庞之浩：精彩纷呈的中国航天科技（3）

二、中国卫星当空舞

众所周知，航天器是开发太空资源的利器，目前主要有三类，即人造地球卫星、载人航天器和空间探测器。它们各有所长，不能相互替代。从1970年4月24日我国第1颗人造地球卫星东方红-1升空到现在，我国现已都能独自研制、发射和应用这三类航天器。而在这三类航天器中，人造地球卫星的数量和种类最多，用途最广。那么，按用途分，人造地球卫星又可分为试验卫星、科学卫星和应用卫星三种。至今，我国已研制、发射和应用了不少这三种人造地球卫星，创造了很大的社会效益、经济效益和科技成就。

（一）试验卫星当先锋

试验卫星主要用于试验许多航天新概念、新技术、新材料和新型设备等。我国已发射过多颗“实践”系列和别的试验卫星。

例如：2012年10月14日发射的实践-9A、9B，就是我国民用新技术试验卫星系列的首批卫星，主要用于卫星长寿命、高可靠、高精度、高性能、国产核心元器件和卫星编队及星间测量与链路等试验。

2016年11月3日，我国用长征-5发射了实践-17新技术验证卫星。它验证了30余项新技术，包括东方红-5卫星平台关键技术、新型电源、新型测量、新型测控、新型电推和新型热控等技术，其中包括世界上第一套完成在轨飞行验证的磁聚焦霍尔电推进系统。

2016年11月10日，我国成功发射了世界第一颗脉冲星导航试验卫星，开展了脉冲星的空间探测及脉冲星导航技术体制的试验验证，抢占了世界航天前沿技术战略制高点。

2018年2月2日发射的张衡-1是我国首颗电磁监测试验卫星，用于开展中国及周边区域的地震前兆跟踪和空间电磁环境监测数据应用服务，为未来建立地震电磁监测卫星业务化系统进行技术准备。

2019年底，实践-20卫星升空，对新一代卫星平台东方红-5的8大项关键技术进行了在轨验证，包括桁架结构技术，国内展开面积最大、翼展最长的二维二次展开半刚性太阳翼、Q/V频段载荷、宽带柔性转发器，新型化推和电推系统等。

2019年，我国还先后发射了太极-1和天琴-1的技术试验卫星，用于试验空间引力波探测的技术。

（二）科学卫星正崛起

科学卫星用于科学探测和研究，它细分为空间物理探测卫星、天文卫星、实验卫星等多种。以往，我国应用卫星发射的比较多。随着我国经济、科技的迅速发展，现在已比较重视发展科学卫星了，从“十二五”开始实施空间科学战略性先导科技专项，使科学卫星有了较大的发展。

1.探测卫星

2003年、2004年，我国成功实施了地球空间双星探测计划，先后发射了探测-1、2卫星，对地球空间暴发生机制和发展规律进行了立体探测。

2021年，我国可持续发展科学卫星-1（又叫广目地球科学卫星）。该卫星是全球首颗专门服务《联合国2030年可持续发展议程》的科学卫星，用于开展人为活动强烈区域的“能源消耗、人居格局、海岸港口环境”的精细探测，实现“人类活动痕迹”的精细刻画，量化表征人与自然交互作用，为全球可持续发展目标实现提供监测、评估和科学研究的数据支撑。

2.天文卫星

天文卫星相当于把天文台送到地球轨道上，这样可以摆脱大气层的封锁，在全频段范围内对宇宙空间进行详细的观测，对人类科学认识宇宙有革命性地推动。

2015年，我国发射的“悟空”是我国第一颗天文卫星，也是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星，而且成本较低，正超期服役。它已在暗物质探测和宇宙线物理两大前沿领域以及γ天文方面取得了重要成果。

2017年，我国发射了“慧眼”硬X射线调制望远镜。它可探测大批超大质量黑洞和其他高能天体，定点观测黑洞和中子星、活动星系等高能天体，并已取得许多重要科研成果。

2020年，引力波暴高能电磁对应体全天监测器卫星升空。它由两颗小卫星组成，用于对伽马暴和磁星爆发等高能天体爆发现象进行全天监测，可推动破解黑洞、中子星等致密天体的形成和演化以及双致密星并合之谜。

2021年，我国成功发射了首颗太阳观测卫星——太阳Hα光谱探测与双超平台科学技术试验卫星，这标志我国正式进入“探日时代”。该卫星在国际上将首次实现对太阳Hα波段的光谱成像观测，填补太阳爆发源区高质量观测数据的空白。

3.实验卫星

2016年，我国首颗微重力科学实验卫星——实践-10升空。它是单次搭载空间实验项目最多的卫星，开展了六大领域19项实验，专门用于微重力科学和空间生命科学空间实验研究，其中有些实验属世界首次。

2016年，我国发射了世界第一颗量子科学实验卫星——墨子号，首次在太空实现了星地自由空间量子纠缠分发、量子隐形传态等一些具有重要科学和实用意义的实验，取得了量子力学基础物理研究的重大突破和一系列具有国际显示度的科学成果。

（三）应用卫星闪金光

由于应用卫星直接为国计民生和国防建设等服务，所以我国研制和发射了较多的应用卫星。按用途分，应用卫星主要包括通信卫星、遥感卫星、导航卫星三种。

1.通信卫星架彩桥

号称“顺风耳”的通信卫星已成为现代通信的重要手段。它设在太空的微波中继站，具有通信距离远、容量大、质量好、可靠性高和灵活机动等优点，效益也很可观。另外，其不受地理条件限制，对地面设施依赖程度较低，在重大灾害和战争情况下，比其他方式更安全可靠，有时甚至是唯一应急通信手段。

按业务种类分，通信卫星可分为固定通信卫星、移动通信卫星、电视广播卫星和跟踪与数据中继卫星等。我国已先后研制、发射和应用了三代固定通信卫星、两代数据中继卫星、2颗移动通信卫星、2颗高通量卫星、2颗电视直播卫星等通信卫星。

（1）固定通信卫星

第一代固定通信卫星采用东方红-2小容量卫星平台，以自旋稳定方式，装有2-4台转发器，寿命4年，于1984年首次成功发射并运行，后来又发射多颗，大大改变当时我国边远地区收视难、通信难的状况。

第二代固定通信卫星采用东方红-3中容量卫星平台，可装24台C频段转发器，工作寿命达8年，运用了当时许多新技术，是目前我国经过多次飞行考验的中容量地球静止轨道卫星平台。它于1997年首次成功发射并运行，此后陆续用于中星、鑫诺-3、天链-1等通信卫星甚至北斗导航卫星和嫦娥-1、2绕月探测器等。另外，我国还研制了技术更先进的东方红-3A、3B平台。

第三代固定通信卫星采用东方红-4大容量卫星平台，2007年投入使用，具有输出功率大、承载能力强和服务寿命长等特点，设计寿命15年。2015年，装载46台转发器的亚太-9升空，这是目前采用东方红-4平台的通信卫星中装载转发器数量最多的一个。另外，我国还研制了更先进的研制东方红-4E（增强型）、东方红-4SP（全电推）等新型卫星平台。

（2）数据中继卫星

数据中继卫星被称为“卫星的卫星”，主要用于转发低轨航天器与地面之间的实时数据。

2008年，我国发射并运行了第一颗数据中继卫星天链-1的01星，它采用东方红-3卫星平台。此后又发射了4颗第一代数据中继卫星天链-1，使我国测控覆盖率接近100%，并能提供百兆以上的高数据传输速率。

2019年，我国发射了首颗第二代数据中继卫星天链-2。它采用东方红-4卫星平台，平台能力更强，寿命更长，而且数据传输速率增加了一倍以上，配有多副新型天线，服务多目标，覆盖范围广。2021年，我国又发射了第2颗天链-2。

（3）移动通信卫星

2016年8月6日，我国首颗移动通信卫星——天通-1的01星升空。该卫星采用东方红-4卫星平台和传输损耗小、雨衰小的S频段，技术指标与能力水平达到国际第三代移动通信卫星水平，可以为车辆、飞机、船舶和个人等移动用户提供语音、数据等通信服务，并可以实现用户终端的小型化、手机化，标志着我国正式进入了地球同步轨道移动通信卫星俱乐部。2021年1月，我国又成功发射了天通-1的02星。据统计，全国地面移动通信覆盖率不足国土陆地面积的10%，天通-1可有效解决这一难题，并对海上石油勘探开采、森林防护等通信能力提升有重要帮助，使乘坐飞机旅行时的上网交流也成为可能。

（4）高通量卫星

2017年4月12日，我国首颗高通量通信卫星——实践-13升空。该卫星采用了Ka频段、激光通信和电推进等新技术，通信总容量超过20Gbit/s，超过了之前我国研制的所有通信卫星容量的总和，实现了真正意义上的卫星宽带通信应用。它也是第一次在我国高轨卫星上搭载激光通信系统，速率最高可达2.4Gbit/s。而且，它还首次将技术试验和示范应用相结合，卫星在完成在轨技术试验验证后，被命名为中星-16卫星。2020年7月9日，更大通量的亚太-6D发射升空，它采用东方红-4E平台，通信总容量达到50Gbit/s。

（5）电视直播卫星

2017年6月19日，我国首颗自制电视直播卫星中星-9A升空，用于广播和电视直播业务服务，填补了电视直播卫星在南海区域覆盖的空白。2021年，我国又发射了采用东方红-4E卫星平台的中星-9B。相比于中星-9A，中星-9B覆盖范围更大，覆盖区域能力更强，支持4K、8K高清视频节目传输，具备为北京2022年冬奥会等大型活动提供高质量直播传输服务的能力。