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2022-07-14 09:48:52
全球熱訊:天鏈新星“入列” 我國第二代中繼衛星系統建成
2022-07-14 09:48:52 來源: 科技日報
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，于西昌衛星發射中心成功發射。
中國航天科技集團一院 肖國軍 攝
【資料圖】
入軌定點后，該星將與之前發射的天鏈二號01、02星三星組網，組成我國第二代中繼衛星系統。屆時我國兩代全球中繼衛星系統同時在軌服務，天基測控與數據中繼能力將大幅提升。
五院自2003年起開展我國中繼衛星研制工作，于2012年實現天鏈一號三星組網，使我國成為全球第二個擁有全球覆蓋能力中繼衛星系統的國家。近十年來，五院實現了從天鏈一號系統到天鏈二號系統的巨大跨越，譜寫了我國數據中繼衛星系統建設的嶄新篇章。
從無到有，天地相“鏈”若比鄰
中繼衛星的全稱是跟蹤與數據中繼衛星，相當于天上的數據中轉站，可為衛星、飛船等航天器提供數據中繼和測控服務，能極大提高各類衛星使用效益和應急能力，實現衛星數據實時下傳。
2003年，航天英雄楊利偉搭乘神舟五號飛船在軌飛行期間，數次與地面控制站進行“天地通話”。但這種通話都有著嚴格限制，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，并開展交流互動。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，巨大的變化得益于我國建成的天鏈一號系統。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星先后發射成功，實現第一代中繼衛星的三星組網。在此基礎上，三星利用東、中、西3個區的軌位優勢，實現了對中、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星系統的國家。
從有到強，天鏈二號大跨越
為使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，開展了天鏈二號衛星系統的研究攻關。2019年3月，天鏈二號01星成功發射，拉開了我國中繼衛星系統更新換代的序幕。
與天鏈一號采用東方紅三號衛星公用平臺相比，天鏈二號采用東方紅四號公用平臺研制，載重更大、技術更強、性能更優。星間鏈路天線更是突破了大量難題，使對用戶目標服務數量增加1倍，傳輸總速率達到了Gbit/秒量級，服務效能大幅提升。
天鏈二號衛星在軌運行之后，與天鏈一號系統合作工作，主要用于為飛船、空間實驗室、空間站等載人航天器提供數據中繼和測控服務，也能服務于中、低軌道遙感、測繪、氣象等衛星，還能為航天器發射提供測控支持。
2021年12月14日，天鏈二號02星成功發射。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星的快速研制能力，為后續二代中繼多星快速在軌組網提供了支撐。
延伸閱讀：一文了解我國“數據中繼衛星天團”
范晨 陳小群 劉愛冬?科技日報記者?付毅飛
中繼衛星被稱為“衛星的衛星”，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，并將獲得的數據實時回傳到地面，可極大提高各類衛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。
在“天鏈”中繼衛星投入使用前，我國一直依托一系列陸基測控站和遠望系列遠洋測量船支撐衛星、飛船和探測器的發射測控與在軌通信任務。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，多數時間無法和地面測控系統實時聯系。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布設100多個站點。
我國首顆數據中繼衛星“天鏈一號01星”于2008年4月25日在西昌衛星發射中心成功發射，意味著中國中低軌航天器擁有了天上的數據“中轉站”。在同年實施的神舟七號任務中，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星成功發射，天鏈一號實現三星在軌成功組網工作，3顆衛星分別在非洲、印度洋、太平洋上空，對低軌用戶實現了近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星系統的國家。
2016年12月，我國發射天鏈一號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星成功發射，我國第一代中繼系列衛星系統研制圓滿收官。該系統成功為我國神舟飛船、空間實驗室、空間站提供數據中繼與測控服務，支持空間交會對接任務，同時為我國中、低軌資源系列、高分系列等衛星提供數據中繼服務，為航天器發射提供測控支持。
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星技術狀態的基礎上，采用了更加先進的有效載荷技術，配置多副新型天線。天鏈二號衛星兼容天鏈一號衛星的工作頻率，并擴展了工作頻率的帶寬和轉發器的通道數量，大大提升了系統的數據傳輸的速率和傳輸效能。衛星服務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需求。
2019年3月，天鏈二號01星成功發射，我國中繼衛星系統邁出了升級換代的第一步，進入兩代中繼衛星“聯手”應用階段。
2021年12月，天鏈二號02星成功發射，該衛星可工作在不同軌位，具有較強的軌道適應能力，提升了衛星在軌的機動性和靈活性。同時，衛星單機國產化率顯著提升，研制周期大幅縮短，驗證了天鏈二號衛星具備快速研制的能力。
2022年7月，天鏈二號03星成功發射，至此，我國第二代中繼衛星完成了三星組網的建設，有力推動了我國天基測控與傳輸網絡建設的步伐。
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