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

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

中國(guó)航天科技集團(tuán)一院 肖國(guó)軍 攝

【資料圖】

入軌定點(diǎn)后，該星將與之前發(fā)射的天鏈二號(hào)01、02星三星組網(wǎng)，組成我國(guó)第二代中繼衛(wèi)星系統(tǒng)。屆時(shí)我國(guó)兩代全球中繼衛(wèi)星系統(tǒng)同時(shí)在軌服務(wù)，天基測(cè)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(guó)中繼衛(wèi)星研制工作，于2012年實(shí)現(xiàn)天鏈一號(hào)三星組網(wǎng)，使我國(guó)成為全球第二個(gè)擁有全球覆蓋能力中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的國(guó)家。近十年來，五院實(shí)現(xiàn)了從天鏈一號(hào)系統(tǒng)到天鏈二號(hào)系統(tǒng)的巨大跨越，譜寫了我國(guó)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(cè)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(shí)現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)下傳。

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

到神舟十號(hào)任務(wù)期間，境況已大不相同。2013年6月20日10時(shí)許，我國(guó)開展了首次“太空授課”。航天員王亞平等在天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器內(nèi)，為全國(guó)中小學(xué)生進(jìn)行在軌講解和實(shí)驗(yàn)演示，并開展交流互動(dòng)。長(zhǎng)達(dá)51分鐘的課信號(hào)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(guó)建成的天鏈一號(hào)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(hào)01、02、03星先后發(fā)射成功，實(shí)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(gè)區(qū)的軌位優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)中、低軌道航天器全球覆蓋的天基信息傳輸，使我國(guó)成為全球第二個(gè)擁有全球覆蓋能力中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的國(guó)家。

從有到強(qiáng)，天鏈二號(hào)大跨越

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

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

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

2021年12月14日，天鏈二號(hào)02星成功發(fā)射。僅7個(gè)月后，太空迎來了天鏈二號(hào)03星“入列”。這也驗(yàn)證了天鏈二號(hào)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(guó)“數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星天團(tuán)”

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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(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，可極大提高各類衛(wèi)星的使用效益和應(yīng)急能力，大幅度減少地面站、測(cè)量船的數(shù)量。

在“天鏈”中繼衛(wèi)星投入使用前，我國(guó)一直依托一系列陸基測(cè)控站和遠(yuǎn)望系列遠(yuǎn)洋測(cè)量船支撐衛(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，載人飛船約90分鐘繞地球一圈，多數(shù)時(shí)間無法和地面測(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(gè)站點(diǎn)。

我國(guó)首顆數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星“天鏈一號(hào)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(guó)中低軌航天器擁有了天上的數(shù)據(jù)“中轉(zhuǎn)站”。在同年實(shí)施的神舟七號(hào)任務(wù)中，神舟七號(hào)飛船的測(cè)控覆蓋率從此前18%提高到50%。

2011年7月，天鏈一號(hào)02星成功發(fā)射，對(duì)用戶航天器的軌道覆蓋率達(dá)到了85%。2012年7月，天鏈一號(hào)03星成功發(fā)射，天鏈一號(hào)實(shí)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(duì)低軌用戶實(shí)現(xiàn)了近100%的覆蓋。至此，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，隨著2021年7月6日天鏈一號(hào)05星成功發(fā)射，我國(guó)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(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(cè)控支持。

2010年，我國(guó)啟動(dòng)了天鏈二號(hào)的研制。天鏈二號(hào)01星基于東方紅四號(hào)平臺(tái)，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(jìn)的有效載荷技術(shù)，配置多副新型天線。天鏈二號(hào)衛(wèi)星兼容天鏈一號(hào)衛(wèi)星的工作頻率，并擴(kuò)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堋Ｐl(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(hào)01星成功發(fā)射，我國(guó)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)邁出了升級(jí)換代的第一步，進(jìn)入兩代中繼衛(wèi)星“聯(lián)手”應(yīng)用階段。

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

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

關(guān)鍵詞： 天鏈一號(hào) 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