全球熱訊:天鏈新星“入列” 我國第二代中繼衛(wèi)星系統(tǒng)建成

7月13日0時30分，由中國航天科技集團五院抓總研制的天鏈二號03星搭乘長征三號乙運載火箭，于西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。

中國航天科技集團一院 肖國軍 攝

【資料圖】

入軌定點后，該星將與之前發(fā)射的天鏈二號01、02星三星組網(wǎng)，組成我國第二代中繼衛(wèi)星系統(tǒng)。屆時我國兩代全球中繼衛(wèi)星系統(tǒng)同時在軌服務(wù)，天基測控與數(shù)據(jù)中繼能力將大幅提升。

五院自2003年起開展我國中繼衛(wèi)星研制工作，于2012年實現(xiàn)天鏈一號三星組網(wǎng)，使我國成為全球第二個擁有全球覆蓋能力中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的國家。近十年來，五院實現(xiàn)了從天鏈一號系統(tǒng)到天鏈二號系統(tǒng)的巨大跨越，譜寫了我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)的嶄新篇章。

從無到有，天地相“鏈”若比鄰

中繼衛(wèi)星的全稱是跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，相當(dāng)于天上的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，可為衛(wèi)星、飛船等航天器提供數(shù)據(jù)中繼和測控服務(wù)，能極大提高各類衛(wèi)星使用效益和應(yīng)急能力，實現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)實時下傳。

2003年，航天英雄楊利偉搭乘神舟五號飛船在軌飛行期間，數(shù)次與地面控制站進行“天地通話”。但這種通話都有著嚴(yán)格限制，必須在地面測控站收到飛船信號后，利用極短的時間窗口抓緊進行通信。其余時間，楊利偉只能默默等待下一個通信周期到來。

到神舟十號任務(wù)期間，境況已大不相同。2013年6月20日10時許，我國開展了首次“太空授課”。航天員王亞平等在天宮一號目標(biāo)飛行器內(nèi)，為全國中小學(xué)生進行在軌講解和實驗演示，并開展交流互動。長達51分鐘的課信號連續(xù)、畫面清晰。

從間斷通信到連續(xù)傳輸，巨大的變化得益于我國建成的天鏈一號系統(tǒng)。2008年4月、2011年7月、2012年7月，五院抓總研制的天鏈一號01、02、03星先后發(fā)射成功，實現(xiàn)第一代中繼衛(wèi)星的三星組網(wǎng)。在此基礎(chǔ)上，三星利用東、中、西3個區(qū)的軌位優(yōu)勢，實現(xiàn)了對中、低軌道航天器全球覆蓋的天基信息傳輸，使我國成為全球第二個擁有全球覆蓋能力中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的國家。

從有到強，天鏈二號大跨越

為使我國擁有更強的數(shù)據(jù)中繼通信能力，五院在完善天鏈一號系統(tǒng)的同時，開展了天鏈二號衛(wèi)星系統(tǒng)的研究攻關(guān)。2019年3月，天鏈二號01星成功發(fā)射，拉開了我國中繼衛(wèi)星系統(tǒng)更新?lián)Q代的序幕。

與天鏈一號采用東方紅三號衛(wèi)星公用平臺相比，天鏈二號采用東方紅四號公用平臺研制，載重更大、技術(shù)更強、性能更優(yōu)。星間鏈路天線更是突破了大量難題，使對用戶目標(biāo)服務(wù)數(shù)量增加1倍，傳輸總速率達到了Gbit/秒量級，服務(wù)效能大幅提升。

天鏈二號衛(wèi)星在軌運行之后，與天鏈一號系統(tǒng)合作工作，主要用于為飛船、空間實驗室、空間站等載人航天器提供數(shù)據(jù)中繼和測控服務(wù)，也能服務(wù)于中、低軌道遙感、測繪、氣象等衛(wèi)星，還能為航天器發(fā)射提供測控支持。

2021年12月14日，天鏈二號02星成功發(fā)射。僅7個月后，太空迎來了天鏈二號03星“入列”。這也驗證了天鏈二號衛(wèi)星的快速研制能力，為后續(xù)二代中繼多星快速在軌組網(wǎng)提供了支撐。

延伸閱讀：一文了解我國“數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星天團”

范晨 陳小群 劉愛冬?科技日報記者?付毅飛

中繼衛(wèi)星被稱為“衛(wèi)星的衛(wèi)星”，可以充分發(fā)揮軌道高度優(yōu)勢，“居高臨下”跟蹤在中低軌運行的航天器，并將獲得的數(shù)據(jù)實時回傳到地面，可極大提高各類衛(wèi)星的使用效益和應(yīng)急能力，大幅度減少地面站、測量船的數(shù)量。

在“天鏈”中繼衛(wèi)星投入使用前，我國一直依托一系列陸基測控站和遠(yuǎn)望系列遠(yuǎn)洋測量船支撐衛(wèi)星、飛船和探測器的發(fā)射測控與在軌通信任務(wù)。然而，由于受地球曲率的影響，地面和海上測控對中低軌道航天器的軌道覆蓋范圍非常有限，載人飛船約90分鐘繞地球一圈，多數(shù)時間無法和地面測控系統(tǒng)實時聯(lián)系。如要實現(xiàn)對300公里高度的低軌航天器100%覆蓋，理論上需要在地表均勻布設(shè)100多個站點。

我國首顆數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號01星”于2008年4月25日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，意味著中國中低軌航天器擁有了天上的數(shù)據(jù)“中轉(zhuǎn)站”。在同年實施的神舟七號任務(wù)中，神舟七號飛船的測控覆蓋率從此前18%提高到50%。

2011年7月，天鏈一號02星成功發(fā)射，對用戶航天器的軌道覆蓋率達到了85%。2012年7月，天鏈一號03星成功發(fā)射，天鏈一號實現(xiàn)三星在軌成功組網(wǎng)工作，3顆衛(wèi)星分別在非洲、印度洋、太平洋上空，對低軌用戶實現(xiàn)了近100%的覆蓋。至此，我國成為繼美國之后第二個擁有全球覆蓋能力中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的國家。

2016年12月，我國發(fā)射天鏈一號04星接替了超期服役的01星，隨著2021年7月6日天鏈一號05星成功發(fā)射，我國第一代中繼系列衛(wèi)星系統(tǒng)研制圓滿收官。該系統(tǒng)成功為我國神舟飛船、空間實驗室、空間站提供數(shù)據(jù)中繼與測控服務(wù)，支持空間交會對接任務(wù)，同時為我國中、低軌資源系列、高分系列等衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)中繼服務(wù)，為航天器發(fā)射提供測控支持。

2010年，我國啟動了天鏈二號的研制。天鏈二號01星基于東方紅四號平臺，在充分繼承了第一代中繼衛(wèi)星技術(shù)狀態(tài)的基礎(chǔ)上，采用了更加先進的有效載荷技術(shù)，配置多副新型天線。天鏈二號衛(wèi)星兼容天鏈一號衛(wèi)星的工作頻率，并擴展了工作頻率的帶寬和轉(zhuǎn)發(fā)器的通道數(shù)量，大大提升了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎蛡鬏斝?。衛(wèi)星服務(wù)覆蓋的范圍也有了極大提升，可以兼顧部分36000公里地球同步軌道用戶的服務(wù)需求。

2019年3月，天鏈二號01星成功發(fā)射，我國中繼衛(wèi)星系統(tǒng)邁出了升級換代的第一步，進入兩代中繼衛(wèi)星“聯(lián)手”應(yīng)用階段。

2021年12月，天鏈二號02星成功發(fā)射，該衛(wèi)星可工作在不同軌位，具有較強的軌道適應(yīng)能力，提升了衛(wèi)星在軌的機動性和靈活性。同時，衛(wèi)星單機國產(chǎn)化率顯著提升，研制周期大幅縮短，驗證了天鏈二號衛(wèi)星具備快速研制的能力。

2022年7月，天鏈二號03星成功發(fā)射，至此，我國第二代中繼衛(wèi)星完成了三星組網(wǎng)的建設(shè)，有力推動了我國天基測控與傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的步伐。

關(guān)鍵詞： 天鏈一號 衛(wèi)星系統(tǒng) 提供數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星 覆蓋能力