“长征三号”运载火箭和“东方红二号甲”通信卫星
“东方红三号”是我国第一颗面向全社会的商业卫星,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。其转发器数量比“东方红二号甲”增加了6倍,设计寿命延长了2倍,即相当于6颗“东方红二号甲”卫星,从而大大缓解了中国卫星通信紧张的状况。
“东方红三号”卫星采用了许多新技术,例如: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翼、双栅双抛物面多馈源成形波束天线和高强度轻重量碳纤维多层复合材料等。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。而且,该星取得的许多重要成果,还在其他卫星研制中发挥了重要作用。
“东方红三号”平台是目前我国性能最好、经过飞行考验的一种成熟的中等容量卫星平台,它先后用于“中星”系列通信卫星、“北斗”系列导航卫星,它还可用于直播卫星、中继卫星,并能改装作为月球探测器。 该平台为2.22米31.72米32.2米的箱体结构;平台质量为2330千克;有效载荷承载能力为220千克;天线指向误差(3σ):俯仰、滚动误差±0.15°,偏航误差±0.5°;位置保持精度(3σ):±0.1°(南/北),±0.1°(东/西);姿轨控制方式为全三轴稳定;太阳电池翼输出功率为1700瓦;可提供有效载荷功
率为980瓦;有效载荷为UHF、S、C和U等多频段转发器和天线;设计寿命10年。
技术更先进的“东方红三号甲”卫星平台也已问世。它是在“东方红三号”平台基础上进行扩容改进的平台,载荷舱高度增加了400毫米,有效载荷承载能力在“东方红三号”卫星平台基础上提高了40%~50%。 创新的第四步 现在,中国通信卫星将迈出第四大步—“东方红四号”新一代大型静止轨道卫星公用平台。它具有容量大、功率大、承载能力强和服务寿命长等特点,其整体性能(包括设计寿命、可靠性、输出功率、有效载荷承载能力、星箭兼容性、用户操作界面等方面)具备国际先进水平。该平台应用前景十分广泛,可以用于大容量广播通信、电视直播、数字音频广播、宽带多媒体等多种国民经济建设和国内外市场急需的业务类型,并具有确保信息传输安全可靠的有效技术手段。 “东方红四号”卫星平台携带了38台C频段和16台Ku频段转发器,承载有效载荷595千克,姿轨控制方式为全三轴稳定,太阳电池翼输出功率10.5千瓦,可提供有效载荷功率8千瓦,设计寿命为15年,位置保持精度、天线指向精度和可靠性都有大幅度提高。
首颗采用“东方红四号”卫星平台的“鑫诺二号”电视直播卫星将于2006年下半年升空,定点在东经92.2°赤道上空。该卫星发射质量5100千克,载有22台使用150瓦行波管放大器的大功率Ku频段转发器和5副天线,可以传输150~200余套电视节目。该卫星可向我国大陆、港、澳、台地区及周边国家提供广播电视、数字电影、直播电视等业务。终端用户可使用0.45米天线直接接收卫星传送的业务信号。“鑫诺二号”也是我国第一颗在星上采用抗干扰安全措施的广播卫星,可有效确保信息传输的安全。
此后,尼日利亚通信卫星也将采用“东方红四号”卫星平台。该卫星装载28台转发器和7副天线,预计2007年初实施卫星在轨交付。这是我国首次以自制的运载火箭、卫星以及发射支持的整体方式,为发展中国家提供国际商业卫星服务,也是我国首次用自己的火箭和卫星向国际用户提供在轨交付服务。此举标志着中国航天卫星整星出口将实现零的突破。采用“东方红四号”卫星平台的还有委内瑞拉通信卫星,将主要用于委内瑞拉国内通信和广播服务,用“长征三号乙”运载火箭发射,2008年年中交付用户使用。 叱咤风云的哼哈二将——“风云”系列气象卫星
气象与国计民生密切相关。气象卫星的问世,大大提高了气象预报的准确度,对减灾、环保等许多方面也很有帮助。中国人多地广,灾多灾重,研制气象卫星意义重大。
洞察全球天象
从20世纪70年代起,中国开始研制“风云”(代号FY)气象卫星。1988年9月7日,首次成功发射了第一颗试验型极轨气象卫星“风云一号甲”(FY-1A)。它采用三轴稳定方式,是我国第一颗传输型遥感卫星。该卫星的升空使中国成为第三个能自行研制极轨气象卫星的国家。极轨气象卫星主要用于监测全球天气变化,从而进行长期天气预报。1990年9月3日,第二颗试验型极轨气象卫星“风云一号乙”升空。它与第一颗气象卫星基本相同。
“东方红四号”通信卫星在轨模拟图
“风云二号”气象卫星在轨模拟图
“风云一号丙”是新一代业务型极轨气象卫星,于1999年5月10日升空,8月22日交付使用。该卫星的扫描辐射仪的通道数量增加到10个,获取信息量也大幅度增加,星上观测资料的存储时间增加到300分钟,并将存储模式改为数字信号。因此,它能为更精确的中长期天气预报和气候预测提供必要的基本资料,并可在灾害监测和环境遥感中发挥巨大作用。与“风云一号丙”基本相同的“风云一号丁”也于2002年5月5日顺利升空,用于接替已到寿命的“风云一号丙”。世界气象组织和美国、欧洲和亚洲等多个国家都可接收业务型“风云”卫星数据。
短期预报的主力军
为了极大改善区域性短期天气预报,我国还积极研制了静止轨道气象卫星,
并于1997年6月10日发射成功第一颗试验型静止气象卫星“风云二号甲”,后定点在东径105°赤道上空。该卫星是中国第一颗静止轨道遥感卫星,采用“东方红二号甲”卫星平台,即双同心圆筒式结构,内筒为承力筒,外筒为上、下太阳电池壳,中间用腰带连接,外部敷贴太阳电池片。星体外形呈圆柱体,高1.606米,直径2.1米,表面粘贴了近2万片太阳电池片。星箭分离后,卫星最大高度4.376米,远地点发动机分离后卫星高度3.081米。在柱体中间环形仪器板上、下两面安装仪器。它采用自旋稳定方式,转速为100±1转/分钟,发射质量1369千克,定点初期质量585千克,末期质量536千克。
“风云二号甲”载有可见光、红外和水汽3通道扫描辐射计,S频段数传和云图广播转发器,UHF/S频段数据收集转发器和空间环境监测器。它能实时获取中国及其周边地区可见光、红外云图和水汽分布图,收集和转发气象、海洋和水文等环境监测资料等。卫星每半小时获取1幅覆盖1/3地球的全景原始云图。从可见光通道可获得白天的云层和地表反射的太阳辐射信息,从红外通道可得到昼夜云层和地表发射的红外辐射信息,从水汽通道能提供对流层中、上部大气中水汽分布的情况。“风云二号甲”气象卫星使中国成为世界上3个同时拥有极轨气象卫星和静止气象卫星的国家之一。2000年6月25日,“风云二号乙”也顺利发射,它与“风云一号甲”相同,两颗卫星入轨后都发生过故障。不过,近10年来发射的“风云”气象卫星的主要技术指标达到了20世纪90年代初的国际水平。
性能更可靠、适用的我国第一颗业务型静止气象卫星“风云二号丙”,于2004年10月19日由“长征三号甲”火箭发射成功。该卫星发射质量1380千克,它是“风云二号”的02批卫星中的首颗,标志着我国民用航天实施由“应用试验型向业务服务型”转变的开端。
02批“风云二号”卫星仍采用自旋稳定方式,设计工作寿命为3年。其最大的改进是:星上扫描辐射计增加到5个通道,即增加了2个红外观测通道,较大提高了遥感器的光谱范围和精度,即加强了对海面温度变化和地上高温热源的观察。这样,该卫星就具备了在静止轨道上连续不断地监测云层顶部水滴大小的能力,并提高了海表水温的探测精度,对降水的预报会更准确。其扫描辐射计镜头覆盖面积达1.7亿平方千米,还具有较强的数据获取与转发能力,能24小时对我国进行观测。 该卫星的发射,进一步使中国卫星气象观测从定性应用向定量应用发展。它传下来的云图能精确地算出云离地面有多少千米,而不是像以前只能知道云团在哪个方向和大概的距离。从该星传下来的云图每1个像素相当于地面5千米的距离,经过地面计算机处理后,就能知道云或者火灾的确切位置了。它每半小时即可出1张云图,1天可出28张云图,若特殊需要,则1天可出48张甚至更多云图。
该气象卫星把观测到的信号转换成电信号后,通过卫星转发器传送到位于北京东北旺的我国研制的第一套大型气象卫星指令与数据接收站,再由该地面站传送到国家卫星气象中心的数据处理中心。 前景很广阔
从1988年以来,我国共发射了7颗气象卫星,其中4颗“风云一号”极轨气象卫星,3颗“风云二号”静止气象卫星。目前,我国已建立了能有效监测和预报台风、暴雨、旱涝等灾害的卫星气象与气候监测预报系统。2010年前,中国将用“长征三号甲”运载火箭发射3颗“风云二号”的02批气象卫星,预计
运行服务到2012年。届时,我国将建成能够连续运行的系列化静止气象卫星业务系统,以满足气象预报和对地球大气环境监测等需要。 探测资源的千里眼——“资源”系列资源卫星
中巴携手铸辉煌
我国于1999年10月14日成功发射了和巴西合作研制的第一颗“资源一号”卫星(又称‘资源一号’的01星,或‘中巴地球资源遥感卫星一号’的01星),开创了中国航天遥感新的里程碑,为全国遥感界的广大用户增加了一种遥感数据源。
“资源一号”卫星模拟图