天鏈一號(hào)衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行示意圖。

近日，天鏈二號(hào)01星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，準(zhǔn)確進(jìn)入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。這標(biāo)志著中國(guó)第二代地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的首顆星正式開(kāi)啟征程。它將為飛船、空間技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、空間站等載人航天器和測(cè)繪、氣象衛(wèi)星等提供數(shù)據(jù)中繼和測(cè)控服務(wù)，為航天器發(fā)射提供測(cè)控支持。

架設(shè)星地“信息橋”

2008年-2012年，中國(guó)先后發(fā)射天鏈一號(hào)01-03星，3顆衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，使我國(guó)成為世界上第二個(gè)擁有對(duì)中、低軌航天器全球覆蓋能力的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的國(guó)家。2016年，天鏈一號(hào)04星成功入軌并完成在軌測(cè)試，與01-03星實(shí)現(xiàn)全球組網(wǎng)運(yùn)行。

中繼衛(wèi)星主要是服務(wù)于航天器的衛(wèi)星，通俗地講，中繼衛(wèi)星就是一個(gè)位于3.6萬(wàn)公里上空的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，可以“居高臨下”觀(guān)測(cè)在中低軌道運(yùn)行的航天器，將獲得的數(shù)據(jù)回傳至地面站，具有覆蓋率高、實(shí)時(shí)性等特征。

“相當(dāng)于我們把地面測(cè)控站移到了3.6萬(wàn)公里高度的軌道，既可以為中低軌道的航天器之間提供數(shù)據(jù)傳輸，又可以為星地之間架起‘信息橋’。”天鏈二號(hào)01星總設(shè)計(jì)師趙宏介紹說(shuō)。

中繼性能大幅提升

作為中國(guó)第二代中繼衛(wèi)星，天鏈二號(hào)01星在第一代中繼衛(wèi)星的基礎(chǔ)上有了新的躍升。

■平臺(tái)能力更強(qiáng)壽命更長(zhǎng)。相比于采用東方紅三號(hào)衛(wèi)星平臺(tái)研制的天鏈一號(hào)系列衛(wèi)星，天鏈二號(hào)01星基于東方紅四號(hào)平臺(tái)研制。平臺(tái)能力的提高，意味著衛(wèi)星壽命、載荷承載能力等方面有了較大的提高。與天鏈一號(hào)01星相比，天鏈二號(hào)01星載荷種類(lèi)更多、性能更高，設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)達(dá)12年。

■新型天線(xiàn)更高傳輸速率。相比于第一代中繼衛(wèi)星，天鏈二號(hào)01星的數(shù)據(jù)傳輸速率增加了一倍以上，對(duì)地?cái)?shù)據(jù)傳輸總速率可以達(dá)到G比特每秒。“天鏈二號(hào)01星配有多副新型天線(xiàn)，衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸能力有很大提升。”趙宏說(shuō)。

■服務(wù)多目標(biāo)覆蓋范圍廣。相比于第一代中繼衛(wèi)星，天鏈二號(hào)01星可以同時(shí)為多出幾倍的用戶(hù)提供服務(wù)。同時(shí)，在覆蓋范圍方面更加廣泛，天鏈二號(hào)01星可以覆蓋到數(shù)萬(wàn)公里以?xún)?nèi)的用戶(hù)航天器。

滿(mǎn)足多樣任務(wù)需求

對(duì)于中繼衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，最初主要是為載人飛船和載人空間站提供數(shù)據(jù)中繼服務(wù)，比如持續(xù)四五十分鐘的太空授課就依靠中繼衛(wèi)星的通信保障。隨著技術(shù)的發(fā)展，中繼衛(wèi)星在使用中逐漸拓展了需求。中繼系列衛(wèi)星可為中低軌遙感類(lèi)衛(wèi)星，比如氣象衛(wèi)星、測(cè)繪衛(wèi)星等具有實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)回傳需求的航天器提供服務(wù)。

除了航天器類(lèi)用戶(hù)，中繼系列衛(wèi)星還能為無(wú)人機(jī)、民航、遠(yuǎn)洋船等提供服務(wù)。天鏈二號(hào)01星在上述幾方面將發(fā)揮重要作用。未來(lái)的空間站，天地間要保持實(shí)時(shí)穩(wěn)定的通信，離不開(kāi)新一代中繼衛(wèi)星發(fā)揮“數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站”的重要作用。第二代中繼衛(wèi)星應(yīng)用場(chǎng)景將會(huì)越來(lái)越多，滿(mǎn)足多樣需求，帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

相互兼容共同發(fā)力

隨著天鏈二號(hào)01星的成功發(fā)射，第二代中繼衛(wèi)星后續(xù)也將迎來(lái)系列衛(wèi)星。

雖然二代中繼衛(wèi)星是一代中繼衛(wèi)星的升級(jí)版，但二代中繼衛(wèi)星并不是去替代第一代中繼衛(wèi)星，而是兩者的數(shù)顆星相互配合，共同發(fā)力，更好地發(fā)揮數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站的作用。

“天鏈二號(hào)01星能夠與天鏈一號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)相互兼容，使我國(guó)天基通信基礎(chǔ)設(shè)施能力更強(qiáng)，為我國(guó)強(qiáng)化數(shù)據(jù)中繼和測(cè)控等方面提供基礎(chǔ)性保障。”天鏈二號(hào)01星總指揮張鵬說(shuō)。

“如果說(shuō)天鏈一號(hào)是兩車(chē)道的空間高速公路，那么天鏈二號(hào)就是四車(chē)道以上的空間高速公路，意味著可以跑更多的車(chē)，車(chē)速也可以更快。”天鏈二號(hào)01星副總設(shè)計(jì)師李向陽(yáng)打了個(gè)比方。

第一代中繼衛(wèi)星在航天應(yīng)用方面發(fā)揮了重要作用，第二代中繼衛(wèi)星上了一個(gè)新臺(tái)階，能更好地滿(mǎn)足需求。一代和二代配合，能夠?qū)崿F(xiàn)多方面多樣化服務(wù)。

“天鏈一號(hào)的05星、天鏈二號(hào)的02星和03星也同時(shí)在研制中，一代和二代同存，相互配合，將共同發(fā)揮更大作用。”李向陽(yáng)表示。

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中繼衛(wèi)星的全稱(chēng)是跟蹤和數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星，這種衛(wèi)星不同于一般通信衛(wèi)星。一般通信衛(wèi)星作為太空轉(zhuǎn)發(fā)站，兩頭服務(wù)的對(duì)象都是地面站。中繼衛(wèi)星是溝通航天器與地面測(cè)控站的“橋梁”，運(yùn)行于地球同步靜止軌道上，既能“直視”運(yùn)行在中低軌道上的航天器，又能“直視”地面的測(cè)控站。