航天科普：东方红四号大容量通信卫星公用平台

卫星平台简介

东方红四号大容量通信卫星公用平台是我国自主研制的新一代大容量、长寿命、高可靠通信卫星平台，是十五期间我国重点开展的民用卫星工程。输出功率和通信能力与国际上类似的平台相当。该平台由推进与服务舱及太阳电池阵组成，并采用三轴稳定控制。 平台采用公用平台设计理念，坚持通用性、继承性、扩展性和先进性的原则，平台的性能与国际上同类卫星先进平台水平相当，设计寿命15年，寿命末期输出功率8～10KW，承载有效载荷重量600～800Kg，适用于大容量通信广播卫星，大型直播卫星，移动通信，远程教育和医疗等公益卫星以及中继卫星等地球静止轨道卫星通信任务。 ​研制背景

21世纪初通信卫星市场增长迅猛、国际竞争激烈，东方红四号卫星平台坚持通用性、继承性、扩展性和先进性的原则，服务于我国国内市场和亚、非、拉美等地区的国际商业客户。 为加快我国自主研制通信卫星的市场竞争力，我国加紧开展新一代大型静止轨道卫星公用平台论证工作，在九五期间重点开展了大型地球静止轨道卫星公用平台（东四平台）的技术开发工作，并取得了突破性进展。用了一年的时间，于2001年1月完成了预发展阶段任务，通过了国防科工委组织的专家评审，2001年10月国家正式批准东四平台立项，2002年1月通过了转初样设计评审，正式转入初样研制阶段。 2001年10月，我国第三代大型地球静止轨道公用平台——东方红四号平台正式转入工程研制，带来了大容量通信广播卫星、直播卫星、新一代航天装备通信卫星等项目的百花齐放。 2002年5月中国空间技术研究院与鑫诺卫星公司签订了鑫诺二号（SINOSAT-2）卫星采购与发射合同。鑫诺二号卫星的主要服务对象是我国大陆及港澳台地区的通信广播用户。该卫星使用我国正在研制的新一代大型静止轨道卫星公用平台东方红四号。 鑫诺二号卫星的研制工作于2003年开始，计划于2006年出厂发射。在东方红四号平台的基础上，中国空间技术研究院又先后签订了尼日利亚和委内瑞拉通信卫星合同，实现了我国卫星整星出口零的突破。 2004年11月，基于东方红四号卫星平台的设计方案在尼日利亚通信卫星的竞标角逐中脱颖而出，尼日利亚通信卫星一号是我国第一颗整星出口的通信卫星，尼日利亚通信卫星一号的成功发射与交付用户，标志着东方红四号平台技术日趋稳定和成熟。 截至2019年底，共有25颗采用东方红四号卫星平台的通信卫星在轨稳定运行，它们覆盖亚洲、非洲中西部及南部、南美洲，覆盖全球约58%的陆地面积和80%的人口。 东方红四号卫星平台实现了中国大型通信卫星出口零的突破。我国使用该平台已成功研制和发射了8颗卫星，产品日益成熟可靠，应用逐渐普及。此外，还有9颗卫星在研，多颗卫星处于论证与市场开拓状态。 该平台的开发应用，使中国通信卫星研制技术在寿命长、高可靠性上实现了突破，促进中国民族通信卫星事业的国际地位得以提升，通信卫星也成为中国航天器进军国际市场的拳头产品。 面对国际通信卫星研制技术的日益进步和市场的蓬勃发展，我国的通信卫星研制技术和产业化面临较大的竞争。在应用数量、承载能力、规划与演进路线上，东方红四号平台与国际主流卫星平台仍存在一定的差距。通过不断的技术改进，持续提升东方红四号平台的能力，已成为快速应对市场需求与平稳发展平台技术的关键。 2007年7月，基于东方红四号平台研制的尼日利亚通信卫星一号顺利交付用户，更是实现了中国航天整星出口零的突破。 2017年11月27日，中国空间技术研究院证实：周志成担任东方红四号卫星平台总设计师兼总指挥。 鑫诺二号研制总经费控制在13.26亿元（含外汇指标2400万美元）以内，其中预发展阶段1.1亿元（已安排），“十五”安排12.16亿元，由民用航天科研费支出。 研制计划及后续工作安排： 2000年，预发展阶段（关键项目预先研究） 2001年，批复立项 2004年，转入正样研制 东方红四号卫星平台，装载22路Ku频段大功率转发器，卫星寿命末期输出功率10500W，发射重量5100kg（东方红三号卫星为中等容量通信卫星，可装载有效载荷200公斤，整星功率1800瓦，可装载24路中校功率转发器），设计寿命15年，使用长征三号乙（CZ-3B）运载火箭由西昌卫星发射中心发射，整星指标和能力达到国际先进水平。 东方红四号卫星平台由推进舱、服务舱和太阳翼构成，承载有效载荷能力595千克，太阳翼输出功率10500瓦，设计寿命15年，可靠性寿命末期大于0.78。 东方红四号卫星平台的发射重量5000千克，输出功率10kw，有效载荷为600-800千克，转发器数量为52路，设计寿命为15年，平台的性能与国际上同类卫星先进平台水平相当。基于公用平台设计理念，东方红四号卫星平台适用于大容量通信广播卫星、大型直播卫星、移动通信、远程教育和医疗等公益卫星、中继卫星等地球静止轨道卫星通信任务。 设计参数 东方红四号卫星平台参考数据 项目 参数 卫星尺寸（毫米） 2360×2100×3600 有效载荷承载能力（千克） 600 太原电池阵输出功率（千瓦） 10.5（eol） 有效载荷功率（千瓦） 8 轨道类型 地球静止轨道和其他轨道 位置保持精度 西/东 ±0.05º 北/南±0.05º 天线指向精度 <0.1º(3σ) 设计寿命（年） 15年（根据配置情况） 2002年5月中国空间技术研究院与鑫诺卫星公司签署了“鑫诺二号”（SINOSAT-2）卫星采购订货合同。该卫星是“东方红四号”大平台的首发星，发射重量5100千克（东方红三号卫星为中等容量通信卫星，可装载有效载荷200公斤，整星功率1800瓦，可装载24路Ku频段转发器），设计寿命15年，使用长征三号乙（CZ-3B）运载火箭由西昌卫星发射中心发射，整星指标和能力达到国际先进水平。 2006年10月29日0时20分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭，将自行研制的新一代大功率通信广播卫星“鑫诺二号”（东方红四号首发星）成功送入太空。由于定点过程中出现技术故障，致使太阳帆板二次展开和通信天线展开未能完成，卫星无法提供通信广播传输服务。 在东方红四号平台的基础上，先后又签署了尼日利亚和委内瑞拉通信卫星合同，走出了我国卫星整星出口零的突破。 发射记录 东四平台通信卫星发射记录 发射日期 运载火箭 卫星 发射质量（千克） 运行状态 备注 2006.10.29 CZ-3B Y7 鑫诺二号 5107 失效 太阳能主电池板未打开，部分天线亦未能打开 2007.5.14 CZ-3B Y9 Nigcomsat-1[3] 5086 失效 太阳能电池板故障，电能耗尽[4] 2008.10.30 CZ-3B Y12 Venesat-1[5] 5050 提前失效 08年12月交付，定点在西经78度[5] 20年3月26日失效，未达到15年设计寿命[6] 2010.9.5 CZ-3B Y13 鑫诺六号（中星6A） 5100 正常 鑫诺六号已改名中星6A，定点于东经125度 2011.6.21 CZ-3B Y20 中星10号 5220 正常 2012年7月正式交付，定点于东经110.5度 2011.8.12 CZ-3B Y19 Paksat-1R 5119.5 正常 定点于东经38°，11年11月在轨交付 2011.9.19 CZ-3B Y16 中星1A 5320 正常 成功发射[9] 2011.12.20 CZ-3B Y21 Nigcomsat-1R[10] 5100 正常 定点于东经42.5度，11年3月交付 2012.5.26 CZ-3B Y17 中星2A 5320 正常 成功发射 2013.5.2 CZ-3B Y25 中星11号 5234 正常 定点于东经98.2 2013.12.21 CZ-3B Y27 玻星1号 5100 正常 定点于西经87.2 2015.10.17 CZ-3B Y36 亚太9号 - 正常 定位于东经142 2015.11.12 CZ-3B Y34 中星2C - 正常 发射成功 2015.11.21 CZ-3B Y38 老挝一号 - 正常 定位于东经128.5 2015.12.10 CZ-3B Y31 中星1C - 正常 发射成功 2016.1.16 CZ-3B Y29 白俄罗斯通信卫星 BelinterSat-1/中星15号 5223 正常 发射成功，定点于东经51.5 2017.6.19 CZ-3B Y28 中星9A - 正常 火箭第三级工作异常，卫星未入轨，后卫星经10次轨道调整，成功定点于东经101.4 2017.12.11 CZ-3B Y40 阿尔及利亚一号通信卫星 5225 正常 定点于西经24.8 2018.5.4 CZ-3B Y55 亚太6C - 正常 发射成功，定点于东经136.5 2019.1.11 CZ-3B Y56 中星2D - 正常 发射成功 2019.3.10 CZ-3B Y54 中星6C - 正常 发射成功，定点于东经130 2019.8.19 CZ-3B Y58 中星18号 - 异常 东方红四号增强型通信卫星平台首发星，星箭分离正常，但卫星工作异常 2020.4.9 CZ-3B Y71 印尼PALAPA-N1 5550 失效 火箭第三级工作异常 东方红四号平台由电源、测控、数据管理、姿态和轨道控制、推进、结构与机构、热控等分系统组成，全三轴稳定控制方式。该平台输出总功率为8000-10000瓦，并具有扩展至10000瓦以上的能力，能为有效载荷提供功率约6000-8000瓦。该平台可承载有效载荷重量600-800公斤，整星最大发射重量可达5200公斤，可采用长征三号乙、欧洲阿里安和俄罗斯质子号等运载火箭发射。该平台设计寿命15年。 “东四”增强型平台以“东四”平台为基础，通过增加结构尺寸、应用先进技术，有效提升通信卫星平台服务寿命、载荷容量、载荷功率和载干比等主要技术指标，增强型平台可提供不小于13.5千瓦的整星功率，可装载70路转发器，整星发射重量可达6000公斤，服务寿命15年。 “东四”增强型平台的研制具有三大特点：一是应用多项国际先进技术，主要包括多层通信舱技术、电推进技术、综合电子技术、锂离子电池技术、重叠可展开天线技术等，使平台技术水平显著提升，并通过优化平台设计、增加平台结构尺寸、提高供配电能力等，显著提高平台承载能力。 东方红四号卫星公用平台由电源、热控、测控、数据管理、控制、推进、结构与机构等分系统组成，采用全三轴稳定控制方式。该平台输出总功率为10.5千瓦，并具有扩展到10千瓦以上的能力，可为有效载荷提供功率约6～8千瓦。该平台可承载有效载荷重量为600～800公斤，整星最大发射重量可达5200公斤，平台设计寿命15年。与1997年5月发射的东方红三号通信卫星相比，东方红四号卫星平台能力大幅度提高，整星功率从1.7千瓦增加到10.5千瓦，为有效载荷提供的重量由220公斤增加到600公斤，卫星设计寿命由8年增加到15年，卫星起飞重量由2320公斤提高到5100公斤，卫星用推进剂充填量由1335公斤提高到3100公斤。尼日利亚通信卫星一号的成功发射和使用，标志着我国通信卫星技术水平由原来的国际八十年代初水平已提升到国际九十年代末期水平，东方红四号卫星公用平台进入了世界通信卫星先进平台行列。 东方红四号卫星公用平台承载着推动发展中国广播通信、移动通信、电视直播事业，开拓国际商业通信卫星市场的重任，对促进中国国民经济可持续发展，推动我国与其他国家的科技与文化交流，提升我国的国际地位和国际形象，具有着重要而深远的意义。 为加快通信卫星领域发展，五院通信卫星事业部正式成立，在既有成熟通信卫星平台的基础上，开发满足市场差异化需求的东四S、东四增强型平台。 其中，东四S平台所采用的电推进、综合电子和锂离子电池技术都达到了国际领先水平，东五平台的所有新技术几乎都在东四S平台研制过程中得到了储备，研制成功后将在国际上处于领先水平，使我国的通信卫星平台研制从“跟跑”转向“领跑”。 东方红四号卫星是追赶世界先进水平的技术跃进，其性能指标达到美国FS1300、法国SpaceBus3000的水平。