天地“鏈曲”譜新章——我國第二代中繼衞星系統建成

中青報·中青網記者 邱晨輝

隨着天鏈新星“入列”,一張屬於中國的“高速天網”正式織就。

北京時間7月13日0時30分,我國在西昌衞星發射中心使用長征三號乙運載火箭,成功發射天鏈二號03星。該星入軌並完成測試後,將與天鏈二號01星、02星實現全球組網運行。至此,我國第二代地球同步軌道數據中繼衞星系統正式建成。

天地“鏈曲”譜新章——我國第二代中繼衞星系統建成

天鏈二號三星在軌組網示意圖。中國航天科技集團五院供圖

所謂中繼衞星,是指跟蹤與數據中繼衞星,相當於一個天上的數據中轉站,可為衞星、飛船等航天器,提供數據中繼和測控服務,能夠提高各類衞星使用效益和應急能力,並減少地面站、測量船的數量,因此也被稱為“衞星的衞星”。

我國天鏈中繼衞星由中國航天科技集團五院抓總研製,其最主要的任務是為飛船、空間實驗室、空間站等載人航天器提供數據中繼和測控服務。天地通話、太空授課、交會對接、出艙活動等重要任務的通信,就是以天鏈中繼衞星為主來完成的。

在天鏈中繼衞星投入使用前,我國長期依託一系列陸基測控站和遠望系列遠洋測量船支撐衞星、飛船和探測器的發射測控與在軌通信任務。五院專家表示,由於受地球曲率的影響,地面和海上測控對中低軌道航天器的軌道覆蓋範圍非常有限,載人飛船約90分鐘繞地球一圈,多數時間無法和地面測控系統實時聯繫。如要實現對300公里高度的低軌航天器100%覆蓋,理論上需要在地表均勻佈設100多個站點。

2003年,航天英雄楊利偉搭乘神舟五號飛船在軌飛行期間,數次與地面控制站進行“天地通話”。但這些通話都有着嚴格限制,必須在地面測控站收到飛船信號後,利用極短的時間窗口抓緊進行通信。其餘時間,楊利偉只能默默等待下一個通信週期到來。

到神舟十號任務期間,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飛行器內,為全國中小學生進行在軌講解和實驗演示,並開展交流互動。長達51分鐘的課信號連續、畫面清晰。

從間斷通信到連續傳輸,10年鉅變,得益於我國建成的天鏈一號系統。

天地“鏈曲”譜新章——我國第二代中繼衞星系統建成

天鏈一號在軌示意圖。中國航天科技集團五院供圖

2008年,我國首顆數據中繼衞星天鏈一號01星成功發射,這意味着我國的中低軌航天器開始擁有天上的數據“中轉站”。神舟七號飛船的測控覆蓋率由此從18%提高到50%,科研人員一個半小時內有將近50分鐘可以觀察到航天員的在軌情況。

2008年至2012年期間,天鏈一號01、02、03星先後發射成功,完成我國第一代中繼衞星組網,實現對低軌用户近100%的覆蓋。從過去的間斷通信到後來的連續傳輸,天鏈一號中繼衞星實現了我國在數據中繼衞星領域的“從無到有”,建立起天地間信息“天網”。

為了將“天網”升級為“高速天網”,讓我國擁有更強的數據中繼通信能力,五院在完善天鏈一號系統的同時,開展了天鏈二號衞星系統的研究攻關。2019年3月,天鏈二號01星成功發射,拉開了我國中繼衞星系統更新換代的序幕。

如今,天鏈二號03星的成功研製,驗證了天鏈二號衞星具備快速研製的能力,為後續多星快速在軌組網提供了支撐,進一步加快了我國天基測控與傳輸網絡建設的步伐。

天地“鏈曲”譜新章——我國第二代中繼衞星系統建成

天鏈二號在軌示意圖。中國航天科技集團五院供圖

當前,我國已經成功研製了兩代地球同步軌道數據中繼衞星系統。第一代已成功發射天鏈一號01至05五顆衞星,第二代已成功發射了天鏈二號01至03三顆衞星。

五院專家介紹,與天鏈一號採用東方紅三號衞星公用平台相比,天鏈二號採用東方紅四號公用平台研製,載重更大、技術更強、性能更優。其中,星間鏈路天線更是突破了大量難題,對用户目標服務的數量增加1倍,服務效能大幅提升。

今年6月發射的神舟十四號載人飛船,搭載3名航天員飛向太空,開啓為期6個月的在軌駐留。在此期間,兩代天鏈衞星系統將全天候為空間站和地面站,建起一條條信息“天路”,為航天員在軌生活和工作保駕護航。

五院專家表示,兩套全球中繼衞星系統的使用,將使信息傳輸的可靠性和安全性大幅提高。而隨着技術的發展,“天鏈”中繼衞星可以充分發揮軌道高度優勢,“居高臨下”跟蹤在中低軌運行的航天器,並將獲得的數據實時回傳到地面,可極大提高各類衞星的使用效益和應急能力,大幅度減少地面站、測量船的數量。

執行此次發射任務的長征三號乙運載火箭由中國航天科技集團一院研製,屬於“金牌火箭”長三甲系列。截至目前,5顆天鏈一號衞星和3顆天鏈二號衞星,全部由包含長征三號乙運載火箭在內的長三甲系列火箭發射,發射成功率100%。

中國航天科技集團一院總體設計部總體副主任設計師張濤介紹,執行此次任務的長征三號乙運載火箭技術狀態總體穩定,型號隊伍堅持在設計和研製過程中提升箭上可靠性、增強地面設備使用安全性。該火箭主要有3項技術狀態變化,進一步提高可靠性。

此次發射是長征三號乙運載火箭2022年第二次發射,也是我國長征系列運載火箭的第426次發射。

來源:中國青年報客户端

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