东方红五号 :中国自主研制的一种地球静止轨道卫星平台

更新时间:2024-09-20 13:54

东方红五号(DFH-5),是中国自主研制的一种大型桁架式地球同步轨道大型卫星公用平台,由中国航天科技集团五院抓总研制。

东方红五号整星发射重量8000kg,有效载荷承载能力达到1500kg,载荷功率18kW,具备120路以上转发器和14副天线的布局能力。于2010年开启研制,2015年获得国家国防科工局和财政部立项批复,正式进入工程实施阶段。2019年,基于东方红五号平台研制的实践二十号卫星的长征五号运载火箭遥三火箭顺利发射升空,并于2020年1月5日成功定点。

东方红五号具有“高承载、高功率、高散热、高控制精度”等特点,可全面满足2030年前各类用途卫星需求,填补东方红系列大型卫星平台型谱的空白。

历史沿革

早在2008年通信卫星事业部成立之初,中国航天科技集团五院就启动了对东五平台的研制工作。2010年,航天科技集团五院通信卫星事业部以“新型卫星平台研究室”为依托,正式启动对新一代通信卫星平台的研制工作,并自筹经费进行先期技术攻关,开启了东方红五号卫星平台的研制之路。2015年,东方红五号卫星平台正式获得国家国防科工局和财政部立项批复,标志着东五平台的研制工作正式进入工程实施阶段。

2016年11月3日,东方红五号搭载着实践二十号卫星的长征五号遥三火箭首飞成功,但在2017年7月2日的第二次飞行中遭遇失利。随后,研制团队找出故障原因,认真开展归零工作,进行了200余项技术改进。

2019年12月27日,基于东方红五号卫星公用平台的首颗新技术试验验证卫星——实践二十号卫星,在中国海南文昌航天发射场由长征五号遥三火箭成功发射升空并进入预定轨道。2020年1月5日上午,实践二十号卫星成功定点在地球同步轨道,星上载荷陆续开通,标志着该通信卫星已具备正式提供服务的能力。

技术方案

总体设计

东方红五号卫星平台由供配电、测控、综合电子、姿轨控、化学推进、电推进、结构和热控八个分系统组成,采用分舱段模块化设计,包括推进舱、服务舱以及有效载荷舱,其中推进舱与服务舱组成平台的公用舱段部分,采用桁架式主承力结构,大幅降低公用舱段的高度,并为不同形式载荷舱提供多个硬点连接的统一接口形式,实现公用舱段与有效载荷舱并行研制、快速连接。

平台在配置化学推进分系统的基础上,采用电推进技术,实现卫星在轨全电推进位置保持与角动量卸载,大幅减少卫星推进剂携带量,提高有效载荷承载效率。同时,基于东五平台的卫星可以采用化学推进分系统的轨控发动机实现轨道转移,也可以采用轨控发动机与电推力器联合变轨的入轨策略。

基于平台的典型通信卫星整体呈长方体构型,卫星南北面为散热面,东西面和对地面安装通信天线,南北面安装太阳翼热辐射器。平台采用智能化、自主化设计,采用高轨自主导航系统实现了卫星在轨自主姿态和轨道控制,并通过在轨自主的星务、能源、热控管理以及在轨故障诊断、隔离与恢复设计,大幅提升卫星的好用性和易用性,减少地面操作,提高用户使用体验。

高承载、多适应桁架式结构

为实现多载荷适应性以及高承载能力,东方红五号卫星平台采用桁架式主承力结构形式,主承力结构由“W”型梁板复合结构以及对接环组成。针对不同有效载荷形式,载荷舱可采用桁架式、箱板式承力结构形式,具有载荷适应能力强的特点。载荷舱力载荷通过两舱接口向下传递,并通过桁架结构传递至星箭对接环,具有传力路径简单的特点。平台结构承载能力为8000kg,在卫星平台构型不变的情况下,具备扩展到9000kg的能力。

高效热控系统

热控分系统充分借鉴东四平台卫星的热控技术,以主动热控结合被动热控技术作为热控手段,利用卫星南北板作为散热面,设计可展开式热辐射器作为扩展散热面。载荷舱采用三维热管网络、单相流体回路等技术,实现载荷舱等温化设计,散热能力达到9kW。

先进综合电子系统

东五平台综合电子分系统采用以星务管理单元为控制中心,1553B总线为信息网络,综合业务单元等为下位机的集散型分布式网络系统,提供标准的电气接口和总线网络通信模式,按照模块化的设计思路进行功能整合。综合电子分系统是平台实现智能化设计的核心系统,通过星务管理单元实现卫星星箭分离后的程控、高精度时间管理、整星FDIR、在轨自主星务管理、自主能源管理等功能。

20kW级超大功率供配电系统

东五平台供配电分系统基于“太阳电池阵—蓄电池组”设计架构,采用全调节统一母线,母线电压100V。平台采用绷弦式二维二次展开半刚性太阳翼、高光电转换效率的太阳能电池片、大功率太阳帆板驱动机构、大功率电源控制器、大容量高比能量锂离子蓄电池组等先进技术,实现整星寿命末期分点28.4kW大功率供电能力。

高精度姿轨控系统

东五平台卫星在轨三轴稳定,姿轨控分系统采用“姿轨控计算机为处理中心、执行机构驱动单元和电推进控制单元为驱动控制中心”设计。整星配置星敏感器、太阳敏感器、地球敏感器以及长寿命陀螺等姿态敏感器,具备多种姿态确定组合。

高效并联排放化学推进系统

东五平台采用统一双组元推进系统,配置4个并联布置的板式全管理贮箱,能够装填超过3900kg的化学推进剂,具备将整星从地球同步转移轨道变轨至地球同步轨道的能力。化学推进分系统设备全部布置在推进舱,便于整星模块化设计与研制流程优化。此外,化学推进分系统还采用了推进剂大流量可重复加排技术,大幅减少卫星加注时间。

大推力、多模式电推进系统

电推进分系统采用高比冲、可变推力的新一代电推进系统,配置 LIPS-300 多模式离子推力器及矢量调节机构。在 5kW 大功率模式下,具有大推力的特点,推力 200mN,比冲 3500s,实现卫星转移轨道后期变轨任务;在 3kW 小功率模式下,具有高比冲的特点,单台推力器推力 100mN,比冲 4000s。实现卫星全寿命周期在轨全电推进南北、东西位保以及动量角动量管理。

设计参数

技术特点

高承载

整星发射质量8000kg,有效载荷承载质量1500kg,有效载荷功率18kW,有效载荷布局能力达到120路以上(等效C频段透明转发器)。

大功率

东方红五号卫星平台采用二维二次展开半刚性太阳翼、锂离子蓄电池等技术,整星寿命末期功率达到28kW以上。

高散热

平台采用主动热控、被动热控结合的手段,实现有效载荷散热能力9kW以上。

长寿命

平台具备提供在轨服务16年的能力。

可扩展

卫星平台设计预留承载、供配电、姿轨控以及热控等扩展能力。以典型通信卫星为例,扩展后整星发射质量9000kg,有效载荷质量1800kg,载荷功率22kW,布局转发器150路(等效C频段透明转发器)以上。

研制意义

东方红五号卫星平台是中国新一代地球同步轨道换代发展卫星平台,能力和技术指标均处于国际先进水平,平台开发可引领飞行器研制领域技术创新,带动中国大型卫星公用平台升级换代和能力跨越提升,促进元器件、原材料和重大共性关键技术的突破,支撑民用空间基础设施和军事航天装备发展,形成国际商业卫星竞争优势,并可全面满足2030年前各类用途卫星需求,填补东方红系列大型卫星平台型谱的空白。

实践二十号卫星的发射成功,标志着东五平台成熟度向前迈进了一步,为东五平台的全面推广与应用奠定了坚实基础。尤其在当下,商业化卫星直播、应急通信、移动通信、物联网等业务的开展,以及常规固定卫星通信事业的稳步发展,为卫星通信产业提供了丰富的需求和广阔的市场。此外,相比东三、东四等现役卫星平台,东五平台更大、更高、更强,具有“高承载、高功率、高热耗、高控制精度”的特点,达到国际领先水平,可满足中国近20年内高通量通信卫星的需求。

参考资料

珠海航展开幕,五院携国之重器精彩亮相!.中国空间技术研究院.2024-05-20

东方红5号卫星平台进入工程阶段 2018年首射.中国空间技术研究院.2024-05-20

东方红五号卫星平台.中国空间技术研究院.2024-05-20

从起飞到定点的9个昼夜——东方红五号卫星公用平台首飞试验星实践二十号成功定点纪实.中国航天科技集团.2024-05-20

航天科技东方红五号卫星平台研制进入实施阶段.国务院国资委.2024-05-20

..2024-06-05

东方红五号卫星公用平台首飞成功.人民网.2024-05-20

东五平台,为什么说你比肩国际一流?.中国航天报.2024-05-20

航天科技集团加速推进“东五”平台研制进程.国务院国资委.2024-05-20

长征五号遥三火箭发射成功 东方红五号平台首飞试验星践二十号入轨.北京商报.2024-05-20

重磅!中国新一代大型地球同步轨道卫星公用平台——东方红五号卫星平台.国际太空.2024-05-20

免责声明
隐私政策
用户协议
目录 22
0{{catalogNumber[index]}}. {{item.title}}
{{item.title}}
友情链接: