实践二十号卫星有哪些“黑科技”

对中国航天来说，昨晚又是一个不眠之夜。

2019年12月27日20时45分，中国最大火箭“胖五”——长征五号时隔两年多再度出征，“两年蛰伏一飞冲天”的励志故事引发关注。但很少有人注意到，“胖五”这次带上天去的卫星——实践二十号，对于中国航天尤其是卫星领域的意义，丝毫不比这枚胖火箭逊色。有的网友看了官方科普介绍，惊呼又是一个“黑科技”！

中国工程院院士、中国航天科技集团五院总工程师、实践二十号卫星总指挥周志成告诉记者，实践二十号卫星重达8吨，是目前我国研制“发射重量最重”的卫星，也是目前中国“技术含金量最高”的卫星。

也因此，有人称之为中国目前为止“最牛”的卫星。

这颗卫星，同时也是我国东方红五号卫星公用平台首飞试验星。

按照周志成的说法，东方红五号卫星平台的出现，将填补东方红系列大型卫星平台型谱的空白，可满足我国未来20年高通量通信卫星的需求。

目前，世界上许多国家都采取卫星公用平台的设计方法。公用卫星平台只需做少量适应性修改，即可装载不同的有效载荷，以此缩短卫星研制周期，节省研制经费，提高卫星可靠性。

实践二十号卫星总设计师李峰打了一个比喻：从某种程度上讲，卫星公用平台好比“公共汽车”，通过搭载不同的“乘客”——载荷，实现卫星的应用性能。

长期以来，我国形成了以东方红三号、东方红四号等为代表的东方红系列卫星公用平台及型谱化产品。随着国民经济发展水平不断提升和国防现代化建设不断加速，对我国通信卫星性能跨越的需求越来越迫切。

“研制东方红五号平台的初衷，就是因为我国需要高通量的通信卫星。”周志成说。

按照设计指标，基于东五平台的卫星起飞重量可达8至9吨，载荷承载能力可达1.5至1.8吨；整星功率超过28千瓦，提供载荷功率达18千瓦；载荷舱的散热能力达9千瓦；卫星设计寿命长达16年。

这意味着，相比东方红三号、东方红四号等现役卫星平台，东五平台更大、更强，具有“高承载、高功率、高散热、高控制精度”特点，达到国际领先水平。

“如果说是东方红四号平台，让我们具备了和国际同行同台竞技的实力，那么凭借东方红五号卫星平台，我们将能实现从跟跑到领跑的转变。”周志成说。

而要做到这一切，就不得不提这颗卫星一身的“黑科技”！

黑科技一：国内展开面积最大的太阳翼

很多人把太阳翼比作卫星的“翅膀”，不过它的作用可不是用来飞行，而是为卫星提供能源。

实践二十号卫星身躯庞大，它的“翅膀”是我国迄今为止面积最大、翼展最长、展开方式最复杂的太阳翼，双翼展开比波音737飞机的翼展还要宽10米。尽管这双“翅膀”十分巨大，但是却“身轻如燕”。

太阳翼面积的大大增加，就能带来源源不断的超强电流供给，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服务、移动通信服务等。

黑科技二：“小关节”和“大心脏”

实践二十号卫星巨大的太阳翼，虽然不能像翅膀一样上下挥舞，但是能够低速转动，保证始终朝向太阳，从而最大限度地获取太阳能。而带动太阳翼转动的则是一个“小关节”——太阳翼驱动机构。

别看太阳翼驱动机构个头娇小，却是一个耐冷耐热耐冲击的“大力士”，它能轻轻松松承受巨型太阳翼展开带来的冲击载荷，驱动百来斤的质量转动也不在话下。

实践二十号卫星巨大的太阳翼能够提供超强电流。如何让这些电流既不过大也不过小，而且能听话地流到卫星每一个角落，维持卫星的健康运转呢？

为此，研制人员为卫星配备了一颗“大心脏”——国内功率最大的电源控制器。

与第一代电源控制器相比，它在功率增大3倍以上、功率密度提升2.5倍的情况下，重量却只增加了40%。

黑科技三：天地间架起信息传输高速公路

随着卫星互联网业务的增加，人们对于大容量通信卫星的需求越来越迫切。实践二十号卫星搭载的由中国航天科技集团五院研制的甚高通量通信载荷，涵盖了Q/V频段载荷、宽带柔性转发器等。

中国航天科技集团五院实践二十号卫星总设计师李峰说，提高卫星通信容量主要手段在于提高可用频段带宽。

如果把静止轨道比作太空中的一条高速公路，那么这条高速公路是所有太空高速公路上最为拥挤的。而使用Q/V频段相当于把这条高速公路拓宽了4-5倍。

黑科技四：激光高速通信从梦想照进现实

激光通信是天基信息网上的骨干节点及导航卫星组网运行的重要手段，近年来一直是航天领域研究的一个热点问题。

实践二十号卫星搭载了五院研制的激光终端，将实现在轨的星地通信，通过双通道信号传输，可以实现10G左右的通信容量，相比于传统的微波通信，实现了指数级的增长。

黑科技五：“混合推进”让卫星飞得更稳

随着科技进步和对环保的重视，很多人在买汽车时都喜欢选购油电混合动力汽车，兼具汽油发动机和电池发动机的双重优势。

实践二十号卫星采用的，正是这样一套混合推进系统，由化学推进和电推进提供混合动力，相当于卫星里的 “油电混动汽车”。

化学推进力量大，效率低，适合快速变轨和调整卫星姿态，尽快将卫星送入既定工作轨道；电推进力量小，但推力精度高、效率高，适合在轨长期精确轨道调整。

黑科技六：“降温神器”——可展开式热辐射器

实践二十号卫星尺寸大、体积大、重量大、功耗大，产生的热量多，如果不及时散热，就可能“上火”，造成各种设备失效从而无法正常工作。

怎么办？研制人员为它准备了一个“降温神器”——基于单相流体回路的可展开式热辐射器。

五院专家介绍，这个“神器”在“胖五”发射时，紧紧收拢在卫星内壁上，一旦卫星准确入轨，它就会自动解锁并向外展开。

形象地说，就像小狗热了吐出个舌头一样，这扇特殊的窗户就相当于卫星的舌头。

此次随实践二十号卫星搭载飞行成功，证明了这个“神器”能够有效解决航天器功耗增大和散热面积不足的矛盾，为我国未来万瓦级卫星平台的研制提供了有力的支撑。

编辑记者：中国青年报 邱晨辉 

漫画图片由中国航天科技集团五院提供

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