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中国“天链一号”中继卫星:全球组网全轨道覆盖
作者: 来源:中国新闻网 日期:2012-7-27 浏览:9184 次
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北京时间7月25日23时43分,中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭将“天链一号03星”顺利发射升空,并成功送入太空预定轨道。图为发射前夕,星箭组合体在发射场完成联合测试后蓄势待发。中新社发 刘远航 摄  

中新网西昌7月26日电 (孙自法 张利文)中国第三颗地球同步轨道数据中继卫星“天链一号03星”,7月25日深夜在西昌卫星发射中心发射成功,它将与2008年发射的01星、2011年发射的02星实现全球组网运行和全轨道覆盖,从而正式建成中国第一代中继卫星系统。

中继卫星被誉为“卫星的卫星”

中继卫星的主要功能是进行天基测控和空天数据中继,相当于把地面测控站搬到距地面36000公里的地球同步轨道上,可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务。

作为在太空中运行的数据“中转站”,中继卫星能使资源卫星、环境卫星等数据实时下传,极大提升各类卫星使用效益和应急能力,因此被人们形象地称为“卫星的卫星”。

中继卫星系统集跟踪、测控、数据中继等多种功能为一体,是空间信息传输的枢纽和高效的天基测控设施。中继卫星与通信卫星相比,通信卫星的用户主要为地面固定站或速度较低的移动通信站,其星载天线大多指向固定,而中继卫星星间天线大多需要跟踪高速高动态运动的卫星、飞船等航天器。

中继卫星系统由位于地球同步轨道的中继卫星、地面应用系统和用户终端三部分组成。中继卫星中继往返于地面站和用户目标之间的信号,将地面站发射的遥控指令、测距信号和其他注入数据通过中继卫星转发给用户目标,用户目标接收、解调出遥控指令,并按照指令规定的内容做出响应,同时返向传输它自身获得的数据给中继卫星,中继卫星接收到这些信号后,再转发到地面。

推动航天测控从陆海基向天基跨越

建设中继卫星系统,是世界航天强国发展的必由之路,它可为频繁、高强度的航天发射任务带来极大便利。

中国从20世纪70年代开始进行中继卫星的概念研究,90年代有关技术论证获得成功。

2003年1月,中国第一代中继卫星系统工程正式立项,第一颗数据中继卫星被命名为“天链一号01星”。2008年4月,“天链一号01星”成功发射并顺利在轨运行,使中国成为继美国、俄罗斯、欧洲和日本之后第五个拥有中继卫星的国家。在神舟七号任务中,“天链一号01星”得到成功试验验证,突破了高动态条件下的天基测控和数据中继技术,实现中国航天测控由陆海基向天基的跨越。

2011年7月,“天链一号02星”发射并与“天链一号01星”组网运行。在天宫一号与神舟八号、神舟九号交会对接任务中,中继卫星系统作为中国陆海天基三位一体载人航天测控通信网的重要组成部分,使测控覆盖率从18%提升到近70%。

此次“天链一号03星”成功发射并与01、02星实现全球组网运行和全轨道覆盖后,中国航天测控覆盖率可提升到近100%,将基本消除航天器测控盲区,中国也将由此正式建成比较完备的第一代中继卫星系统。

已在中国载人航天任务中大显身手

有航天专家形象称,如果把中国过去的载人航天天地通信比作“乡间小路”,那么中继卫星参加后的天地通信就是一条“双向高速公路”,可以更快更高效地完成信息传达。

中继卫星系统具有高码速率、高动态、高轨道覆盖率的优势,可提升飞船和天宫一号的测控覆盖率和数据传输能力,增强空间交会对接任务实施的安全性和可靠性,为实施手控交会对接、开展空间科学实验等提供稳妥高效的天基测控通信保障。

中国以往的载人航天任务受带宽限制,航天员在太空中只能收听话音却无法看到地面高清画面。中继卫星建立“空-空-地”传输链路,航天员既能与地面进行长时间通话,也能进行双向视频聊天,还可以通过中继卫星发送和接收电子邮件,使天地之间沟通交流方式更加多样化。

在今年6月的神舟九号任务中,“天链一号”01、02星通过接力测控,让飞船和天宫运行的大部分圈次都能与地面实现1小时以上的连续双向数据传输,地面监视系统可以更加便捷地获取航天员的生理参数,为保障航天员安全发挥出重要作用。对广大社会公众而言,通过电视转播,也能够更完整、更清晰地看到3位航天员在太空中活动的实时画面。

天基测控未来应用前景广阔

天基测控系统是测控通信系统的一个重要发展方向,随着中国航天事业不断发展,地基测控通信系统已很难满足高密度航天发射的测控通信需求,发展中继卫星系统,实现航天测控通信由地基网络转为天基与地基网络一体化可谓大势所趋。

“天链一号03星”发射升空后,3颗中继卫星实现全球组网运行、全轨道覆盖,将为中国神舟飞船、空间实验室、空间站及中低轨道资源卫星等提供全时段的数据中继和测控服务,同时支持空间交会对接任务;不仅如此,中继卫星还能为航天器发射提供测控支持,实现航天发射主动段的全程测控,从而缩短航天发射任务的准备周期,提高中国航天发射的灵活性。

西昌卫星发射中心主任李尚福表示,“天链一号03星”发射成功意义重大,是中国第一代中继卫星完成组网的非常明显的标志,非常重要。该中心技术部高级工程师车著明说,“天链一号03星”发射入轨十分准确,从初轨预报的结果来看,理论精度要求是600公里,实际误差不到400公里,满足精度要求,将为后续卫星发射提供更强的通信保障。

作为中国中继卫星的控制管理单位,北京空间信息中继传输技术研究中心坚持用技术创新带动卫星管理的自动化智能化,建立稳定可靠的自动化运行模式,系统内上百套设备均实现“有人值守、无人操作”。该中心还开发完善系统自动化运行监视软件和卫星故障自动诊断专家系统,改进任务综合显示软件和仿真系统,有效提升系统异常状态的发现、判断和处置时间。

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