盘点实践二十号卫星上的“黑科技”

12月27日，随着长征五号姚三运载火箭的升空，普拉西斯20在中国文昌航天发射场成功发射。Praxis-20卫星是中国航天科技集团公司第五研究院研制的技术试验卫星。该卫星将全面验证东方红五号卫星平台的关键技术。

Praxis-20卫星是在东方红五号卫星平台上研制的实验卫星，它不仅是目前中国研制的地球同步轨道上发射重量最重的卫星，而且在研制过程中采用的众多“黑色技术”赋予了它真正的技能，能够满足未来20年大容量卫星的应用要求。

黑色技术一:中国最大开发面积和最大跨度的太阳能翼

许多人把太阳翼比作卫星的“翼”，但它的功能不是飞行，而是为卫星提供能量。

Praxis 20是一颗巨大的卫星。它的“翅膀”是迄今为止中国最大、最长、最复杂的太阳能翅膀。它的两翼比波音737的跨度宽10米。虽然这些“翅膀”很大，但它们像燕子一样轻。

太阳能翼面积的大幅增加将带来超强电流的稳定供应，从而使普拉西斯20号卫星始终拥有足够的体力为更多的小伙伴提供广播电视服务和移动通信服务。

黑色科技二:“小关节”力量和“大心脏”品质

实际上，尽管第20颗卫星的巨大太阳翼不能像机翼一样上下摆动，但它可以低速旋转，以确保它始终面向太阳，从而最大限度地利用太阳能。但是驱动太阳翼旋转的是一个“小关节”——太阳翼驱动机构。

虽然太阳能翼驱动机构体积小，但它是一个“大力士”，耐寒、耐热、耐冲击。它可以轻松承受巨大的太阳翼膨胀带来的冲击载荷，并带动100公斤的质量旋转。

实际上，卫星20巨大的太阳翼可以提供超强的电流。这些电流怎么可能既不太大也不太小，而且还流向卫星的每个角落，以维持其健康运行？为此，研究人员给这颗卫星配备了“大心脏”——中国最大的功率控制器。

与第一代功率控制器相比，当功率增加3倍以上，功率密度增加2.5倍时，重量仅增加40%。

黑色技术三:建立天地之间的信息传输高速公路

随着卫星互联网业务的增加，用户对大容量通信卫星的需求越来越迫切。由第五航空航天科学技术研究所开发的甚高吞吐量通信有效载荷由实用的20号卫星运载，包括Q/V波段有效载荷、宽带灵活转发器等。

提高卫星通信能力主要手段是增加可用频带的带宽。如果把地球静止轨道比作太空中的高速公路，那么这条高速公路是所有太空高速公路中最拥挤的。使用Q/V频段相当于拓宽公路4-5倍。”中国航天科技集团第五研究院实践20号卫星的总设计师李冯说。

黑色科技四:来自梦想的激光高速通信可能会到来

激光通信是天基信息网络的骨干节点，也是导航卫星网络运行的重要手段。近年来，它一直是空间研究领域的一个热门话题。

实用卫星20装备有由第五研究院开发的激光终端。它将实现在轨卫星对地通信。通过双通道信号传输，可实现10 g左右的通信容量。与传统微波通信相比，实现了指数级增长。

与目前在轨使用的单系统激光终端相比，Praxis-20搭载了三系统激光终端，并将进行长期的星地通信验证，为不同系统激光终端的后续开发积累了大量在轨数据，为这一“黑色技术”在未来航天器如空间站上的应用奠定了基础。

黑色技术5:“混合推进”使卫星飞行更加稳定和准确

随着科学技术的进步和对环境保护的重视，许多人在购买汽车时喜欢购买混合动力电动汽车，它具有汽油发动机和电池发动机的双重优势。这正是实用的20号卫星使用的混合推进系统。混合推进由化学推进和电力推进提供，相当于卫星中的“油电混合动力汽车”。

化学推进力大，效率低，适用于快速变轨和卫星姿态调整，可以尽快将卫星送入既定的工作轨道。电推力小，但推力精度高，效率高，适合在轨长期精确轨道调整。Praxis-20卫星的化学推进系统采用最新的产品和技术，如平板油箱、超声波流量计、高精度压力传感器和热容量法，实现对燃料的精确测量和管理，确保不浪费推进剂。

黑色技术6:“冷却工件”——可扩展散热器

实际上，卫星20的尺寸、体积、重量、功耗都很大，并且产生大量热量。如果它不能及时散热，它可能会“生气”，导致各种设备故障，从而无法正常工作。我该怎么办？研究人员准备了一种“冷却人工制品”——一种基于单相流体回路的可膨胀散热器。

专家说，当“胖五”发射时，这个“人工制品”被紧紧地折叠在卫星的内壁上。一旦卫星准确进入轨道，它将自动解锁并向外展开。“从视觉上来说，这个特殊的窗口相当于一颗卫星的舌头，就像狗在热的时候吐舌头一样。”

第20颗卫星搭载飞行的成功实践证明，这种“伪像”能够有效解决航天器功耗增加和散热面积不足的矛盾，为中国未来万瓦卫星平台的发展提供了强有力的支撑。