亚太5号

定义

亚太5号是一颗位于地球同步轨道的高功率通信卫星，兼具C波段与Ku波段载荷，主要在东经138度的轨道位置上工作^[1]。它的所有权与命名历经变化：最初为亚太卫星控股有限公司采购的亚太系列卫星，因出口许可受阻而由制造商劳拉空间系统公司持有并命名为电星18号，亚太卫星则以租赁方式使用其容量^[2]。

该卫星属于大型广播通信平台，整星寿命初期功率为10.6千瓦，末期约9.5千瓦，发射质量约4.6至4.8吨^[2]。它的任务定位是接替寿命到期的亚太1号卫星，继续承担亚太区域的卫星电视与通信转发业务^[1]。

原理

通信卫星工作在约35786千米高度的地球同步轨道上，绕地周期与地球自转周期一致，因此从地面看卫星仿佛固定在空中某一经度。亚太5号定点于东经138度，通过星上姿态控制系统保持位置偏差在东西、南北方向各±0.05度以内，地面天线即可长期指向同一方位而无需跟踪^[1]。卫星采用三轴稳定方式，依靠展开式太阳翼和蓄电池供电^[2]。

卫星的核心载荷是转发器，其工作过程为接收上行信号、变频、放大后再向下发射。C波段转发器的接收频率范围为5850至6650兆赫，发射频率为3400至4200兆赫；Ku波段上行使用14.0至14.5吉赫，下行使用12.25至12.75吉赫^[3]。C波段行波管放大器功率为60瓦，等效全向辐射功率33至41dBW；Ku波段行波管功率约141瓦，等效全向辐射功率45至59dBW，较高的功率使地面可使用较小口径天线接收^[2]。

卫星链路的基本关系可用下式描述，其中EIRP为等效全向辐射功率，G/T为接收系统品质因数，两者共同决定载噪比：

式中$L_{fs}$为自由空间传播损耗，$k$为玻尔兹曼常数。C波段波束覆盖亚洲、大洋洲、太平洋岛屿及夏威夷，Ku波段则针对中国、蒙古、朝鲜半岛和印度等人口密集区域设计，采用双线极化方式以提高频谱利用率^[1]。

发展历程

2001年1月8日，中国长城工业总公司与香港亚太卫星有限公司签订发射服务合同，计划以长征三号乙运载火箭于2003年2月在西昌卫星发射中心发射该星；同期亚太卫星与劳拉空间系统公司签订卫星购买合同，并与新加坡电信签订转发器租赁合同^[4]。

由于出口许可方面的困难，原定方案未能执行。卫星所有权转至劳拉空间系统公司，改称电星18号，劳拉将容量出租给亚太卫星并转租东经138度轨道位置^[2]。2004年6月29日，卫星改由天顶号-3SL运载火箭从太平洋赤道海域的奥德赛海上发射平台升空，同年8月投入商业运营^[2]。

发射过程中火箭末级推力不足，卫星实际进入的近地点高度约21000千米，低于预定的地球同步转移轨道。卫星随后依靠自身推进系统完成轨道抬升并定点，剩余推进剂足以支持超过原定13年的设计寿命^[2]。2009年7月，星上两个高频信标发射机之一出现异常，运营方表示该异常未影响卫星正常运行^[5]。

随着卫星接近寿命末期，亚太卫星安排亚太5C作为接替星。亚太5C于2018年9月10日由猎鹰9号运载火箭在美国卡纳维拉尔角发射，定点东经138度，采用化学与电推进混合系统，设计在轨寿命超过18年^[6]。

应用

亚太5号主要承担固定卫星业务与广播电视传输。C波段面向亚洲、澳大利亚、新西兰、太平洋岛国和夏威夷提供数据与广播覆盖，Ku波段聚焦中国及东亚地区，可用于直播电视、卫星电视、宽带接入、多媒体、话音以及跨太平洋至美国的互联网骨干连接^[2]。

在商业运营层面，亚太卫星持有该星20个C波段和9个Ku波段转发器的权益。2015年12月31日，这部分转发器的使用率为75.2%；2010年6月底的使用率为78%^[5]。多个卫星电视平台使用该星传输节目，覆盖亚洲多地的家庭收视市场^[7]。

局限

地球同步轨道资源具有排他性，一颗卫星只能占据一个轨位并工作在指定频段，东经138度的容量上限由转发器数量和带宽决定，难以通过地面手段扩容。亚太5号的C波段单星带宽以36兆赫为主，Ku波段转发器仅16个，面对高清电视与宽带需求增长时容量趋于紧张，这也是运营方规划接替星并增加高通量载荷的原因^[1]。

卫星一旦入轨便难以维修，寿命受推进剂与部件可靠性制约。亚太5号的设计寿命为13年，2004年入轨后于2018年前后接近寿命末期并被替换^[6]。此外，星上单个部件故障无法在轨更换，2009年信标发射机异常即属此类情况，只能依靠冗余设计维持业务^[5]。

同步轨道链路的传播时延约四分之一秒，对实时交互类业务存在固有限制；Ku波段信号受降雨衰减影响明显，在强降雨区域需要预留链路余量或改用C波段^[3]。

参见

• 亚太5C —— 2018年发射、在东经138度接替亚太5号的后续卫星

• 亚太卫星控股有限公司 —— 亚太5号的订购方与主要容量运营方

• 地球同步轨道 —— 亚太5号所在的运行轨道类型

• 通信卫星 —— 亚太5号所属的航天器类别

• 转发器 —— 卫星实现信号变频与放大的核心载荷