打造中国版的小型“隼鸟”？这项技术正在实现！

出品｜网易新闻

导语：一声啪响，2023年首月，长征二号丙遥六十一运载火箭顶着重4.3吨的亚太6E通信卫星发射升空，在进入远地点1万公里的椭圆轨道时将进行推进舱分离，用北斗导航信号实现成功离轨。继续切换至电推力器进行持续升轨，今年11月泊入预定的地球静止轨道轨位。

亚太6E卫星紧缩场测试

一、都是卫星，这次有啥新“花样”？

亚太6E卫星基于东方红三号E（DFH-3E）平台建造，卫星本体配置2台LIPS-300离子推力器和2台SPT-140D霍尔推力器。由于二者原理有一定差异，SPT-140D霍尔推力器的推力更大，但比冲相比LIPS-300离子推力器来说更低，因此用于卫星从初始的亚同步转移轨道升轨至地球静止轨道。而LIPS-300离子推力器用于静止轨道保位。

SMART-1电推进月球减速轨迹

DFH-3E的推进舱完全使用了DFH-4卫星的推进分系统，只是改为了外置构型，因此需要修改热控。推进系统使用1台490N FY-25双组元推力器（真空比冲315s）和4组总计8台10N双组元推力器（真空比冲285s），以及一系列的1N ACS双组元推力器。增压气瓶使用两个包裹了热控材料的T1000碳纤维缠绕氦气储罐。亚太6E的推进舱总重2210公斤。

二、降本增效，新尝试+1

亚太6E卫星项目的合同报价为1.37亿美元，卫星采用Ka频段通信，通信容量30Gbps。相比2020年7月由长三乙改二Y发射的亚太6D高通量通信卫星整个合同报价为2.2亿美元，这个价格确实相对低廉。

SMART-1电推进奔月轨迹

考虑到亚太6E是DFH-3E平台的首星，而亚太6D之前已经有两颗同类平台，即DFH-4E平台的卫星，虽然均发射失败，但亚太6D的研发成本确实也被分摊了一些。

DFH-3E卫星平台性能对标OHB的Small-GEO卫星，虽然亚太6E需要连续在地球的内外辐射带中浸十个月，该阶段卫星吞掉的辐射量达到了静止轨道上8年的量，但为了省下一个长征三号甲火箭的第，我国还是下定决心搞了化学推进舱+全电升轨的布局。

长征三号甲运载火箭系列第自1994年首飞以来成为我国运载火箭中沿用最广的模块。应用于长征三号甲、长征三号乙、长征三号丙这一系列运载火箭，并且还使用于长征七号甲和长征八号运载火箭。该模块使用2台YF-75型燃气发生器循环氢氧发动机，共底储箱。用于长三甲火箭的模块的质量最轻，干质比7.6，而用于长征三号乙改三和长征八号的模块干质比仅为6.5。该模块在当年首飞时代表了我国航天工业的最高水平。

早期该模块的良品率较低，每次发射都需要生产2个模块，且同时进行检测后最终会使用性能较好的其中之一。50%的良品率带来了较为严重的生产资料浪费和高成本。随着该系列运载火箭发射频率逐步增加，工艺改进工作也在持续开展。

2020年后，的良品率已经超过80%，但该模块的报价的占比仍然是最大的，在长三乙增强型火箭上该比例可能仍然超过了40%（质量上只有火箭的1/17），而该模块较为古老的一些设计导致其测发复杂、周期长，YF-75发动机则在近几年内出现了重大，如何在低成本小型通信卫星上避免使用该高价值模块以降低发射成本成了重要之事。需要DFH-3E这种小平台的国家大多不富裕，尽管长三乙火箭已经相当物美价廉，但它对于这些国家来说还是太大了。

因此，DFH-3E卫星的构架是绕开氢氧级、降低发射成本的一个重要尝试。

三、深空！深空！未来探索继续中

我国目前唯一没有氢氧发动机参与的深空任务就是2018年5月由上海航天运载研究院长征四号丙Y27运载火箭发射的“鹊桥”中继卫星。

长四丙运载火箭三子级使用2台YF-40C型常温火箭发动机，真空比冲为303s。三子级的性能只能算平平无奇，导致长四丙火箭的高轨运载能力高速衰减，1.5吨的静止转移轨道运载能力到月球转移轨道已经衰减到了600kg左右，更高轨道则会更低。但长四丙的也为共底储箱，价格并不便宜。

目前中国的深空任务均为旗舰级任务，航天器质量大，组成复杂，任务成本高，采样返回任务也有较高的样本质量返回要求。基于精细分析技术的进步，实际上微克级样本足以实施一系列分析。因此，小型高回报的深空任务在未来仍是必要的。

比如，小行星和火星任务。实际上，电推进自20世纪90年代在深空1号任务上使用以来，已广泛应用于各类深空任务中，包括但不限于MUSES-C，SMART-1，Dawn，Psyche等探测器。MUSES-C（隼鸟号）则是使用一发M-V火箭射入大椭圆绕地轨道，随后自行电推升轨前往小行星itokawa。

使用电推进技术的隼鸟2号

CONTOUR探测器

如果中国未来开展低成本小行星采样返回任务或小行星多目标飞行任务等，则完全可以使用运载能力较低的长征二号丙或者一系列近地轨道运载能力3-4吨级的运载火箭。探测器采用电推+推进舱设计（当然，类似CONTOUR一样整个固推也行，但要对此做好适配，否则会吃CONTOUR一样因为没有考虑固推羽流加热效应而导致解体的“大亏”）。推进舱将探测器本体射入大椭圆绕地轨道，探测器自行升入逃逸轨道。

OHB的Small GEO卫星

这种构架可以大大减少发射的成本，但适当地增加了航天器的复杂度和抗辐照能力，但增加得有限。以类似DFH-3E卫星之类的低成本小型深空任务可以极大地降低任务对运载火箭的依赖，达到以小博大的效果。

结语：

鉴于现在先进低样本量分析技术的普及，小行星采样返回任务不再追求样本的量而更要求覆盖多点，因此小型的深空探测任务在未来会更为重要而普及。结合电推进已经在深空任务中得到了足够的应用，如果基于DFH-3E类似的构架研发小型深空任务，则可以使得我们以更低的成本更快更好的建造探测器并且前往预定位置，对我国深空探测技术作为有益补充。

参考文献：

DFH-3E, A New Generation of Commercial HTS Geostationary Platform