中國“天鏈”組網全球：通信接線員 太空導航員偵查員

近日，天鏈一號04星在長征三號丙運載火箭的托舉下挺進浩瀚蒼穹。天鏈一號是中國首顆地球同步軌道數據中繼衛星，04星升空后，由01、02、03、04星組成的全球網可為我國神舟飛船、空間實驗室、未來空間站提供數據中繼與測控服務，支持空間交會對接任務，為航天器發射提供測控支持;同時為中、低軌道衛星提供數據中繼服務，將數據進行實時下傳，極大提高各類衛星的使用效益和應急能力。

① 遍布全球的“天鏈網”

航天器密集升空，受地球曲率和電波直線傳播的影響，地面測控的缺陷日益明顯。以中國載人航天為例，可控陸地站點、海洋船組成的地基站網每天只有約3小時可與飛船實時聯系。

隨著人類探索、開發和利用空間活動的不斷深入，新型空間信息傳輸系統——中繼衛星應運而生。

中繼衛星的全稱是跟蹤與數據中繼衛星，被稱為“衛星的衛星”，從理論上講，就是一種特殊的通信衛星。它相當于把地面測控站升高到地球靜止衛星的軌道高度，可以“居高臨下”觀測近地空間內運行的航天器。

一般的通信衛星作為空中轉發站，兩邊的任務對象都是地面站，而中繼衛星在地球同步靜止軌道上運行，既能直視中、低軌道航天器，又能直視地面站，是溝通航天器與地面站的橋梁，可用來取代多艘“遠望”系列航天測控船。

2003年，中國天鏈一號中繼衛星系統工程立項，01星在2008年成功發射，當年就圓滿完成“神舟七號”數據中繼任務。2011年、2012年相繼成功發射天鏈一號02、03星，它們同時運行并與地面應用系統、中繼終端等組成跟蹤與數據中繼衛星系統，成為世界第二個擁有對中、低軌道航天器全球覆蓋中繼衛星系統的國家。

中國航天科技集團五院院長張洪太說，與其他中繼衛星系統相比，天鏈一號中繼衛星系統所需的衛星數量少、地面控管網絡簡單、工作效率更高。

目前發射的天鏈一號04星是我國第4顆地球同步軌道數據中繼衛星，與此前發射的天鏈一號01星、02星、03星實現全球組網運行，4星共軌，實現全球覆蓋。

② 用途廣泛的“中轉站”

中繼衛星的主要功能是進行天基測控和空天數據中繼，可為衛星、飛船等航天器提供數據中繼和測控服務。相比于地基測控，天基測控的最大優勢就是覆蓋率高，具有實時性、經濟效益高等優點。

中繼衛星作為在太空中運行的數據“中轉站”，扮演著“太空偵查員”“通信接線員”“太空導航員”的角色，對中、低軌道衛星進行實時監控，使資源衛星、環境衛星等數據實時下傳，為太空運行的航天器提供預警預報、導航定位，使太空航行準確安全。

天鏈一號04星總設計師王典軍說，在天鏈一號04星發射之前，通過01、02、03星組網，已經完成了對于全球200公里以上、2000公里以下空間的全軌道覆蓋，覆蓋率近100%。天鏈一號中繼衛星系統除了為我國中、低軌道資源衛星提供數據中繼服務，為航天器發射提供測控支持之外，更重要的是為我國“神舟”系列飛船、“天宮”目標飛行器和載人航天提供數據中繼和測控服務。

在剛剛結束的“神十一”飛船和“天宮二號”空間實驗室飛行任務中，得益于天鏈一號中繼衛星系統，航天員與地面完成“天地通話”; 通過中繼衛星前向高速數據上行傳輸功能，首次實現“天地雙向視頻通話”;首次實現航天員與地面同步收看《新聞聯播》，畫面、語音清晰流暢。

③ 機動靈活的“創新星”

據了解，于2008年發射的天鏈一號01星，其設計壽命為6年，目前已在軌超期服役兩年多。天鏈一號04星計劃要接替我國首顆中繼衛星天鏈一號01星，實現我國中繼衛星系統的更新換代。據天鏈一號衛星總設計師王典軍透露，由于目前天鏈一號01星在軌運行良好，04星進入預定軌道后，“四星”共軌的局面還會維持一段時間，也就是說天鏈一號“四兄弟”將共同操持“家務”，繼續為未來載人空間活動和多種衛星繼續提供高質量的數據中繼服務，此外，04星作為備份星，可以在多個軌位上工作，增強衛星的靈活機動能力。

張洪太說，中國的中繼衛星系統建設走出了一條符合國情、技術上自主創新的道路。比如：不依靠國外建站，實現對用戶航天器全球覆蓋;突破了星上自主閉環精密捕獲跟蹤等關鍵技術，解決了高速運動航天器之間跟蹤與高速數據中繼問題;建立了星—星、星—地技術體制和全程鏈路指標體系。

目前，我國中繼衛星系統技術正在應用于后續中繼衛星、導航衛星、長征五號運載火箭等系統的設計和建設，打造中國國防信息化建設的重要支持保障系統和中國空間信息傳輸的重要樞紐。