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好樣的!中國「造星人」

原標題:好樣的!「造星人」

五院「通信衛星創新團隊」正在討論通信衛星相關技術問題。

航天科技集團五院供圖

22星連續成功發射、7星出口四大洲,在國際通信衛星領域叫響「東方紅」品牌;平均年齡只有33歲的年輕團隊,拿獎拿到「手軟」:首屆「國防科技創新團隊獎」「全國五一勞動獎狀」和「全國質量獎卓越項目獎」等,團隊成員更是先後榮獲了「全國傑出工程師」「青年科技獎」「何梁何利獎」「航天功勛獎」等重大榮譽……

這支隊伍就是航天科技集團五院「通信衛星創新團隊」(以下簡稱團隊),他們在商業通信、數據中繼、移動通信、廣播電視傳輸等多個領域實現了重大技術跨越,正逐步成長為通信衛星設計、研製及應用領域的核心力量。

塑造衛星「東方紅」品牌,實現通信衛星領域的全面趕超

通信衛星技術具有「全天時、全天候、全球化」信息通聯的獨特優勢,被譽為高新技術王冠上的「閃耀明珠」。

在錢學森、孫家棟、戚發軔、範本堯等老一輩航天專家的帶領下,1970年4月24日,首顆人造地球衛星東方紅一號發射成功,使成為世界上第五個能夠獨立研製和發射人造地球衛星的國家。此後,東方紅二號通信衛星、東方紅三號中容量通信衛星的發射成功,拉開了通信衛星產業化發展的序幕。

從2000年開始,為使通信衛星產業迅速趕上國際先進水平,以周志成研究員為領軍人物的五院「通信衛星創新團隊」,擔負起新一代大型通信衛星公用平台——東方紅四號的攻關重任。他們自主創新、超常工作,突破國外技術封鎖,歷經6年艱苦攻關,一舉攻克大型通信衛星總體設計、高電壓大功率複雜電源、衛星長壽命高可靠等關鍵技術。最終,這個平台實現了整星功率達到萬瓦、壽命突破15年、整星質量超過5噸等里程碑式的指標,核心能力相比東方紅三號提升近20倍,達到國際先進水平。2007年5月以來,19顆基於該平台的通信衛星成功發射,徹底扭轉了廣播電視領域「長期依賴進口衛星、使用受制於人」的被動局面。

此後,團隊提出「平台型譜化」概念,催生全新升級的東方紅四號E平台、小巧靈活的東方紅四號S平台、基於全電推進技術的東方紅四號SP平台,使擁有了一系列適用範圍廣、技術性能高、具有自主知識產權的通信衛星平台產品。

為了讓「東方紅」品牌在國際前沿領域佔據一席之地,從2010年開始,團隊又著眼滿足未來20年大功率通信衛星需求,決定開發性能更為先進的東方紅五號大型衛星公用平台。

6年艱苦攻關,團隊全面掌握了桁架式主承力結構、二維二次展開半剛性太陽翼、大功率電源控制器等國際頂尖技術,並用18個月就完成了「東五」試驗星研製,高軌通信衛星的能力與水平自此進入嶄新時代。

基於東方紅五號衛星公用平台的衛星最大發射重量可達9噸,整星功率提高到3萬瓦,載荷承載能力可達1800公斤。這些指標可與當前國際一流平台比肩,將帶動大型衛星公用平台升級換代和能力跨越提升,全面滿足2030年前民、商用衛星的需求,填補東方紅系列大型衛星平台型譜的空白。

在今年6月底前後,歷經18個月研製的東方紅五號平台試驗星——實踐十八號將在海南文昌發射場搭載長征五號火箭發射升空,推動通信衛星領域的全面趕超。

瞄準國際前沿,搶佔通信衛星領域創新制高點

截至記者發稿時,團隊已創下連續22顆通信衛星發射任務「零失誤」的紀錄,在軌衛星達到25顆。而在研製過程中,團隊需要解決一個又一個創新路上的「攔路虎」。

空間電推進技術在通信衛星領域是世界性難題,美國曾付出4顆衛星在軌失效的慘痛代價。2009年東方紅四號S平台研製伊始,就該平台是否上電推進技術,專家們意見不一。周志成認為,電推進技術可大幅度減少航天器的燃料攜帶量,提高航天器承載能力,是通信衛星能力提升的有效途徑,要打造先進的通信衛星,就必須上電推進系統。之後,在青年科技人員王敏的帶領下,研製隊伍先後攻克了多個難題,確保電推進產品經受住了長達12000小時的壽命考核試驗,並在實踐十三號衛星上實現了工程應用。

低PIM控制技術是國外航天企業高度保密的尖端技術。PIM問題一旦發生,就會導致轉發器通道阻塞,衛星無法正常通信。為了攻克該項世界難題,確保首顆移動通信衛星天通一號的順利研製,團隊成員從相關文獻的蛛絲馬跡中尋找突破口,對衛星的零部件、單機、分系統、整星系統進行了上百項測試驗證,積累了關於PIM的大量數據和經驗。最終,團隊不僅為後續衛星工程項目建立了一套技術體系和衛星測試規範,也打破了國外對長達20年的技術封鎖。

在技術突破的過程中,一大批中青年骨幹也脫穎而出。「航天功勛獎」獲得者魏強主持建立了通信衛星數字化研製體系,實現了衛星的全三維設計和平台的組批生產,使衛星研製周期縮短7個月,效率提高30%以上;44歲的李峰,已主持研製了5顆通信衛星研製發射任務;陳粵博士向無工質電磁推進技術發起挑戰,與美國國家航空航天局、德國德累斯頓大學等國際頂尖科研團隊同台競爭;青年骨幹鄧恆帶領的國際市場開拓隊伍,5年間足跡遍布全球20多個國家,完成60多個衛星項目投標工作,為贏得8個國際商業衛星合同,金額近10億美元。

打造「高端智造」產品,已覆蓋全球60%陸地和80%人口

多年來,團隊研製發射的系列通信衛星,稱得上是高端裝備的一張閃亮名片。由他們打造的系列「高端智造」產品,已覆蓋全球60%的陸地和80%的人口。

團隊研製的「中星」「亞太」系列通信衛星,建立起覆蓋全境的廣播電視網路,可實現300多套高清衛星電視節目的實時傳播,在遠程醫療、遠程教育、「村村通工程」、應急通信保障等方面發揮了重要作用。

團隊建立的「天鏈」中繼衛星系統,使成為世界上第二個擁有全球覆蓋能力中繼衛星系統的國家。依託「天鏈」,從神舟七號以來的載人航天任務有了可靠的數據中繼保障,助力飛船交會對接、「太空授課」、「天地對話」順利進行。

2016年8月成功發射的天通一號01星,是由團隊研製的首顆移動通信衛星,推動邁入衛星移動通信的「手機時代」。它實現了對海洋、沙漠、山區、高原各類地形的無縫覆蓋,能為車輛、飛機、船舶和個人等移動用戶提供穩定可靠的通信保障,將在野外勘探、地震搶險、南極科考等活動中發揮重大作用。

團隊研製的首顆高通量通信衛星「實踐十三號」,在2017年4月發射升空,推動衛星通信進入高通量時代。這顆衛星高通量試驗載荷的通信容量已達到20G的國際先進水平,超過目前在軌全部通信衛星的容量總和,具備同時傳輸數十套高清節目甚至4K超高清節目的能力。未來,依託高通量通信衛星,人們可以在飛機、高鐵、遠洋船舶上隨時享受到高速寬頻互聯網服務。

在國際市場上,團隊先後為奈及利亞、委內瑞拉、巴其斯坦、玻利維亞、寮國、白俄羅斯等國家成功交付7顆國際商業通信衛星。委內瑞拉通信衛星在軌不到兩年,就已鏈接1700多個教育中心、89個能源點、214個農產品基礎設施,10年內有望帶動建立16000個衛星接收站,惠及該國800萬人口。玻利維亞通信衛星的轉發器出租率已超過80%,年度收入超過2500萬美元,衛星壽命周期內的總收入預計超過5億美元。

目前,這個通信衛星創新團隊正承擔著以「天地一體化信息網路」和「空間飛行器在軌服務與維護」等國家重大專項為代表的25星研製、50星發射任務。未來,以移動多媒體廣播衛星、大容量寬頻通信衛星、超大容量寬頻通信衛星、高承載比寬頻通信衛星、全球移動通信星座科研星等為代表的通信衛星的發射成功,將服務全球數十億人,使之享受到航天科技帶來的巨大福利。



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