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好样的!中国“造星人”

2017-06-19 08:32 来源:人民日报 蒋建科 余建斌

  五院“通信卫星创新团队”正在讨论通信卫星相关技术问题。

中国航天科技集团五院供图

  22星连续成功发射、7星出口四大洲,在国际通信卫星领域叫响“东方红”品牌;平均年龄只有33岁的年轻团队,拿奖拿到“手软”:首届“国防科技创新团队奖”“全国五一劳动奖状”和“全国质量奖卓越项目奖”等,团队成员更是先后荣获了“全国杰出工程师”“中国青年科技奖”“何梁何利奖”“航天功勋奖”等重大荣誉……

  这支队伍就是中国航天科技集团五院“通信卫星创新团队”(以下简称团队),他们在我国商业通信、数据中继、移动通信、广播电视传输等多个领域实现了重大技术跨越,正逐步成长为我国通信卫星设计、研制及应用领域的核心力量。

  塑造中国卫星“东方红”品牌,实现通信卫星领域的全面赶超

  通信卫星技术具有“全天时、全天候、全球化”信息通联的独特优势,被誉为高新技术王冠上的“闪耀明珠”。

  在钱学森、孙家栋、戚发轫、范本尧等老一辈航天专家的带领下,1970年4月24日,我国首颗人造地球卫星东方红一号发射成功,使中国成为世界上第五个能够独立研制和发射人造地球卫星的国家。此后,东方红二号通信卫星、东方红三号中容量通信卫星的发射成功,拉开了我国通信卫星产业化发展的序幕。

  从2000年开始,为使我国通信卫星产业迅速赶上国际先进水平,以周志成研究员为领军人物的五院“通信卫星创新团队”,担负起新一代大型通信卫星公用平台——东方红四号的攻关重任。他们自主创新、超常工作,突破国外技术封锁,历经6年艰苦攻关,一举攻克大型通信卫星总体设计、高电压大功率复杂电源、卫星长寿命高可靠等关键技术。最终,这个平台实现了整星功率达到万瓦、寿命突破15年、整星质量超过5吨等里程碑式的指标,核心能力相比东方红三号提升近20倍,达到国际先进水平。2007年5月以来,19颗基于该平台的通信卫星成功发射,彻底扭转了我国广播电视领域“长期依赖进口卫星、使用受制于人”的被动局面。

  此后,团队提出“平台型谱化”概念,催生全新升级的东方红四号E平台、小巧灵活的东方红四号S平台、基于全电推进技术的东方红四号SP平台,使我国拥有了一系列适用范围广、技术性能高、具有自主知识产权的通信卫星平台产品。

  为了让“东方红”品牌在国际前沿领域占据一席之地,从2010年开始,团队又着眼满足未来20年大功率通信卫星需求,决定开发性能更为先进的东方红五号大型卫星公用平台。

  6年艰苦攻关,团队全面掌握了桁架式主承力结构、二维二次展开半刚性太阳翼、大功率电源控制器等国际顶尖技术,并用18个月就完成了“东五”试验星研制,我国高轨通信卫星的能力与水平自此进入崭新时代。

  基于东方红五号卫星公用平台的卫星最大发射重量可达9吨,整星功率提高到3万瓦,载荷承载能力可达1800公斤。这些指标可与当前国际一流平台比肩,将带动我国大型卫星公用平台升级换代和能力跨越提升,全面满足2030年前民、商用卫星的需求,填补东方红系列大型卫星平台型谱的空白。

  在今年6月底前后,历经18个月研制的东方红五号平台试验星——实践十八号将在海南文昌发射场搭载长征五号火箭发射升空,推动我国通信卫星领域的全面赶超。

  瞄准国际前沿,抢占通信卫星领域创新制高点

  截至记者发稿时,团队已创下连续22颗通信卫星发射任务“零失误”的纪录,在轨卫星达到25颗。而在研制过程中,团队需要解决一个又一个创新路上的“拦路虎”。

  空间电推进技术在通信卫星领域是世界性难题,美国曾付出4颗卫星在轨失效的惨痛代价。2009年东方红四号S平台研制伊始,就该平台是否上电推进技术,专家们意见不一。周志成认为,电推进技术可大幅度减少航天器的燃料携带量,提高航天器承载能力,是通信卫星能力提升的有效途径,要打造先进的通信卫星,就必须上电推进系统。之后,在青年科技人员王敏的带领下,研制队伍先后攻克了多个难题,确保电推进产品经受住了长达12000小时的寿命考核试验,并在实践十三号卫星上实现了工程应用。

  低PIM控制技术是国外航天企业高度保密的尖端技术。PIM问题一旦发生,就会导致转发器通道阻塞,卫星无法正常通信。为了攻克该项世界难题,确保我国首颗移动通信卫星天通一号的顺利研制,团队成员从相关文献的蛛丝马迹中寻找突破口,对卫星的零部件、单机、分系统、整星系统进行了上百项测试验证,积累了关于PIM的大量数据和经验。最终,团队不仅为后续卫星工程项目建立了一套技术体系和卫星测试规范,也打破了国外对我国长达20年的技术封锁。

  在技术突破的过程中,一大批中青年骨干也脱颖而出。“航天功勋奖”获得者魏强主持建立了我国通信卫星数字化研制体系,实现了卫星的全三维设计和平台的组批生产,使卫星研制周期缩短7个月,效率提高30%以上;44岁的李峰,已主持研制了5颗通信卫星研制发射任务;陈粤博士向无工质电磁推进技术发起挑战,与美国国家航空航天局、德国德累斯顿大学等国际顶尖科研团队同台竞争;青年骨干邓恒带领的国际市场开拓队伍,5年间足迹遍布全球20多个国家,完成60多个卫星项目投标工作,为我国赢得8个国际商业卫星合同,金额近10亿美元。

  打造“中国高端智造”产品,已覆盖全球60%陆地和80%人口

  多年来,团队研制发射的系列通信卫星,称得上是中国高端装备的一张闪亮名片。由他们打造的系列“中国高端智造”产品,已覆盖全球60%的陆地和80%的人口。

  团队研制的“中星”“亚太”系列通信卫星,建立起覆盖中国全境的广播电视网络,可实现300多套高清卫星电视节目的实时传播,在远程医疗、远程教育、“村村通工程”、应急通信保障等方面发挥了重要作用。

  团队建立的“天链”中继卫星系统,使我国成为世界上第二个拥有全球覆盖能力中继卫星系统的国家。依托“天链”,从神舟七号以来的载人航天任务有了可靠的数据中继保障,助力飞船交会对接、“太空授课”、“天地对话”顺利进行。

  2016年8月成功发射的天通一号01星,是由团队研制的我国首颗移动通信卫星,推动我国迈入卫星移动通信的“手机时代”。它实现了对海洋、沙漠、山区、高原各类地形的无缝覆盖,能为车辆、飞机、船舶和个人等移动用户提供稳定可靠的通信保障,将在野外勘探、地震抢险、南极科考等活动中发挥重大作用。

  团队研制的我国首颗高通量通信卫星“实践十三号”,在2017年4月发射升空,推动我国卫星通信进入高通量时代。这颗卫星高通量试验载荷的通信容量已达到20G的国际先进水平,超过我国目前在轨全部通信卫星的容量总和,具备同时传输数十套高清节目甚至4K超高清节目的能力。未来,依托高通量通信卫星,人们可以在飞机、高铁、远洋船舶上随时享受到高速宽带互联网服务。

  在国际市场上,团队先后为尼日利亚、委内瑞拉、巴基斯坦、玻利维亚、老挝、白俄罗斯等国家成功交付7颗国际商业通信卫星。委内瑞拉通信卫星在轨不到两年,就已链接1700多个教育中心、89个能源点、214个农产品基础设施,10年内有望带动建立16000个卫星接收站,惠及该国800万人口。玻利维亚通信卫星的转发器出租率已超过80%,年度收入超过2500万美元,卫星寿命周期内的总收入预计超过5亿美元。

  目前,这个通信卫星创新团队正承担着以“天地一体化信息网络”和“空间飞行器在轨服务与维护”等国家重大专项为代表的25星研制、50星发射任务。未来,以移动多媒体广播卫星、大容量宽带通信卫星、超大容量宽带通信卫星、高承载比宽带通信卫星、全球移动通信星座科研星等为代表的通信卫星的发射成功,将服务全球数十亿人,使之享受到航天科技带来的巨大福利。

(责任编辑:王蔚)

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