经过广大航天科技人员的努力，我国已研制出东方红二号和东方红三号通信卫星平台。目前我们正在加紧研制东方红四号平台，目标是达到国际上A2100、FS－1300和“空间客车”3000平台的水平。了解国际商业通信卫星在轨运行的可靠性及其主要故障情况，特别是了解保险界如何看待在轨卫星平台的可靠性，对东四平台的研制是十分有益的。
近5年来，全球在轨运营的通信卫星屡屡出现故障或异常，用户提出的索赔案激增，招致航天保险界对卫星制造业的批评。这些问题对通信卫星运营商的业务和航天保险市场的稳定性已经产生严重影响。
国际商业通信卫星平台综述
目前，全球商业通信卫星市场主要有6家卫星制造商，分别是美国的波音公司、洛马公司、劳拉公司和轨道科学公司以及欧洲的阿尔卡特公司和阿斯特里姆公司。这些卫星制造商研制的卫星平台主要包括以下系列：波音公司的BSS－376、BSS－601和BSS－702；洛马公司的A2100A、A2100AX和A2100AXX；劳拉公司的FS－1300；轨道科学公司的“星”；阿尔卡特公司的“空间客车”3000以及阿斯特里姆公司的“欧洲星”2000和“欧洲星”2000＋。上述卫星平台可分为：（1）小型卫星平台系列，包括BSS－376、“星”和“欧洲星”2000；（2）中型卫星平台系列，包括A2100A、“欧洲星”2000＋、“空间客车”3000和BSS－601；（3）大型卫星平台系列，包括A2100AX、A2100AXX、BSS－702和FS－1300。
下面介绍这些商业通信卫星平台的主要技术指标和表现情况。
1、小型卫星平台系列
以上数据分析表明，20多年以来，波音公司的BSS－376卫星平台共进行了56次商业发射，仅发生5次保险损失，其表现无疑是该级别卫星平台的佼佼者。当然，BSS－376卫星平台也有不足的一面，其通信容量已经不能满足用户对当前卫星市场的技术需求。BSS－376卫星目前正面临诸如“欧洲星”2000和“意大利星”卫星平台的挑战。
另外一个不应忽视的卫星平台是轨道科学公司的“星”系列。尽管该卫星平台的发射数量不能和BSS－376卫星相比，但是其发射记录已经得到了市场认可。就其低廉的价格和能够满足不同用户的特殊任务需求而言，该卫星平台是对波音公司小型卫星平台系列的有益补充，正在得到用户的青睐。此外，洛马公司A2100系列中最小容量的卫星平台也属于小型卫星平台系列，自AMC－7和AMC－8卫星使用该平台发射后，A2100卫星平台系列已经成为小型卫星市场的竞争者之一。
阿斯特里姆公司的“欧洲星”2000和“欧洲星”2000＋可靠性相对较低。当然上表中的可靠性数字是根据卫星投保数量和卫星出现的异常情况得出的，并不代表卫星实际的总体性能。从卫星异常情况看，故障主要是由外部采购的分系统和元器件存在质量控制问题引起的，而这些问题应该很容易得到解决。由于“欧洲星”2000和“欧洲星”2000＋可以满足卫星运营商的各种技术需求，它们仍然是市场上最可靠的卫星平台之一。
2、大、中型卫星平台系列
阿尔卡特公司的“空间客车”3000平台可以满足不同的任务需求，保持了良好的发射记录，故障率相对较低。不过，业内人士对其太阳能阵列轴承与功率传输机构（BAPTA）表示关注，怀疑它有系统缺陷。
人们最关注的是波音公司的BSS－601和BSS－702卫星平台系列。最近几年，这两个卫星平台系列发生了太多的事故，使人们不得不怀疑它们是否存在设计方面的缺陷。从积极的方面看，BSS－601商业运营表现良好，并持续了很长一段时间。BSS－601卫星平台在刚投入市场时，可以为用户提供中型和大型的有效载荷，技术性能的灵活性也优于其它卫星。当时，休斯公司首先在BSS－601上提出了“卫星越大越好”的设计理念。在波音公司兼并休斯公司的时候，公司决定设计和生产更大的重型通信卫星，以满足市场需求。应该注意到这一决定是在商业通信卫星市场最红火的时候做出的。
BSS－702是目前卫星制造商所能提供的最大容量的商业通信卫星平台。尽管相同级别的“欧洲星”3000和“空间客车”4000通信卫星将很快投入市场，但是这两个系列卫星平台的技术水平还要接受实际考验，即通过“第一年的在轨测试”。遗憾的是，在全球通信卫星工业出现下滑的同时，BSS－601和BSS－702平台也开始暴露出一些系统设计方面的缺陷。BSS－601平台的微处理器使用一种单晶合成材料，常常出现短路。另外，后续的BSS－601HP平台也存在电池故障。这些技术问题给该系列卫星造成很大困难，最终使BSS－702平台成了市场营销的牺牲品。用户需要新卫星平台，并要求缩短卫星研制周期，这些压力也可能是造成上述技术问题的原因之一。
当前，由于BSS－702卫星平台在轨运行中屡屡出现问题，使用户认为大型卫星平台的技术水平还不够稳定，加之全球经济出现下滑，使许多卫星经营商正在逐渐转变观念，转而倾向于采购中型或小型通信卫星。这就给洛马公司的A2100系列卫星平台带来了机遇。在20世纪90年代中期，A2100系列卫星主要是用来取代LM－3000和LM－5000系列卫星。A2100系列卫星平台的技术性能可以多种多样，能满足不同用户的任务需求。由于该卫星使用的技术简单实用，因而成为可靠性高、在轨工作稳定的最佳产品之一。
劳拉公司的FS－1300卫星平台是在BSS－601卫星平台之后推出的，在中型BSS－601卫星平台和大型BSS－702卫星平台之间的市场上占有一席之地。该卫星平台技术性能稳定，良好的记录曾保持了很长一段时间。但是近期以来，FS－1300的太阳能阵列曾出现问题。尽管故障频率没有BSS－702那么高，但是太阳能阵列问题重复出现，不能不引起人们的关注。
图1是截至2002年12月31日，各种卫星平台出现的故障或异常情况。
卫星平台故障分析
截至2002年12月31日，国际上已有219颗卫星（主要是商业通信卫星）成功地进入了地球同步轨道，并投入运营，其中有42颗卫星出现故障，提出了保险索赔。在20年时间内，共索赔了42亿美元。需要指出的是，上述数字仅仅是针对卫星在轨出现故障的案例得出的，而这些案例都是卫星平台的系统故障造成的索赔。它们严重影响了某些卫星平台的声誉，特别是BSS－601和BSS－702卫星系列。仅BSS－702卫星系列就发生了超过15亿美元的保险索赔。
图2给出了造成最大索赔案的卫星平台的故障情况。越大越复杂的卫星平台越容易出现故障或异常。
大部分索赔都与BSS－601、BSS－702和FS－1300卫星平台有关。这些卫星平台暴露出了一些系统设计缺陷。以BSS－702卫星平台为例，在发射后不久，新型太阳能阵列就出现问题，卫星很快失去电能，结果未能达到预期寿命。如上所述，BSS－601平台的微处理器使用一种单晶合成材料，常常出现短路，其升级的BSS－601HP卫星平台也存在电池失效问题。FS－1300卫星平台的太阳能阵列同样存在类似问题，但没有BSS－702那么严重，确切的故障原因还不清楚，可能与砷化镓多功能太阳能电池失效有关。
大部分的保险损失发生在卫星入轨后的前三年。第一年是故障的高发期。有趣的是第二个高发期是卫星入轨后的第三年，被称为“青春期危机”。第一年会出现一些小问题，但这些小问题会在第三年爆发出来，最后发展成为主要的保险损失故障。卫星在“中年期”很少出现故障，但也有例外，譬如BSS－601卫星曾出现过“中年危机”。“老年期”的卫星也会出现大大小小的问题，只是由于这些卫星没有投保，有些卫星在燃料耗尽后提前退休，使“老年期”的问题还没有来得及显现。
大部分在轨卫星的保险损失都出自太阳能阵列系统，最说明问题的是BSS－702卫星。该型卫星在7次成功发射中有6次发生了保险损失，而这些故障都是因为采用新研制的反射器造成的。唯一“健在”的BSS－702卫星没有采用这种新型反射器。
排在第二位的在轨卫星故障来源于有效载荷。尽管卫星转发器或其它载荷分系统有其本身的问题，但大部分与承载有效载荷的卫星平台无关。
另一类故障来自卫星推进系统，主要是卫星远地点发动机出现故障，未能将卫星送入预定轨道，或者是出现燃料贮箱和推力器故障。这些问题会缩短卫星寿命或使卫星进入无用轨道。
航天保险界的观点
从历史上看，航天保险是一个相对盈利的市场，但风险也很高。在上世纪90年代，竞争激烈的航天保险市场迫使保险公司降低费率，保单的覆盖范围可以延至发射后5年。这意味着即使发现卫星存在严重问题，保险人也不能就保单的条款条件讨价还价。那时候，推定全损的起算点为50％，而今天却是75％。这种现象恰好解释了当前航天保险市场的现状。1998年航天保险市场第一次出现亏损。这一年是航天保险的灾难年和转折点，总索赔额达到18．3亿美元，而保险收入只有8．5亿美元。在此之前，航天保险业一直保持盈利。最糟糕的是2001年，航天保险的索赔额达到了22亿美元，而保险收入仅为5．5亿美元。1998年后的4年中，航天保险一直处于亏损状态，累积索赔额约20亿美元。即使今后几年没有发生卫星故障，航天保险也需要4～5年的恢复时间，才有希望再次盈利。
尽管这几年商业卫星投保在轨保险的数量不一样，但是保险损失的数量和每颗商业卫星的保险损失率都大大地增加了。在轨损失案例的增加，包括那些系统故障，已经严重影响了航天保险业务。其结果是，保险商不得不提高保险费率和推出更苛刻的除外责任，以保护自己免受保险索赔的打击。实际上，全球卫星工业已经给航天保险人造成了重大损失。
另一个值得航天保险人关注的问题是，根据美国《国际武器交易规则》（ITAR）的有关规定，美国政府严格控制向非美国公司提供卫星资料，结果使向航天保险人提供资料的速度和效率受到负面影响。航天保险的承保能力是靠全球保险市场支持的，很多保险公司是非美国公司。由于《国际武器交易规则》的限制，参与卫星保险的保险公司在申请共享资料时，手续十分复杂，使他们不能深入地了解投保卫星的具体技术细节，这样也就无法确定保险范围。过去国际保险业通常能做的业务，由于《国际武器交易规则》的限制，现在已经不可能再做了。另外，《国际武器交易规则》使美国卫星出口和保险安排越来越复杂，已经影响了美国卫星制造商的出口业务。
但是车到山前必有路。在这一艰难时期，航天保险出现了两个发展趋势。一是自保，即被保险人不得不自行承担风险；二是被保险人与保险公司共同保险。自保适用于经济稳定、实力强大的大公司，如美国的回声星公司已经采用自保方式发射卫星。欧洲卫星公司（SES）和其它大公司也开始考虑在费率过高、承保条件太苛刻时采用自保方式。共同保险的方式是，被保险人自行承担部分资产的风险，同时邀请保险公司参与剩余资产的保险。此外，卫星运营商还在酝酿另外一种保险方式（但没有迹象表明已经开始运作），即“制造商自保”方式。这种保险方式是，卫星制造商向用户承诺，在若干年内如果在轨卫星失效，卫星制造商将免费提供一颗替换卫星供用户使用。
这几种保险方式能否使卫星运营商和航天保险人渡过当前的难关，还需要一定的时间去验证。
结论
通过对在轨通信卫星平台可靠性及其故障的分析，可以得出这样的结论：在过去几年中，60％的保险索赔是卫星平台的系统设计缺陷造成的；卫星平台尺寸增大和技术复杂化是导致高故障率的主要原因。设计越简单实用，性能就越可靠。
卫星平台的可靠性已经成为卫星运营商、卫星制造商以及航天保险人和经纪人所关注的焦点。关注卫星平台可靠性是由以下综合因素造成的，即在过去5年中，过多的在轨卫星出现异常使保险索赔增加，尤以2001年索赔额最高；航天保险人和卫星运营商均受到不同程度的影响，不仅仅是在卫星成本方面，而且还使卫星保险的覆盖范围缩小、运营服务受到不同程度的干扰；目前整个卫星工业的现状令人担忧。
为了应对这些不利因素，卫星运营商各有不同的选择，包括自保和共同保险，或者为简单起见，只购买技术稳定、可靠性高的卫星平台。这一策略是行之有效的，因为选择可靠性高的卫星平台不仅可以获得较好的保险条件和优惠的费率，还可以把收入损失和服务干扰的风险降低到最低程度。
卫星运营商在选择卫星平台时首先考虑的是可靠性。由于全球卫星工业不景气，卫星运营商采取了比较保守的采购策略。在当前条件下，很少有人愿拿新研制的卫星平台或现有平台的“创新版”去冒险。
应当意识到，卫星平台出现异常或故障是避免不了的，它们是工业大循环中不可缺少的一部分。持乐观态度的专家认为，事物都是一分为二的，卫星出现异常或故障也可能对卫星工业产生积极的影响。尽管卫星平台出现异常或故障损害了某些卫星制造商的名誉甚至业务，但是反过来却可以刺激对替换卫星的需求，进而促使全球卫星制造业慢慢恢复元气。
这里透过对全球商业通信卫星可靠性的分析，或许能给中国航天产品的研制，特别是给东四大平台卫星的研制带来一些有益的启示。无疑，国际在轨卫星平台可靠性的现状，为我国东四大平台的研制，继而为我国参与国际卫星市场的竞争提供了一个难得的机会。为了应对未来国际商业卫星市场的挑战，在今后进行新产品研制和新技术应用过程中，我们应当认真考虑航天保险人和卫星运营商对新产品研制所持的态度。