增加,传输质量超过了当时租用的国际通信卫星。原来接收试验通信卫星的电视图像,地面需用10 米直径的天线,而用实用通信卫 星,只需用3 米直径天线就可接收。

  中国通信卫星发展的第二步是研制东方红2A实用通信卫星。这种卫星采用了新的设计方案,性能有较大提高。星上通信转发器由2个 增至4个(C波段),使电视转播能力由2个频道增至4个频道,电话传输能力由1000路增至3000路,设计寿命由3年增至4.5年,等效辐射功率也提高了许多。
  1988年3月7日、12月22日,1990年2月4日和1991年12月18日,中国相继发射了4颗东方红2A 实用通信卫星,除最后一颗因火箭故障未能入轨外,前3颗均使用良好,使中国的卫星通信和电视转播跨入一个新阶段,大大改变了边远地区收视难、通信难的状况,尤其是促进了卫星电视教育的发展,培养了上千万人员,节省了几十亿元人民币。

  在广播电视方面,国产卫星传送了中央人民广播电台30路对外广播和中央电视台第一、二套节目,并向云贵、青藏和新疆地区转发中央台节目。

  到1995年底,我国用国产卫星开通了8000多条国内话路以及石油、煤炭、水利和电力等部门的十几个专用卫星通信网和数千个卫星甚小孔径天线终端站(VSAT)。过去,由于信息不灵,调度迟缓, 中国每天在途资金达500亿人民币。通信卫星的应用大大减少了在途资金,为银行平添了250亿的活动资金。

  虽然东方红2A属于小容量通信卫星,但它曾一度使中国用于卫星 通信转发器的国产化程度达到2/3。它们所载的转发器占当时国内使用的转发器总数的50%~55%,且全部超期服役,大大加速了中国通信事业的发展。

  研制中容量通信卫星东方红3号是中国通信卫星发展的第3步。它从东方红2号的60年代水平起步,瞄准的是80年代的国际水平,以满足90年代中国日益增长的通信广播需求。

  经过多年的努力,并且在经历了一次失败的情况下,1997年5月12日,长征3A火箭成功发射了首颗东方红3号通信卫星。这使中国通信卫星水平一下跨越了20年。

  东方红3号卫星载有24台C波段转发器,其中6台是16瓦中功率转发器,用于传输电视,其余18 台是8瓦低功率转发器,用于传输电话、电报和电传及数据。它们至少可连续向全国同时传输6路彩色电视节 目和15000路电话(采用频带压缩传输技术后能传送的更多),工作寿命达8 年。与东方红2A相比,东方红3号卫星的转发器数量增加了6倍,设计寿命延长了2倍,即相当于6颗东方红2A,大大缓解了中国卫星通信的紧张状况。

  东方红3号卫星采用了许多新技术,如全三轴稳定技术,统一双组元液体推进技术,公用平台设计,大面积密栅太阳电池阵,双栅双抛物面多馈源成形波束天线,正交线极化隔离频率复用技术,高强 度轻重量碳纤维多层复合材料,等等。它的研制成功,标志着中国通信卫星技术跨上了一个新台阶。该星取得的许多重要成果,还将在今后的其他卫星研制中发挥更加重要的作用。

  这颗卫星也是中国第一颗面向全社会的商业卫星。现在星上24台转发器已全部投入使用,其中22台用于电信部门的公众通信业务,1台用于临时性电视节目传送,另外1台一半用于临时性电视节目传送 ,一半用于VSAT通信。公众通信业务中包括3.5万条单向话路,主要用于23个省会的一级干线通信网,还用于新疆、内蒙古等边远地区及厦门、烟台等重要城市的干线网。临时性电视节目传送,包括甲A 足球赛各比赛城市的实况互传、每年两会期间各电视台的新闻传送、重要体育转播、昆明世博会转播和新闻转发等。卫星的使用效果较好,用户满意。

  目前,在中国上空运行着多颗国外研制的通信卫星。东方红3号作为唯一一颗中国自行研制的通信卫星,为中华民族在世界高科技领域占据一席之地做出了贡献。

  2000年1月发射的中星22以及后来成功发射的北斗导航卫星,都采用了东方红3号卫星平台。中国国家发展计划委员会发布的中国《国 民经济和社会发展第十个五年计划》之"科技教育发展专项规划"还透露,中国将选用东方红3号卫星平台研制发射首颗电视直播卫星,并力争在2~3年内发射上天。规划称,中国将在目前用通信卫星进行 直播试验的基础上,全面开通广播电视直播业务,并适时开展卫星信息传输服务业务,促进航天工业、广播电视媒体制作业、卫星接收设备制造业和软件等产业的快速成长,以创造出千亿元人民币的 内需市场,从而形成国民经济新的增长点。

东方红一号

  1970年4月24日,随着一曲《东方红》的旋律通过广播电台在神州大地回荡,我国自己研制的“东方红一号”人造地球卫星发射成功,从而使中国成为世界上继苏联、美国、法国、日本之后第五个能够独立发射卫星的国家。

  “东方红一号”人造地球卫星是用我国自己研制的“长征一号”运载火箭在酒泉卫星发射场发射的。这颗卫星是一个直径约1米的近似球形的多面体,重173公斤,比苏联及美、法、日的第一颗人造卫星总重量之和还重。其轨道的近地点为439公里,远地点为2388公里,轨道平面和地球赤道平面的夹角为68.5°,绕地球一周时间为114分钟。

  “东方红一号”的发射成功,显示了我国科技工作者不畏艰难和压力,勇于自力更生,发奋进取的拼搏精神,为我国航天技术的发展,并与世界航天技术前沿保持同步,打下了极为坚实的根基,也带动了我国航天工业的兴起。

东方红二号

  “东方红”二号卫星是近几年来,我国国内用于远距电视传输的主要卫星,它是由中国空间技术研究院研制的,采用地球同步轨道,分别定位于东经87.5度、东经110.5度、东径98度等处,能覆盖全中国的地球表面及周围一些地区。

  “东方红”二号卫星卫星的主体呈圆柱形,其高为3.6米,直径为2.1米。该卫星的在轨重量达441千克,其上载有4个C波段转发器,等效全向辐射功率为36分贝瓦。这种通信卫星采用自旋稳定,其轨道保持精度为:南北正负1度,东西正负0.5度,设计寿命4.5年。“东方红”二号甲卫星采用抛物面通信天线,置于星体上部;采取机械消旋装置,以保持通信卫星天线定向地球;选用近2万片太阳能电池片装在星体表面,作为星上能源。

东方红三号

  东方红三号卫星是中国新一代通信卫星,主要用于电视传输、电话、电报、传真、广播和数据传输等业务。

  星上有24路C频段转发器,其中6路为中功率转发器;其它18路为低功率转发器。服务区域包括:中国大陆、海南、台湾、及近海岛屿。中功率通道的EIRP≥37dbW,低功率通道的EIRP≥33.5dbW。在地影期间,全部转发器工作。卫星寿命末期输出功率≥1700W:卫星允许的有效载荷重量达170kg。

  卫星工作于地球静止轨道,位置保持精度,东西和南北均为±0.1°;天线指向误差为:俯仰和滚动均为±0.15°,偏航为±O.5°。卫星工作寿命8年,寿命末期单星可靠度为0.66。

  卫星可与多种运载火箭相接口(ZC-3A、ARIANE-4等),卫星平台采用地球静止轨道卫星的公用平台(基本型)可作为中型的多种应用目的。

  东方红三号卫星具有国际同类卫星(中型容量)的先进水平,其主要技术特点为:
  先进的卫星公用平台设计概念和模块化、舱段化总体构型设计技术,卫星分为推进舱、服务舱、通信舱,使平台能适应不同有效载荷的需要;

  中心承力筒加壁板的结构形式,以及碳纤维复合材料轻型结构;

  大质量液体晃动和柔性部件影响的全三轴姿态轨道控制方案;

  先进的双组元统一推进系统;

  一次展开式太阳电池阵与镉镍蓄电池联合供电及双独立调节母线方案;

  有效载荷的频率复用、波束成形技术;

  高热耗散和热流密度的热控设计;

  国际C频段统一载波测控体制;

  总控加专检设备的先进自动化测试系统;

  整星级EMC试验和不带工质的环境试验技术。

  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。

中星二十二号

  中星22号由中国航天科技集团所属的中国空间技术研究院研制,为实用型地球同步通信卫星,是东方红三号的后续星。卫星重量为2.3吨,设计使用寿命8年,主要用于地面通信业务,由中国通信广播卫星公司经营

 


 
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