自古以来我们的祖先一次次仰望星空，对宇宙充满了好奇。直到上世纪50年代人类才将人造卫星送出了大气层，但直到今天能靠自己力量发射卫星的国家寥寥无几。

中国在上世纪70年代发射第一颗人造卫星之后，卫星领域硕果累累但也未能避免失败。

2019年我国一颗卫星发射入轨之后再也未能正常工作，直接经济损失超过15亿元。

但这样的失败并不能打击中国航天人的信心，也绝不能证明中国航天技术有缺陷。通过对失败的反思和总结，我国的航天才能继续大踏步向前。

中星18号

经济发展需要更好的通信卫星，我国研制了最新平台的中星18号卫星

1970年4月24日在酒泉卫星发射中心，长征一号运载火箭成功将我国第一颗“东方红一号”卫星发射入轨[1]。当所有中国人通过收音机听到由卫星播放的“东方红”乐曲时，也标志着开启了中国的卫星通信时代。

据忧思科学家联盟统计截至2020年8月份全球在轨通信卫星1378颗，美国、英国和俄罗斯名列前三，中国通信卫星共有52颗。

不过处于近地轨道的“东方红一号”并不能全天提供通信服务，真正的通信卫星必须发射到距赤道3.6万公里的地球同步轨道，这就必须有大推力运载火箭。

在上世纪70年代我国成功发射了两级的长征二号火箭，终于攻克了液氢液氧发动机技术并作为长征三号火箭的第三级。

东方红一号

1984年4月8日我国成功用长征三号火箭发射第一颗实验通信卫星平台“东方红二号”，标志着我国成为世界上第5个能够研制并发射静止轨道卫星的国家。

而1997年发射成功的“东方红三号”首创卫星公用平台的设计思想，大大拓宽了“东方红”系列卫星平台的应用领域。

到了新世纪初开始研制的“东方红四号”大型通信卫星平台，同东方红三号相比太阳能电池板发电功率从1.7千瓦增加到10.5千瓦，有效载荷由220公斤增加到600公斤。

同时卫星设计寿命由8年增加到15年，总重量由2320公斤提高到5100公斤，推进燃料由1335公斤提高到3100公斤。

长征三号

目前中国整星出口的9颗通信卫星中都是以东方红4号平台为基础，且卫星在轨的保险费率低于全球水平。这表明中国卫星性能已经进入国际先进行列，产品指标和可靠度获得用户和业内广泛认可。

我国近些年在无线通信领域的突飞猛进，自然需要更加强大的通信卫星平台。

在2019年8月发射的由中国航天科技集团有限公司下属中国卫星通信集团公司运营的中星18号通信卫星，首次采用“东方红四号增强型”平台。

该增强型卫星平台充分继承了东方红四号平台成熟技术和东风红三号改进平台的部分先进技术，实现了卫星服务寿命进一步延长，同时提升有效载荷重量和容量[2]。

中星18号卫星是由中国空间技术研究院负责研制，由法国泰利斯公司负责研制内部设备。其质量达5.2吨，长2.36米、宽2.1米、高约3.6米。

发射中星18号卫星

该卫星能够同时支持14个ka频段波束、30个ku频段和2个ka BSS转发器。既能能够提供语音、数据、图像和视频处理/传送等多媒体应用，也可用于高数据速率的互联网应用。

该卫星能提供总计10Gbs的通信容量，单个终端下载速度达100兆。

中星18号总投资达15.18亿人民币，可以说寄托了我国航天人和通讯领域专家多年的期望。

该卫星若能发射成功将定点在东经115.5°的地球同步轨道上，与我国首颗高通量通信卫星中星16号一起实现Ka频段的全国覆盖。

中星16和18号卫星覆盖图

这有效推动了我国国内基于卫星通信的互联网应用，实现为全国广大地区提供宽带网络的接入能力。

不但能大幅缩小目前国内数字鸿沟，还可以为“互联网+”和“宽带中国”战略的实施提供保障。

中星18号自2019年7月开始进行检测，顺利完成了整星进场前的实验。发射该卫星的是长征三号乙增强型火箭。

该火箭在长征三号基础上加装了四枚助推器，改进发动机后同步轨道运载能力达到5.5吨。

长征三号乙运载火箭

中星18号意外失联，幸好损失最后由保险公司买单

2019年8月19日晚8时3分，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心腾空而起。火箭助推器、第一级、第二级分离正常，第三级带着中星18号卫星以30米的误差进入了同步转移轨道。

接下来只需要用卫星上发动机进行几次变轨，就能够到其工作的正确位置。顿时发射大厅内一片欢呼，大家迫不及待地庆祝我国长征运载火箭又一次发射成功。

可第二天高兴劲还没有过去，负责同卫星进行联系的中通集团工作人员就发现情况不对[3]。

他们使用了各种手段都无法对已经进入轨道的中星18号卫星发出指令，中国航天科技集团立刻抽调了各单位技术骨干组成团队开始抢救。

西昌卫星发射中心

当时人们只能期望该卫星的通信系统暂时失灵，过段时间能够自行恢复。

接下来的三个月工作人员使用了天－地通信和观察设备，可反馈回的信息显示该卫星似乎每个系统都处在关机状态。

一时间各种猜测纷纷而来。有人认为中星18号可能刚刚进入轨道，就和不明物体发生相撞造成损坏。还有一种神奇的猜测，也许其控制系统被植入了病毒。

到了11月19日中国卫通不得不向外界宣布，抢救中星18号卫星的行动已经彻底失败。该通告指出虽然无法证明中星18号已经彻底报废，但肯定遭遇了不可逆的损害。

即使不计血本继续动用地面设备一段时间后能够将其激活，也很难达到预定的设计要求。在那个时候如果再调整卫星组网计划，只会遭受更大的损失。

中通集团公告部分截图

按照国际上的惯例，凡是失控无法再与地面联系的卫星都可以算作太空垃圾。而这一块太空垃圾价值达15亿人民币，是我国航天史上少有的失败。

中星18号卫星无法工作就意味着所有对其应用计划全部作废，资本市场也出现了波动。有人开始炒作中通集团会因为这次失败导致2019年收益下降，进而影响股票行情。

不过令人欣慰的是由于卫星发射之前中国卫通已经向保险公司投了巨额保险，失败之后保险公司按约定一次性赔付了2.5亿美元的保险金。按当时的汇率，中通集团不但弥补上了损失还略有超出。

中通集团还发布公告声明：中星18号卫星属于新增卫星资源，无法工作并不影响该集团其它在轨卫星的正常运行和业务开展，更不会对该集团的日常业务经营构成重大影响。

中国卫通集团

中通集团获得保险赔付款后对保险赔付款进行专户存储，并与中信建投证券股份有限公司及银行签订三方监管协议，确保利用该保险金研制更新一代卫星。

同时通过技术手段将中星18号的资源覆盖分解到原计划建设的2-3颗卫星中进行实施，弥补由于中星18号失利所带来的影响。

中国航天科技集团有限公司还将继续推进“鸿雁星座”计划，预计在2025年会建成自主可控、面向全球的移动宽带互联网系统。

移动宽带互联网系统

对卫星失败要有心理准备，航天的高风险需要面对

虽然事后来看经济损失得到了补偿，但是大家仍然心有不甘。一颗刚刚发射的卫星怎么就失败了呢？

由于现在卫星还在天上，根本无法实地检查。只能通过地面模拟实验推断是中星18号卫星的供电系统失灵，导致其永远无法被唤醒。

至于具体是太阳能电池板展开机构失灵还是内部电路故障，恐怕就只有未来将其捕获运回地面才能揭晓了。

连家用电器只要有一根线发生断路就无法正常工作。更别说卫星是一个极其庞大的系统，一个不起眼的小故障就可能使其彻底瘫痪。

东方红四号的设计师周志成曾经说过：中国坚持以我为主的研制路径，允许试错、宽容失败的创新环境，让中国航天事业一步步做大做强。

周志成

事实上自从航天产业出现以来，世界各国都经历了惨痛的失败。

截止到去年我国长征系列运载火箭累计发射成功率超过了95%，可完全发射失败也有12次，部分发射失败5次。

和中星18号卫星失败类似的就有：1991年底长征3号火箭发射中星4号完全失败，1996年8月长征3号火箭发射中星7号通信卫星完全失败。

2017年6月长征3号改进型火箭发射中星9A直播卫星火箭第三级工作异常，但卫星变轨成功。

如此多的失败似乎令人费解，但其实也完全符合物理学和经济学上的基本规律。

发射火箭运载卫星

运载火箭也好，卫星也好；都是目前人类所研制的结构最复杂，而工作环境最恶劣的机器。比如卫星在发射时会有整流罩的保护，但也要承受发射时的震动和加速度。

同时外太空是真空状态，卫星不但要忍受极其严酷的日光和宇宙射线，还要遭遇高速运动的宇宙尘埃和航天器的碎片。

雪上加霜的是目前人类发射卫星的成本还是过于昂贵，长征火箭每发射1千克物体需要6000美元的成本。这样一来所有的卫星都必须被要求重量轻又功能强大，这就对每个部件的设计和安装都提出了苛刻要求。

于是出于对重量的极端敏感，每一个卫星元器件都尽可能造得很小，增加了工艺的复杂性；之后又如沙丁鱼一样密集塞到卫星壳子里，在遭遇强烈震动时没有足够的安全距离防止发生碰撞。

外太空

即使在发射之前工作人员已经尽最大努力地进行检查，仍然不能保证100%不发生遗漏和错误。

由于火箭和卫星都过于昂贵，不可能进行大量发射来试错。所以各国航天人员都只能尽可能在地面模拟卫星发射的全过程，对于卫星可能发生的故障提前进行冗余设计。

但是受制于卫星的尺寸备份机构很少，也难保其不会同时失效。

火箭

待未来新技术应用，中星18号的悲剧才能避免

到目前为止中国航天整体成就仅次于美国和前苏联，尤其令人欣慰的是我国到目前为止发射的载人飞船和空间站全部100%成功。

或者说我国是唯一一个，没有让航天员付出生命代价的航天大国。

单从这一点就完全可以看出我国航天人工作者的精益求精，和我国目前航天技术的先进与成熟。但卫星过于昂贵，出现十几亿元的天价损失实在令人心疼。

要想降低卫星发生事故概率，从概率学的角度来说就要降低卫星内部的复杂程度，毕竟多一个零件就会多一个可能出问题的地方。

这样就需要我国相关电子产业能够进一步发展，实现用更少的元器件和更简单的控制逻辑实现目前电子元件的功能。

中国航天

另外一点就是降低卫星的发射成本。这个看似和卫星寿命没有直接关系，事实上却休戚相关。

卫星之所以内部过于复杂，就因其对重量要求极其苛刻。而通过研制重复利用的火箭降低发射卫星的成本，那么反过来卫星相关的科研人员就可以对其进行适当的放大。

这样也就降低了卫星内部元器件为控制重量而付出的安全性代价，从而大幅度提高卫星整体的可靠性。

还有一个大胆的设想，就是对发射后的卫星进行太空维修。许多人都还记得当年美国的航天飞机功能非常强大，不但能运送七名宇航员上太空还可以发射或维修卫星。

美国载人航天

可惜的是由于航天飞机结构过于复杂，以至于安全性无法保障；两架航天飞机的爆炸就夺走了14人的生命，相当于已经献身航天员的三分之二。最后美国不得不宣布将其退役，并且没有研制替代机型。

但据目前资料批露美国X37B型无人航天飞机内部也有机械臂，有能力在太空中捕获卫星。

那么如果我国未来也可以发射这样的无人航天器，并运用新技术降低发射成本；那么将来在太空中维修故障卫星，或将其运回地面维修就不是梦想。

今年我国将发射包括中星6D、中星19号通信卫星在内的几十颗卫星，中国航天的未来发展不可限量。

参考文献

[1] 东方红一号：开启中国航天时代．科学新闻．2018-11-13

[2] 中国“东四”增强型平台可覆盖完整通信卫星型谱 ．中国新闻网．2012年11月16日

[3] 中星18号工作异常 星箭分离正常卫星工作异常待查．新华社．2019-08-20