東方紅二號

1970年4月24日中國第一顆人造地球衞星東方紅一號發射成功後，不久，中國人民解放軍通信兵部提出了發射靜止通信衞星，發展中國衞星通信事業，擺脱通信落後狀態的建議。為此，中國空間技術研究院開展了可行性論證。

在1970年6月召開的“706”會議和11月9日名開的“119”會議上提出了中國通信衞星總體方案的初步設想。與會各單位通過對國外衞星通信發展狀況分析，對各種不同軌道的衞星通信方案比較，大家一致建議選用靜止軌道通信衞星方案 ^{[6]  [8]}  。“一步走”的方案，既不像美國那樣先進行中低軌道衞星通信試驗，也不像蘇聯那樣先發射大橢圓軌道衞星實施衞星通信，而是直接發射靜止試驗通信衞星，進行衞星通信試驗 ^[8]  。

1972年初，美國總統尼克松訪華帶來的衞星通訊地面站引起了中國科學家的極大興趣。周恩來總理遺憾地説：“可惜的是，天上如今還沒有我們中國的通信衞星。”那時的中國迫切需要擁有自己的通信衞星來提升自身的科技實力 ^[7]  。在美國、日本領導人訪問期間，郵電部、廣播事業局利用地球站通過國際通信衞星進行了通信和電視轉播。衞星通信的優越性引起了他們極大興趣，對在研的通信衞星提出了使用要求。經過衞星總體部分析論證和與解放軍的多次協調，一致同意將原來軍用的衞星變為軍民共用的衞星，並將原定的通信頻段改為與國際通信衞星一致的頻段 ^[8]  。

1974年5月19日，周恩來總理批示了一封詳細闡述中國發展通信衞星的重要意義的信：請計委、國防科委儘快將衞星通信的製造、協作和使用方針定下來，然後再按計劃分工做出規劃，督促進行 ^[10]  。

1975年3月31日，毛澤東主席圈閲、並經中央軍委批准的國家計委和國防科委上報的《關於發展我國通信衞星問題的報告》。至此，中國發展通信衞星這一工程終於落地，由於報告被簽署的日期是3月31日，因此，“331工程”也就成了中國通信衞星工程的代號 ^[9-10]  。

通信衞星研製任務由中國空間技術研究院承擔，孫家棟任衞星總設計師、戚發軔任衞星副總設計師 ^{[8]  [10]}  。

試驗通信衞星的研製，大體分為三個階段：1975年至1977年3月為方案設計階段：1977年4月至1979年10月為初樣研製階段：1979年11月至1984年4月為正樣衞星研製和發射實施階段 ^[8]  。

在通信衞星研製啓動的同時，研究確定用於發射衞星的長征三號新型運載火箭研製也抓緊展開，其分工是中國運載火箭技術研究院負責火箭的總體設計及第三級火箭的研製，上海機電二局負責研製一、二級火箭及控制、遙測、外彈道測量系統的大部分儀器和地面檢測設備。長征三號運載火箭的總設計師為謝光選、副總設計師為範士合 ^[8]  。

1983年9月9日，兩顆東方紅二號試驗通信衞星（0A星、0B星）、地面測試設備從北京出發運往發射場。

1984年1月29日，第一枚長征三號運載火箭載着東方紅二號0A星騰空而起，帶着人們的期望，衝向太空。可隨後，火箭三級發動機二次啓動後，推力消失，未能將衞星送入預定的地球同步轉移軌道。

1984年4月8日19點20分，東方紅二號0B星在長征三號火箭託舉下發射升空，衞星被成功送入地球同步轉移軌道，發射取得成功 ^[11]  。

東方紅二號衞星的主體為圓柱形，高3.6米，直徑2.1米，質量為441千克。衞星上有2個C波段轉發器，可在每天24小時內進行全天候通信，包括電話、電視和廣播等各項通信試驗，開始了用中國自己的通信衞星進行衞星通信的歷史。

該衞星採用地球同步軌道，能覆蓋中國全境及周圍一些地區。衞星採用自旋穩定，其設計壽命為2年。通過“東方紅”二號衞星，一舉實現了覆蓋中國全國的信號傳輸，解決了軍用通信和遠洋船隻的通信問題，徹底改變了邊遠地區通信落後的狀況 ^[12]  。

東方紅二號通信衞星由中國空間技術研究院研製，其設計壽命為3年，是中國二十世紀末用於遠距電視傳輸的衞星。該衞星採用地球同步軌道，其中第一顆定點於東經125°赤道上空 ^[1-2]  。

東方紅二號通信衞星10個分系統組成：結構、電源、控制（含推進）、通信、遙測、遙控、跟蹤、天線、遠地點發動機（AKM）以及温控分系統。其中的通信、遙測、遙控、跟蹤及天線分系統又統稱為無線電分系統，該系統的部分設備及功能採取了綜合利用的方式 ^{[8]  [15]}  。

東方紅二號甲通信衞星採用雙自旋穩定，其雙旋體為圓筒形的衞星本體和外伸於本體頂端的天線系統，整星縱橫慣量比大於1.1。衞星本體以50±10轉/分鐘的轉速繞縱軸旋轉，保持其在慣性空間的穩定。衞星定點後，外伸天線以機械消旋方式與衞星本體相同轉速反方向旋轉，使定向天線始終指向地面，保持其波束覆蓋中國本上95%以上的面積，在該覆蓋區內，衞星的等效全向輻射功率（EIRP）大+315dBW ^[15]  。

衞星上有4路一次變頻式轉發器，工作於C波段（6/4GHz），可轉發4路彩色電視或大約2400路雙向電話。衞星壽命期內應確保累積有三路轉發器正常工作。

衞星上有兩台同時工作於C波段的應答機，用於測距、測速和測角，並用作謠測發射機和謠控接收機 ^[15]  。

衞星上遙測有編碼遙測和調頻模擬遙測兩種方式，前者用於傳輸星上姿態參數各種工程參數以及高空物理參數，後者用於傳輸7個姿態脈衝、一個時延脈衝及一個幀脈衝；遙控也採用了編碼調製方式，雙套熱備份，與應答機交叉連接，兩套副載波頻率，能可靠地工作 ^[15]  。

衞星上的硅太陽電池陣和三級鎳鎘電池分別在光照和星蝕期給衞星主供電母線提供功率 ^[15]  。

衞星採取了被動温控為主、主動（電加熱）温控為輔的方案，在整星不密封的情況下，保證星內儀器工作在正常的温度範圍之內（絕大多數儀器的工作温度範圍為-20~+40C，個別儀器允許範圍大些） ^[15]  。

衞星上的遠地點發動機（AKM），是採用端羥基聚丁烯複合推進劑的固體發動機，能為衞星提供1889米/秒的速度增量，使衞星軌道變為赤道平面的、圓形同步高度的軌道 ^[15]  。

東方紅二號通信衞星的有效載荷分兩部分：通信轉發器和通信天線 ^[8]  。

東方紅二號衞星上有兩套通信轉發器，通信天線為圓極化全球波束定向天線，上行頻率為6225~6425兆赫，下行頻率為4000~4200兆赫，每天可二十四小時全天候通信，可轉發電視、廣播、電話、電報、數傳、傳真等各種模擬和數字通信信息 ^[8]  。

東方紅二號衞星上的全向天線沒有采用裝於星體頂部的環狀振子天線，而採用裝於定向天線頂部的雙圓盤天線，以達到減輕重量和改善方向性圖的目的：不利用轉發器傳送測距信號，而利用專用應答機傳送：應答機還採用鎖相接收技術實現精確測軌，以滿足地面單站定軌要求；姿態測量不採用雙套編碼遙測互為備份，而採用編碼與模擬遙測互為備份；消旋天線驅動系統不採用步進電機，而採用先進的無刷電機等 ^[8]  。

1984年4月8日，東方紅二號衞星進入地球準同步軌道向預定位置漂移時，出現衞星上的蓄電池温度超過設計指標的上限值，並不斷上升的情況。經分析衞星發熱是由於衞星太陽能電池陣功率過剩引起的，於是果斷地做出了應急故障處置決定，減小充電電流，使蓄電池停止升温。經地面發出了調整衞星姿態的指令，將太陽入射角由垂直照射增加到151度，使衞星幾乎平躺在軌道上。指令發出後，衞星温度停止上升恢復到正常工作狀態 ^[10]  。

1984年4月16日18時27分57秒，東方紅二號通信衞星經過一路漂泊，終於成功定點於東經125°的赤道上空。中國航天首次征服了距離地球三萬六千公里的軌道，它標誌着中國成為世界上第三個掌握火箭氫氧發動機技術、第五個能夠獨立研製發射靜止軌道通信衞星的國家 ^[11]  。

1984年4月18日上午10點，時任國防部部長的張愛萍在北京指揮所通過東方紅二號0B星，撥通了新疆維吾爾自治區書記王恩茂的電話，通話聲清晰穩定，衞星通信成功。同日，中共中央、國務院、中央軍委向全體從事東方紅二號衞星研製和試驗的人員發出了賀電。4月30日，在人民大會堂隆重舉行了慶祝中國試驗通信衞星發射成功大會，黨和國家領導人出席了大會 ^[10]  。

1984年5月14日，東方紅二號通信衞星正式交付使用，進入了長期運行管理階段。同時，北京、南京、烏魯木齊、昆明、拉薩等地的地球站及核潛艇衞星通信站先後投入使用，初步形成了衞星通信網絡 ^[10]  。

1984年4月8日中國首次成功發射試驗通信衞星東方紅二號，成為世界上第五個掌握衞星通信能力的國家。由“長征”3號運載火箭發射。共研製和發射3顆東方紅二號衞星，從1970年開始研製到第三顆星發射，經歷了近16年 ^[5]  。

東方紅二號通信衞星主要有兩個型號DFH-2、DFH-2A：

東方紅二號（代號：DFH-2，內部代號：STW-1，即試驗通信衞星一號），是中國研製發射的第一代試驗通信衞星 ^[15]  。東方紅二號首發試驗通信衞星上配置2個C波段轉發器，可在每天24小時內進行全天候通信，包括電話、電視和廣播等各項通信試驗，開始了使用用中國自己的通信衞星進行衞星通信的歷史 ^[1]  。

東方紅二號甲（代號：DFH-2A）是在東方紅二號（STW-1）基礎上改進研製的實用型通信衞星，東方紅二號甲採用了新的設計方案，性能不斷增強，壽命不斷延長，衞星轉發器由2個增加到4個，使電視轉播能力由2個頻道增加到4個，電話傳輸能力由1000路增加到3000路，設計壽命由3年增加到4年半。由於技術上有了適當的改進，其傳輸質量超過了當時中國租用的“國際通信衞星”。

1986年2月1日，在西昌衞星發射中心由長征三號火箭發射了東方紅二號實用通信廣播衞星首星成功，中國衞星通信由試驗階段進入實用階段 ^{[1]  [17]}  。

1988年3月7日、12月22日和1990年2月4日，中國又相繼發射了3顆東方紅二號甲實用通信衞星，分別定點於東經87.5度、110.5°度和98°度。該三顆衞星的發射成功開創了中國衞星通信的實用化階段 ^[15]  。

東方紅二號通信衞星，作為中國首顆地球靜止軌道通信衞星在多方面取得技術創新。

東方紅二號首發衞星是試驗通信衞星，衞星可轉發廣播、電話、電報、數傳、傳真等各種模擬和數字通信信息。衞星選擇雙自旋穩定方式，選用全球覆蓋通信天線，轉發器採用中頻轉發式，以實現高增益放大，採用微波同一載波體制和綜合利用無線電系統方案，以減少整星設備功耗、重量、體積和載波頻率，採用備份設計，以提高可靠性和保證運行壽命。該星設計壽命2年，實際工作壽命大大超過了設計要求 ^[13]  。

中國空間技術研究團隊，後續利用東方紅二號甲通信衞星平台，先後研製了多顆“風雲”系列靜止軌道氣象衞星。截至1992年，風雲二號氣象衞星仍然沿用該平台，為中國的大氣環境和自然災害監測、氣候預報做出了巨大貢獻 ^[13]  。

1985年，《試驗通信衞星及微波測控系統》獲國家級科技進步特等獎 ^[18-19]  。

1986年2月1日，為了紀念中國航天事業30週年，中國郵政發行一套6枚《航天》特種郵票，第六枚郵票圖案為“玉宇明燈——同步通信衞星”，畫面為東方紅二號衞星 ^[16]  。

東方紅二號通信衞星的發射成功，開始了用中國自己的通信衞星進行衞星通信的歷史 ^[3]  。

東方紅二號試驗通信衞星的發射成功，投入試用，使中國成為世界上第五個能夠獨立研製、發射靜止通信衞星的國家 ^[8]  ，第三個掌握先進低温火箭技術的國家 ^[17]  。同時，表明中國在航天技術以及電子和材料科技發展方面有了新的突破 ^[8]  。

東方紅二號甲三顆實用通信衞星的發射成功和穩定運行，推動中國衞星通信和電視轉播跨入一個新階段，大大改變了邊遠地區收視難、通信難的狀況，在我國電視傳輸、衞星通信及對外廣播中發揮了巨大作用 ^[2]  。在一段時間裏使中國的衞星通信轉發器的國產化程度達到了三分之二，佔領了中國國內衞星通信的半壁江山，從而使中國衞星通信事業進入了一個全新的階段。東方紅二號實用通信衞星的成功發射和可靠穩定運行，為改革開放中的中國經濟建設和國防事業做出了巨大的貢獻 ^[15]  。（中國政府網、網易新聞、中國衞星應用大會、《中國航天》 評）