实践20号卫星大太阳翼完美展开 开翼技术从默默无闻直达世界领先

上周刚刚由长征五号火箭发射的“实践20号”大型通信卫星是我国首颗发射成功的“东5平台”星(DFH-5),东五平台星自重一般都超过8吨,两面太阳翼总共有12片太阳能板构成,整颗卫星开翼后的长度超过40米,比大型飞机的翼展还要大。实践20号卫星进入转移轨道后,通过自身的动力,用了一周的时间顺利爬到了3.6万公里的地球同步轨道。并在今天(1月4日)通过二次二维展开的方式,成功部署了所有的12片太阳能板,这不仅是我国卫星史上的首次,而且一次性让我们的卫星太阳翼技术从传统的一次展开飞跃至世界领先的“二次二维”展开,让中国卫星再次掌握了一门新绝活。

东五平台实践20号卫星样式

说到卫星太阳翼的“二次展开”技术,伴随着我们更多的都是泪。21世纪以前,我们最先进的国产通信卫星还是东3平台,但该平台卫星容量小、性能差,完全无法与欧美的通信卫星相提并论,为了追赶世界先进的通信卫星技术,我国在2001年立项了“东四平台”,由于新平台需要的功率更大,因此也需要更大的太阳翼面积,因此从东四平台设计伊始就采用了太阳翼二次展开技术

遗憾的是在2006年,首颗基于东四平台的“鑫诺二号”卫星发射没几天就碰到了太阳翼二次展开失败的故障,最终鑫诺二号变成了太空垃圾;2007年第二颗基于该平台的“尼日利亚1号通信卫星”再次出现太阳翼故障,刚刚运行1年多后就被迫退役。连续两次太阳翼的故障,最终让卫星团队修改方案,费力将东四平台卫星改回了1次完全展开模式。从此之后太阳翼2此展开似乎就与中国卫星无缘了。

东五平台与团队合影

进入2010年代后,同步轨道卫星继续向大型化发展,我国也不失时机地提出了东四平台的代替品东五平台,设计重量达到8吨(远大于东四的5吨),系统功率几乎达到了东四平台的3倍以上,传统的三片式或者四片式的一次展开太阳翼再也无法满足电力需要,因此东五平台的太阳翼被设计成了6片式二次二维展开的方式。再次来啃太阳翼二次展开这块硬骨头,我们采用了更优秀的设计方案和更可靠的试验设备,地面模拟装置首创性地采用了“超长全气浮导轨”展开架,大幅度降低摩擦力,更完美地模拟出太空中太阳翼展开的环境,这一技术甚至比美国洛马、诺格等大公司都要先进。

其实2017年发射的“实践18号”才是首颗东五平台卫星,但遗憾的是它却随着长征五号遥2火箭一同坠入了太平洋。2019年12月27日,第二颗东五平台卫星“实践20号”终于发射成功。实践20号卫星进入初始转移轨道后,为了满足基础的通讯和控制要求,两面各打开了一片太阳能板,称之为第一次打开。然后2020年1月4日进入同步轨道后,再各将剩余的5片帆板展开,卫星总长度超过40米,这一过程称之为第二次打开

实践20号卫星地面测试

第一次个展开一片很容易,我们具体来说一下二次展开的过程。实践20号卫星的两个太阳翼都由6片太阳能板构成,其中横向4片纵向2片,打开后两边各呈十字状。由于一次打开时两边已经各展开了一片横向太阳能板,因此二次展开时要先把剩余的3片横向板打开,称之为二次一维打开,最后再将两片纵向的太阳能板打开,称为二次二维展开。可以不客气地说,实践20号卫星不管是其超过40米的翼展还是二次二维打开的方式,都处于世界通信卫星的顶尖水平。

当然东五平台并不能让我们满足,据称更新一代的东六平台也在预研中,未来的通信卫星将不但具备大块头,更将有大智慧,人工智能、大数据处理等先进技术也将移植到卫星平台上来。

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