俄罗斯布拉戈维斯特军事通信卫星系统技术介绍

描述

俄罗斯质子火箭的雷声周三晚上回到拜科努尔航天发射场,这是七个月来的第一次,当时俄罗斯太空计划的前主力在一次军事任务中翱翔在哈萨克斯坦发射场的黎明前天空。重型运载工具的任务是在国防部的Blagovest高吞吐量通信系统中交付第二颗卫星,但该任务也希望继续重建质子在国际市场上的声誉。

当地时间周四凌晨22:12 UTC时间4:12升空,开始了一项漫长的任务,将Blagovest 12L卫星直接注入地球静止轨道。鉴于这次飞行的军事性质,在Briz-M上级接管四燃烧任务之前,没有实时了解三级质子计划爬升十分钟,从升空到分离卫星总共需要九小时零三分钟。

Roscosmos在周四8:05 UTC提供了发射成功的官方确认,此前卫星已被注入其计划的轨道。

Blagovest 2526L在到达轨道后重新命名为Kosmos 12,加入了2017年发射的一颗星座卫星,成为俄罗斯政府和武装部队委托用于数据密集型通信以及民用高速互联网连接和电视分发的四颗卫星系统的第二个成员。围绕他们任务的保密性表明,布拉戈维斯特的军事作用超过了其在商业行动中的作用。

参与任务的任何一方都没有事先承认周四上午的发射,在确认成功注入卫星之前,预计不会提供发射的照片或说明。与 2017 年 11 月的 Blagovest 2526L 发射活动相呼应,有关即将发射的信息仅通过确定周三 (UTC) 主要发射窗口的航线关闭来自航线关闭。

Blagovest,俄语为“好消息”,也以其代号14F149而闻名,完全由俄罗斯军方资助。预计该星座将由至少四颗停在地球静止轨道东经45度和128度的卫星组成,以覆盖俄罗斯领土和东半球。去年发射的第一架Blagovest Kosmos 2520已经在45°E站站,表明12L卫星将前往128°E,以推进系统在其计划的覆盖区域内达到初始运行能力。

Blagovest卫星由ISS Reshetnev基于该公司的Ekspress-2000卫星平台建造,并配备了在Ka波段和Q波段频率上运行的高吞吐量通信有效载荷。根据Reshetnev的官方信息,这些卫星主要用于连接俄罗斯军事基地和政府领导层,但它们也提供电话,视频会议,电视/无线电广播和互联网服务 - 提供给大型商业客户。

Blagovest在2010/11年左右开始,并继续秘密地完成其初始开发阶段,然后在2015年部分解密,最初的发射目标是2016年。由于宝腾的发动机故障导致长达一年的发射操作停止,以翻新潜在有缺陷的发动机批次,Kosmos 2520的发射最终大幅下滑。

根据卫星制造商Reshetnev的说法,Blagovest卫星承载着在Ka波段频率(26.5-40 GHz)和Q波段极高频范围33至50 GHz范围内的高吞吐量有效载荷,使这些卫星成为首批在操作上使用可以支持更高带宽的Q波段通信的卫星。泰雷兹阿莱尼亚的文件证实,Blagovest使用了该公司的Q波段滤波器设备和Ka波段输入多路复用器,西班牙公司RYMSA的演示也显示该卫星具有C波段有效载荷 - 用于迎合尚不支持Ka波段功能的传统系统。

Q波段被广泛认为是高吞吐量通信的未来,因为它可以通过使用Q波段作为地面站和卫星之间的馈线链路来释放额外的用户带宽。然而,由于雨水会衰减毫米波长信号,因此在这些较高频率下的通信容易受到天气的影响,因此在工作能力中实现Q波段变得复杂。这将需要通过在多个地面集线器之间切换或采用自适应编码和调制技术来可靠的缓解措施。

Q / V波段的一些早期采用者是AlphaSat,它携带一个实验包,用于研究天气如何影响通信,而商业运营商Eutelsat在其65 West A卫星上运行Q / V波段有效载荷,该卫星通过一系列在40-50 GHz频段进行的测试通信显示出巨大的前景。许多其他电信提供商正在积极寻求Ka波段以外的EHF通信,包括SpaceX,该公司计划发射近12,000颗卫星作为其Starlink星座的一部分,主要依靠V波段(40-75 GHz)。

Blagovest卫星的使用寿命为15年,使用Reshetnev的Ekspress-2000平台,该平台以前曾在Ekspress AM-5和AM-6任务以及Yamal-401卫星上飞行 - 通常在发射时重量在3至3.5公吨之间,提供高达15千瓦的有效载荷功率,适用于强大的通信包和电力推进。

每个星座携带超过1个Ka波段转发器加上C波段容量,四颗卫星Blagovest星座将为俄罗斯军方在数据吞吐量和覆盖区域方面提供巨大的通信能力。在布拉戈维斯特之前,俄罗斯依靠地球静止轨道上的三颗Raduga-9M卫星和椭圆轨道上的子午线卫星来覆盖北纬。

周四清晨的升空标志着自2017年9月28日亚洲卫星成功交付以来的首次质子发射。在2006年,这家举重如重的飞机着眼于另一个缓慢的一年,致力于重建和恢复其潜在客户群的信心,自2018年以来几乎每年都遇到失败或关闭电话。

Alphasat是一颗原型卫星,因为它是第一颗为重型地球静止卫星飞行新的Alphabus卫星平台的卫星。Alphabus平台由Thales Alenia Space,EADS Astrium,法国航天局和欧洲航天局的合资企业开发。Inmarsat是一家提供全球移动服务的英国卫星电信公司,与Astrium签订了首次使用此类平台的合同。原型卫星的资金由欧空局和国际海事卫星组织提供。

由于市场需求,泰雷兹和Astrium着手结合从其成熟的GEO卫星总线(即Spacebus和欧洲之星)中吸取的经验教训,开发一个新的重型GEO卫星平台。Alphabus能够托管许多不同的通信有效载荷,有效载荷功率在12至22kW的范围内,并提供多种选择,如电力推进和可扩展资源。该平台可容纳多达 190 个转发器和大型天线场。

由于欧空局和国际海事卫星组织分担了第一个飞行模型的成本,卫星有效载荷也将共享。欧空局被分配了约15,2公斤总有效载荷的000%,用于四个技术示范有效载荷。其余的将由Inmarsat的L波段通信有效载荷组成。

Alphasat在存放时尺寸为7.1 x 2.5 x 2.8米,一旦其太阳能电池阵列部署在轨道上,它的跨度将达到40米。该卫星的发射质量为6,650公斤。该飞行器具有两个四面板太阳能电池阵列和一个部署在轨道上的大型天线反射器。

Inmarsat有效载荷包括一个L波段通信有效载荷,它将在专用于宽带全球局域网(BGAN)的性能和容量方面扩展公司的Geo-Mobile基础设施,该网络提供广泛的高数据速率应用。

Alphasat将同时支持BGAN定向服务以及便携式和手持设备的BGAN全向服务。多点波束技术将使Alphasat能够补充现有的Inmarsat星座,并提供新的先进服务。

该飞行器配备了S400推进系统,用于远地点燃烧和更大的轨道维护机动。EADS Astrium制造的S400系列是双推进剂发动机,使用单甲基肼和氮的混合氧化物作为推进剂。根据所使用的版本,S400 提供 420 至 425 牛顿的推力,比冲为 318-321 秒。

此外,Alphasat利用Alphabus提供的电力推进能力。SPT-100固定式等离子推进器将为每个推进器提供83毫牛顿的推力,用于站位和姿态机动,以延长卫星的化学燃料供应。

四个欧空局演示有效载荷包括一个激光通信终端,用于演示低地球轨道平台和GEO卫星之间的高数据速率通信,带宽达到2Gbit/s。Q-V频段有效载荷将用于评估这些通信频段在未来商业应用中的可行性。V 波段的频率范围为 50 至 75 GHz,而 Q 波段的频率范围为 30 至 50 GHz。

第三个演示有效载荷是一个带有主动像素探测器的先进星跟踪器,它将通过其步伐来评估设计以供将来使用。最后,Alphasat配备了一个环境影响设施,以监测地球静止轨道上的辐射环境,以更多地了解其对电子元件和传感器的影响。

Alphasat的预期在轨寿命为15年。该卫星将在东经25度运行,覆盖非洲,欧洲,中东和亚洲部分地区。

Eutelsat 65 West A是由Eutelsat S.A.运营的多频段通信卫星,旨在为拉丁美洲,中美洲和南美洲提供各种通信服务,包括直接到户电视,视频分发和宽带接入。

这颗高容量卫星具有覆盖三个频段的通信有效载荷,旨在为巴西和拉丁美洲不断扩大的视频和广播市场提供服务。Eutelsat 65 West A结合了C波段和Ku波段的广泛陆地覆盖的优势,可实现宽视频和直接到户电视分配,而Ka波段的高吞吐量则可提供灵活的宽带接入。该卫星位于西经65°,为巴西不断增长的付费电视社区提供了出色的仰角。

该卫星配备了10个C波段转发器,工作频率为54MHz(相当于15 36MHz),在南美洲和拉丁美洲提供广泛的覆盖区域,延伸到美国整个东海岸和西海岸,以及西欧和中欧的覆盖区域。C波段性能的巅峰在巴西西部地区,为付费电视客户提供最佳性能。

Eutelsat 65 West A拥有24个36MHz的Ku波段转发器,产生一对覆盖区域,一个专门针对巴西,在人口稠密地区和沿海岸线上达到峰值,第二个覆盖区域针对安第斯山脉,中美洲和加勒比地区进行了优化。Ku波段有效载荷用于DTH和视频分发。卫星的Ka波段有效载荷可以产生多达24个点波束,以便灵活使用,为巴西人口最多的城市和郊区以及拉丁美洲人口稠密的地区提供宽带连接。

Eutelsat选择了空间系统/劳拉(SSL)来建造基于流行的LS-6卫星平台的卫星。该卫星的升空质量为600千克,在收起配置时尺寸为5.3 x 0.3 x 5.8米。

LS-1300是一个灵活的卫星平台,可以以不同的配置飞行,以适应不同的通信有效载荷,总功率为5至18kW。使用不同的配置,LS-1300卫星的重量从2,200到6,700公斤不等,有效载荷为12至150个转发器。通过优化,可以容纳的应答器数量可以进一步增加。LS-1300 于 1980 年代后期推出,但多年来经历了多次修订,不断进行修改。

通信系统

Eutelsat 65 West A使用LS-1300的高功率变体,具有两个五面板太阳能电池阵列,为专用系统提供16.4kW的功率,该系统调节卫星的电源总线并控制车辆电池的充电状态。三轴稳定和导航由最先进的导航传感器和反作用轮完成。

该卫星配备了化学推进系统,使用主远地点发动机和一系列姿态控制推进器进行轨道提升和站位保持。LS-1300还提供了额外的电力推进系统的选择,此选项是否适用于Sky Muster尚不清楚。
该航天器预计将运行至少15年。

通信系统

Eutelsat 65 West A正在阿丽亚娜5 ECA火箭上进行罕见的单有效载荷发射,通常用于将一对卫星运送到地球静止转移轨道,一颗在6,000公斤范围内,另一颗在3,000公斤重量级中较小的有效载荷。由于缺乏较小的乘客,Eutelsat 65 West A面临着漫长的等待,等待副乘客准备就绪,Eutelsat决定为整个阿丽亚娜5号火箭买单,放弃了类似于Intelsat决定在阿丽亚娜5号上发射一颗孤卫星的等待期。

通信系统

Raduga-1M系列军事通信卫星基于Raduga(Gran)和Raduga-1(Globus)卫星。卫星的开发始于1960年代,旨在在整个东半球提供安全稳定的通信服务。

多年来,Raduga卫星在质子-K火箭上发射,以扩展和维护该系统。1989年,发射了原始Raduga星座的第一颗后续卫星。这些卫星被称为Raduga-1,具有更多的转发器,并提供更安全的通信。从1989年开始,Raduga和Raduga-1卫星在1990年代后期逐步淘汰Raduga卫星之前并行运行。

在1975年至1999年期间,总共发射了35颗正在运行的Raduga卫星,然而,三次发射 - 包括1996年和1999年的最后两次以失败告终。

卫星总线基于充当椎体柱的中心管和构成卫星总线结构的2.8×2.49米碳铝板。该平台具有太阳能电池阵列机翼,带有4至6个面板,具有为锂离子电池供电的砷化镓太阳能电池。Alphabus 可以支持 50V 和 100V 稳压总线。姿态确定和控制是通过陀螺仪、星形和太阳传感器以及反作用轮完成的。

卫星平台支持化学和电力推进系统。主推进系统用于远地点机动,16个十牛顿推进器用于站位保持和姿态机动。Alphabus可以容纳最大4,200公斤的双组元推进剂,四氧化二氮和肼的最大燃料负载。储罐加压是通过高压氦气完成的。为了通过降低油耗来延长其使用寿命,Alphabus可以促进氙离子推进器用于电力推进。数据处理通过 1553 数据总线完成。

像所有Raduga卫星一样,Raduga-1M #3由ISS Reshetnev制造,前身为NPO Prikladnoi Mekhaniki。拉杜加计划是半机密的,俄罗斯官员承认卫星的目的,但没有公布有关航天器和任务的任何细节。Raduga-1M卫星基于Ekspress通信卫星使用的PM-7卫星总线。卫星总线的质量为2,060公斤,具有两个可展开的太阳能电池阵列,可提供5,300瓦的电力。

Raduga-1M卫星重2,420公斤。该航天器配备了C波段和Ku波段转发器,可在地面终端和移动用户之间提供安全通信。Raduga-1M卫星的在轨寿命最短为三年。

一系列无故障任务有望为经验丰富的运载火箭以及新的质子-中型版本吸引商业业务,该版本被设想为5公吨范围内的发射更具成本效益。

宝腾在2018年已经很短的清单被不确定性所主导。进入今年,质子正在考虑多达六个任务,其中只有Blagovest发射正在跟踪确定的发射日期。同样明显的是,在质子近期清单上排列的一些有效载荷在2018年几乎没有飞行的机会:MLM Nauka模块已被从2018年的名单中划掉,并回到了NET 2019的目标,Spektr-RG射电望远镜也在考虑明年春天的升空,因为即使有三班倒,2018年底似乎也不在桌面上, 在其制造商工作七天。

最初在质子2018年清单上的唯一商业交付,涉及轨道ATK制造的Eutelsat 5 West B和Mission Extension Vehicle,仍在第四季度上市,尽管似乎可能会进入明年第一季度。这使得质子在2018年有三次或多或少的确定发射:周四交付的Blagovest,3月份发射的Ekektro-L No.8气象卫星,以及年底的另一次国防部任务。

无论宝腾2018年的清单有多短,重点都将是让所有任务顺利完成,而这些发动机在60年已返回其制造商VMZ的近2017台发动机的检查结果将有所帮助。VMZ还部署了新的设备和程序,以加强质量控制并消除人为错误对产品造成的风险。

经过检查和翻新的发动机,全自燃的质子-M于周三81:24:22 UTC从拜科努尔的Site 12/00发射,照亮了黎明前的天空,因为它以超过1公吨的推力轰鸣而去。由六台000,1千牛顿RD-657M发动机提供动力,275米高的质子向东北方向摆动,并在升空后约58秒通过最大动态压力,开始了62分9秒的标准上升任务,将Briz-M上级送上级。

每秒燃烧约3,600公斤的自燃推进剂,21米长的第一级在飞行后59分599秒下降,因为第二级以热分阶段顺序接管。启动四台14千牛顿发动机,5.28米长的第二级计划运行。

第二级和第三级之间的分离序列也预计在热阶段模式下使用第三级的四室游标发动机在T+5分27秒时从消耗的第二级中拉开,随后四秒后583千牛顿主发动机在四分钟的燃烧中点火。质子将在第三级运行后约20秒内摆脱其有效载荷整流罩,揭示其余进入轨道的秘密有效载荷。

质子在近十分钟内消耗了622公吨自燃推进剂,其工作是将Briz-M上级送上亚轨道,从那里直接完成逐渐爬升到地球静止漂移轨道 - 创建的总任务持续时间刚刚超过九小时。

基于去年的Blagovest 11L任务,Briz-M将从其19.85千牛顿S5.98发动机的四分钟燃烧开始,将堆栈推入低地球停车轨道,在不到一个小时的滑行阶段。

这使得第二次主发动机燃烧,在发射后67分钟开始,持续17.5分钟,发生在上升节点上,并将由此产生的轨道的最高点定位在地球另一侧赤道上方约5,000公里处。

接下来是两个小时的海岸阶段,让Briz-M完成几乎一整圈的地球,以便第三次燃烧,即18分钟的射击,可以在近地点周围发生,并提升远地点高度以匹配地球静止轨道。在放下辅助推进剂罐后,布里兹进入任务最长的海岸,一路爬升到轨道的最高点,然后在13分钟的燃烧中重新点燃发动机,旨在使轨道循环并将其倾角降低到零。

Blagovest 12L卫星预计将在周四7:15 UTC左右分离,Roscosmos宣布质子的第417次发射在不久后取得成功。

通信系统

 

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