航天科普:“天鏈”數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)
“天鏈”衛(wèi)星(Tianlian)是我國(guó)的跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星,由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司所屬中國(guó)空間技術(shù)研究院(CAST)為主研制。截至2012年6月30日,“天鏈”衛(wèi)星有2顆在軌。
2顆“天鏈”一號(hào)衛(wèi)星均由長(zhǎng)征三號(hào)丙運(yùn)載火箭在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射。其中第1顆于2008年4月25日發(fā)射,定點(diǎn)東經(jīng)77°;2顆于2011年7月12日發(fā)射,定點(diǎn)東經(jīng)177°。
2022年7月13日凌晨零點(diǎn)三十分發(fā)射天鏈2號(hào)03星。
2003年,我國(guó)實(shí)現(xiàn)了首次載人航天。然而,由于當(dāng)時(shí)我國(guó)的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)尚未建立,神舟飛船只能在進(jìn)入地面測(cè)控站測(cè)控弧段時(shí)才能進(jìn)行天地溝通。而由于政治和外交因素,我們國(guó)家的地面航天測(cè)控站數(shù)量極其有限,幾乎全部分布在國(guó)內(nèi)和僅有的三艘“遠(yuǎn)望”號(hào)測(cè)控船上,而國(guó)外測(cè)控站只有兩個(gè),分別位于肯尼亞的馬林迪和巴基斯坦首都卡拉奇,覆蓋范圍非常有限。 而這一局面在2012年7月25日得以終結(jié)。隨著長(zhǎng)三丙運(yùn)載火箭將“天鏈”一號(hào)03星順利送入軌道,中國(guó)的“天鏈”中繼衛(wèi)星系統(tǒng)全面建成,實(shí)現(xiàn)全軌道覆蓋。于是,在2013年的“神舟”十號(hào)載人飛行任務(wù)中,我們看到了女航天員王亞平給全國(guó)小朋友視頻直播科普課的畫面上打上了“天鏈”的標(biāo)志。這一直播畫面正是用“天鏈”衛(wèi)星回傳到地面的。
從2003年工程正式立項(xiàng),到2008年發(fā)射01號(hào)首星,2011年發(fā)射02號(hào)星,再到2012年03星發(fā)射實(shí)現(xiàn)軌道100%覆蓋,我國(guó)的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)從無到有,我國(guó)的航天測(cè)控范圍從17%提高到近100%,我國(guó)成為繼美國(guó)之后,第二個(gè)實(shí)現(xiàn)中繼衛(wèi)星全球組網(wǎng)的國(guó)家,實(shí)現(xiàn)了巨大的跨越。
國(guó)首顆數(shù)據(jù)通信與中繼試驗(yàn)衛(wèi)星(CTRDS)“天鏈”一號(hào)以東方紅3號(hào)(DFH-3)通信衛(wèi)星平臺(tái)作為發(fā)展平臺(tái),星間通信鏈路采用S/Ka雙饋源拋物面天線,SSA(S波段單址)鏈路中繼測(cè)控信號(hào),星地高速數(shù)傳采使用Ka頻段。衛(wèi)星天線指向、星間鏈路的捕獲和跟蹤,采用星上自閉環(huán)跟蹤兼有星地大回路捕獲跟蹤的方案。
“天鏈”一號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)采用東方紅3號(hào)通信衛(wèi)星,主要為“神舟”飛船及空間實(shí)驗(yàn)室、空間站,以及中、低軌道資源衛(wèi)星等航天器提供數(shù)據(jù)中繼服務(wù)。
1顆“天鏈”中繼衛(wèi)星就能觀測(cè)到大部分在近地軌道飛行的航天器。2顆“天鏈”和l座地球站組網(wǎng),基本覆蓋了整個(gè)中、低軌道,實(shí)現(xiàn)對(duì)中、低軌道航天器85%~100%的軌道覆蓋。3顆“天鏈”衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。
2顆“天鏈”衛(wèi)星先后支持了天宮1號(hào)與神舟8號(hào)、神舟9號(hào)的交會(huì)對(duì)接任務(wù)。任務(wù)過程中,“天鏈”衛(wèi)星發(fā)揮高碼速率、高動(dòng)態(tài)和高軌道覆蓋率等優(yōu)勢(shì),提升了對(duì)飛船和天宮一號(hào)的測(cè)控覆蓋率和數(shù)據(jù)傳輸能力,增強(qiáng)了空間交會(huì)對(duì)接任務(wù)實(shí)施的安全性和可靠性,為實(shí)施手控交會(huì)對(duì)接、開展空間科學(xué)實(shí)驗(yàn)等提供了穩(wěn)妥高效的天基測(cè)控通信保障。
天鏈一號(hào)04星是我國(guó)第四顆地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星,將與天鏈一號(hào)01星、02星、03星實(shí)現(xiàn)全球組網(wǎng)運(yùn)行,為我國(guó)神舟飛船、空間實(shí)驗(yàn)室、空間站提供數(shù)據(jù)中繼與測(cè)控服務(wù),支持空間交會(huì)對(duì)接任務(wù),同時(shí)為我國(guó)中、低軌道資源衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)中繼服務(wù),為航天器發(fā)射提供測(cè)控支持。
主要用途是:
①跟蹤、測(cè)定中、低軌道衛(wèi)星;
②為對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)遙感、遙測(cè)數(shù)據(jù);
③承擔(dān)航天飛機(jī)和載人飛船的通信和數(shù)據(jù)傳輸中繼業(yè)務(wù);
④滿足軍事特殊需要,以往各類軍用的通信、導(dǎo)航、氣象、偵察、監(jiān)視和預(yù)警等衛(wèi)星的地面航天控制中心,要通過一系列地面站和民用通信網(wǎng)進(jìn)行跟蹤、測(cè)控和數(shù)據(jù)傳輸。
