2021年7月6日23時(shí)53分，由中國(guó)航天科技集團(tuán)五院通信導(dǎo)航部抓總研制的天鏈一號(hào)05星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。至此，我國(guó)第一代中繼衛(wèi)星5星連捷。

　　或許有人要問(wèn)：天鏈系列中繼衛(wèi)星是干啥的？要回答這個(gè)問(wèn)題，咱們先來(lái)回顧振奮人心的一幕。

　　2021年6月23日9時(shí)35分，中共中央總書(shū)記、國(guó)家主席、中央軍委主席習(xí)近平在北京航天飛行控制中心指控大廳，與正在天和核心艙執(zhí)行任務(wù)的神舟十二號(hào)航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波親切通話(huà)。大屏幕上，航天員的視頻畫(huà)面清晰，聲音清脆響亮。

　　這場(chǎng)天地通話(huà)的背后，是由天鏈一號(hào)03星、04星，天鏈二號(hào)01星組成的天基中繼系統(tǒng)，在距離地面約36000公里的太空提供著實(shí)時(shí)保障。

　　在此，讓我們一起來(lái)認(rèn)識(shí)我國(guó)天鏈“中繼衛(wèi)星天團(tuán)”。

　　天鏈一號(hào)讓中國(guó)擁有太空數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站

　　跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)，是為中、低軌道的航天器與航天器之間、航天器與地面站之間，提供數(shù)據(jù)中繼、連續(xù)跟蹤與軌適測(cè)控服務(wù)的系統(tǒng)。這是20世紀(jì)航天測(cè)控通信技術(shù)的重大突破。

　　在天鏈中繼衛(wèi)星投入使用前，我國(guó)一直依托陸基測(cè)控站和遠(yuǎn)望系列遠(yuǎn)洋測(cè)量船，來(lái)支撐衛(wèi)星、飛船和探測(cè)器的發(fā)射測(cè)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(cè)控對(duì)中低軌道航天器的軌道覆蓋范圍非常有限。

　　例如，載人飛船約90分鐘繞地球一圈，多數(shù)時(shí)間無(wú)法和地面測(cè)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)聯(lián)系。

　　如要實(shí)現(xiàn)對(duì)300千米高度的低軌道航天器進(jìn)行100%的覆蓋，理論上需要在地表均勻布設(shè)100多個(gè)站點(diǎn)。顯然，這在政治外交和經(jīng)費(fèi)預(yù)算上是難以實(shí)現(xiàn)的。

　　2003年，航天英雄楊利偉搭乘神舟五號(hào)載人飛船升空，其間曾數(shù)次進(jìn)行天地通話(huà)，但每次都有嚴(yán)格的時(shí)間窗口限制。當(dāng)時(shí)天地通話(huà)帶寬也很低，楊利偉只能聽(tīng)到地面的聲音，看不到畫(huà)面；地面人員看到楊利偉的畫(huà)質(zhì)也不是很清晰，而且時(shí)?！翱ぁ薄?/p>

　　針對(duì)地面測(cè)控網(wǎng)對(duì)低軌道載人飛船覆蓋率受限的狀況，我國(guó)以當(dāng)時(shí)最新研制的東方紅三號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)為基礎(chǔ)，展開(kāi)了國(guó)內(nèi)第一代數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的研制。

　　中繼衛(wèi)星被稱(chēng)為“衛(wèi)星的衛(wèi)星”，可以充分發(fā)揮軌道高度優(yōu)勢(shì)，“居高臨下”跟蹤在中低軌運(yùn)行的航天器，并將獲得的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳到地面，可極大提高各類(lèi)衛(wèi)星的使用效益和應(yīng)急能力。

　　2008年4月25日，天鏈一號(hào) 01星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，意味著我國(guó)中低軌航天器開(kāi)始擁有天上的數(shù)據(jù)“中轉(zhuǎn)站”。天鏈一號(hào)01星發(fā)射后，神舟七號(hào)飛船的測(cè)控覆蓋率從18%提高到了50%。

　　2011年和2012年，隨著天鏈一號(hào)02星、03星先后成功發(fā)射，實(shí)現(xiàn)三星在軌組網(wǎng)工作，我國(guó)成為繼美國(guó)之后第二個(gè)擁有全球覆蓋能力中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的國(guó)家。2016年12月，我國(guó)發(fā)射天鏈一號(hào)04星接替了超期服役的01星。

　　天鏈二號(hào)服務(wù)能力大幅提升

　　隨著我國(guó)空間基礎(chǔ)建設(shè)快速發(fā)展，各類(lèi)空間活動(dòng)頻繁開(kāi)展，對(duì)于中繼衛(wèi)星系統(tǒng)服務(wù)的需求與日俱增。為此，2010年我國(guó)啟動(dòng)了第二代數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的研制，于2019年3月成功發(fā)射天鏈二號(hào)01星。

　　天鏈二號(hào)01星基于東方紅四號(hào)平臺(tái)研制，除了充分繼承一代中繼衛(wèi)星的技術(shù)基礎(chǔ)，在服務(wù)目標(biāo)數(shù)量、傳輸速率方面有較大提升，具有服務(wù)目標(biāo)更多、傳輸速率更高、覆蓋范圍更廣、設(shè)計(jì)壽命更長(zhǎng)等特征。

　　相比天鏈一號(hào)，天鏈二號(hào)衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命由7年提升至12年；采用了更加先進(jìn)的有效載荷技術(shù)，配置有多副新型天線(xiàn)，傳輸速率增加了一倍。

　　在兼容天鏈一號(hào)衛(wèi)星工作頻率的同時(shí)，天鏈二號(hào)擴(kuò)展了工作頻率的帶寬和轉(zhuǎn)發(fā)器的通道數(shù)量，不僅提升了服務(wù)用戶(hù)目標(biāo)數(shù)量，還能適應(yīng)不同用戶(hù)目標(biāo)的各類(lèi)數(shù)據(jù)傳輸要求，服務(wù)覆蓋的范圍也有極大提升。

　　此外，天鏈二號(hào)01星的自主工作能力更強(qiáng)，增加了多目標(biāo)任務(wù)調(diào)度功能，可以自動(dòng)接收多目標(biāo)任務(wù)，并自主排序完成。

　　未來(lái)，我國(guó)將相繼發(fā)射天鏈二號(hào)02星、03星等。第二代中繼衛(wèi)星與第一代相互配合，將更好地發(fā)揮數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站作用。

　　“天路”繁忙卻不會(huì)擁堵

　　目前，“中繼衛(wèi)星天團(tuán)”已為各類(lèi)遙感衛(wèi)星提供過(guò)天基信息傳輸與測(cè)控服務(wù)，為長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭提供發(fā)射測(cè)控服務(wù)。我國(guó)神舟七號(hào)到神舟十二號(hào)載人飛船、天舟系列貨運(yùn)飛船，均享受到天鏈中繼衛(wèi)星系統(tǒng)提供的任務(wù)支持。

　　2013年，第一代天鏈衛(wèi)星完成三星組網(wǎng)后，首次保障習(xí)近平總書(shū)記與神舟十號(hào)航天員進(jìn)行天地通話(huà)，也使航天員王亞平的首次太空授課成功實(shí)現(xiàn)。

　　而2021年6月23日，習(xí)近平總書(shū)記與神舟十二號(hào)航天員之間開(kāi)展的流暢、清晰、高質(zhì)量的天地通話(huà)，是對(duì)“中繼衛(wèi)星天團(tuán)”聯(lián)手保障能力的又一次完美檢閱。

　　天地通話(huà)由空間站、天鏈衛(wèi)星和地面站三方共同完成。地面通話(huà)信息先從地面站通過(guò)上行鏈路到達(dá)天鏈衛(wèi)星，此時(shí)，衛(wèi)星的星間鏈路天線(xiàn)正精準(zhǔn)跟蹤著空間站，并將信息發(fā)送過(guò)去。同樣，航天員的通話(huà)信息也依次通過(guò)空間站中繼終端、天鏈衛(wèi)星、星地下行鏈路傳輸?shù)降孛妗?/p>

　　空間站核心艙配置了多路高清攝像機(jī)，不僅能拍攝地球美景、展現(xiàn)空間站狀態(tài)，還能幫助航天員實(shí)現(xiàn)與地面間的雙向高清視頻通話(huà)，這對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率提出了更高要求。

　　但這不是問(wèn)題。天鏈中繼衛(wèi)星系統(tǒng)一條鏈路的下行速率便可達(dá)到1.2G，太空數(shù)據(jù)從被地面站接收、傳給北京飛控中心，到根據(jù)不同標(biāo)識(shí)自動(dòng)分發(fā)，時(shí)延僅為秒級(jí)。可以說(shuō)，“天路”雖然繁忙，但不會(huì)擁堵，更不會(huì)中斷。

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