實踐二十號衛星完成全部核心試驗“考”出了好成績

　　記者從中國航天科技集團五院了解到，基於我國新一代大型公用平台——東方紅五號衛星平台研制的實踐二十號衛星，近日成功完成全部核心試驗，充分驗証了東方紅五號衛星平台性能及其搭載的多項核心技術。

　　實踐二十號衛星由五院通信衛星事業部抓總研制，於2019年12月27日從海南文昌航天發射場發射升空，2020年1月5日成功定點於地球同步軌道，開始進行在軌測試。

　　據五院實踐二十號衛星總設計師李峰介紹，該衛星共策劃在軌測試項目84項，目前重要的核心試驗已經完成，表現優秀，符合設計預期。

　　激光通信技術創最高傳輸速率

　　超高速激光通信技術是實踐二十號衛星驗証的一項重要“科目”。

　　空間激光通信具有數據傳輸速率高、抗電磁干擾能力強和安全保密性能好的顯著優點，且由於激光通信的波長遠小於傳統微波通信的波長，有助於滿足空間高速通信終端設備小型化、輕量化、低功耗的應用要求。

　　據實踐二十號衛星設計師王緬介紹，2017年我國對5Gbps激光通信技術進行了在軌驗証，達到了當時全球最高速率。而實踐二十號衛星則將這一速率提升了一倍，達到10Gbps，刷新了全球在軌驗証得到的最高傳輸速率。

　　這為我國未來空間高速信息通信網絡等空間基礎設施建設奠定了堅實基礎。

　　電推進技術攻克世界級難題

　　作為新技術試驗衛星，實踐二十號衛星還驗証了我國最先進的電推進技術。

　　對於高軌通信衛星來說，為保持固定的服務區域，衛星定點的軌道位置通常是不變的。而要保持固定軌位，衛星需要定期用推力器進行定點軌道位置保持。

　　以往國內通信衛星配置的推力器，都採用化學燃料作為推進劑。高軌長壽命衛星發射時所需攜帶的化學推進劑，幾乎達到了發射重量的一半。在衛星發射重量一定的情況下，推進劑重量越大，意味著衛星能夠承載的有效載荷就越少，能提供的服務也隨之減少。

　　電推進技術可以有效解決這個問題。該技術將巨量化學燃料用特殊氣體——“氙氣”替換，通過將氙氣電離，並在電場作用下產生高速離子流形成推力，其效率達到傳統化學推進技術的十倍左右。這意味著隻需要傳統化學推進劑的十分之一重量，就可以實現衛星的軌道位置保持，從而大幅提升衛星有效載荷的攜帶量。

　　實踐二十號衛星電推進負責人耿海介紹，該衛星首次採用了LIPS-300電推進系統，其具有三擋工作模式，如同汽車變速箱，每擋輸出的動力不同，這樣就可以更好的滿足衛星變軌、軌道位置保持和動量輪卸載等多任務需求。

　　據介紹，電推進系統對於材料的選擇，以及在真空環境中解決高壓加電等問題，都是世界級難題。此次該技術實現全面驗証，不僅未來有望廣泛應用於通信、遙感衛星，對於深空探測等領域發展也將起到重要作用。

　　開辟高通量衛星應用新領域

　　隨著衛星互聯網業務的增加，用戶對於大容量通信衛星的需求越來越迫切。五院研制的甚高通量通信載荷，涵蓋了Q/V頻段載荷、寬帶柔性轉發器、跳波束轉發器等技術，此次也在實踐二十號衛星上成功驗証。

　　“提高衛星通信容量主要手段之一在於提高可用頻段帶寬。”李峰說，如果把靜止軌道比作太空中的一條公路，那麼這條路是目前太空裡所有公路中最為擁擠的。使用Q/V頻段，相當於把這條公路拓寬了4至5倍，將大大緩解目前各國對靜止軌道頻率激烈競爭的局面。

　　與2017年發射的高通量衛星中星16號相比，實踐二十號衛星的Q/V頻率帶寬達到了5G赫茲，提高了近3G赫茲，能夠為用戶提供更多頻率資源。

　　李峰介紹，作為未來高通量通信衛星使用的主要頻段，Q/V頻段是將來研制1Tbps及以上超大容量通信衛星主要使用的頻段。該技術驗証成功，不僅積累了更多工程經驗和在軌應用經驗，也開辟了Q/V頻段在高通量衛星應用上的新領域。

　　實踐二十號衛星還搭載了全球領先的跳波束技術，這是該技術國內首次在軌應用。該技術是靈活載荷的代表技術之一，可以適應業務分布的空間不均勻性和時變性。此次在軌驗証成功，將大幅提升我國在該領域的國際市場競爭力。

　　此外，實踐二十號衛星搭載的多種基礎性電子器件、新材料、新型單機，均順利開展在軌試驗驗証，將有效推動我國多個航天領域技術發展。后續該衛星將在邊試驗邊服務模式下，開展長期在軌驗証工作。（記者 付毅飛）