我国中继卫星系统达到国际先进水平

我国中继卫星系统达到国际先进水平

China's Tracking and Data Relay Satellite System Reached the World Advanced Level

2016年11月22日23∶24，天链—1的04星在我国长征—3C运载火箭的托举下成功升空。该卫星由中国空间技术研究院通信卫星事业部抓总研制，采用东方红—3卫星平台，是我国目前在轨运行的中继卫星系统的备份星。它的成功发射，为我国实现中继卫星系统的跨越式发展打下了坚实的基础。

1 国之骄子

2016年11月9日16：25，习近平总书记与工作在天宫-2空间实验室的两位航天员进行实时通话，如同亲朋般的家常问候和回答在中国载人航天工程指挥中心和天宫-2空间站这个相距约数千千米的天地之间往返穿越，而助其亲切的对话传递、清晰的画面呈现的正是我国自主创建的天链-1中继卫星系统。

此前的2016年1月8日，我国天链-1中继卫星系统工程研制人员代表获得了“国家科学技术进步奖”一等奖。

2 三星组网

由于受地球曲率和电波直线传播的影响，使用地基站对航天器进行管控的模式存在明显的缺憾：对地观测卫星传输效率低，单个地球站和1颗低地球轨道卫星在1天内可直接传输的轨道段不足3%；更加迫在眉睫的是，随着中国载人航天技术的发展，可控陆地站点、海洋船组成的地基站网每天只有约3h可与飞船实时联系，无法满足高实时性、高轨道覆盖的要求。要解决诸如此类的问题，唯有采用中继卫星系统才能够解决。为此，我国于2003年开始研制天链-1中继卫星系统。

为天链—1的04星扣合整流罩

中继卫星素有“卫星的卫星”之称，它的作用相当于把地面的测控站升高到地球静止卫星的轨道高度，由此，可居高临下观测到近地空间内运行的航天器。经过研制者艰苦卓绝的努力，天链-1的01星于2008年成功发射，并于当年圆满完成神舟-7飞船数据中继任务；按照高轨道三星覆盖全球数据中继的工作目标，我国又分别于2011、2012年相继发射了天链-1的02、03星，神舟-8、9飞船也如约而至。当2013年神舟-10发射升空与天宫-1对接后，天链-1中继卫星系统的威力大放异彩，世人终于实实在在地领略到天链-1中继卫星系统的航天成果，实现了航天员王亚平近1h的太空授课无缝直播。除此之外，该系统在为卫星提供数据中继和测控服务，使资源、环境等卫星数据实时下传，在应对重大自然灾害等方面都有上乘的表现。天链-1的01、02、03星的成功发射及其组网与应用，实现了我国在天基测控和信息传输领域的重大突破，这一系统也是我国第一个提供全球范围实时、高速信息传输服务的卫星系统。

3 国际水平

检查天链—1的04星太阳电池翼

目前，我国是继美国之后世界上第二个拥有对中、低地球轨道航天器全球覆盖中继卫星系统的国家。我国的中继卫星系统建设走出了一条符合国情、技术上自主创新的道路。系统建设科学提出基于国内建站、多星组网、全球覆盖的总体技术路线，解决了不依靠国外建站实现对用户航天器全球覆盖的难题；中继卫星星上自主闭环精密捕获跟踪，多挠性卫星姿态和跟踪天线指向高精度复合控制，星载宽带转发器，长寿命、高精度、大型可展开跟踪天线，复杂热环境热控等多项关键技术的突破，解决了高速运动航天器之间跟踪与高速数据中继问题；建立的星-星、星-地技术体制和全程链路指标体系，为实现用户终端的系列化、规范化、通用化打下坚实基础。

相比国外中继卫星系统，我国中继卫星系统所具有的优点是显而易见的。由于解决了在天线波束极窄条件下高速运动航天器之间精密捕获跟踪的难题，实现了多种复杂情况下的高精度跟踪，技术体制优于传统的星地大回路自动跟踪体制；先进跟踪天线和转发器技术的研制成功，使整星返向数传最高速率和国际上先进在轨中继卫星相当；具有自动化资源分配、星-星-站集中管理，多功能一体化的中继卫星综合地面应用系统，实现了管理与应用的全面自动运行；和国际上现有的中继卫星系统相比，天链-1中继卫星系统所需的卫星数量少、地面控管网络简单且工作效率高，更符合我国国情。

天链—1的04星吊至塔架

4 再创辉煌

在天链-1中继卫星系统科技成果鉴定会上，11位院士给予的评价是，该系统十分复杂、难度极大、技术创新性特别突出，是世界上第二个具有对中、低地球轨道航天器全球覆盖能力的中继卫星系统，达到了国际的先进水平。

天链-1中继卫星系统填补了我国在数据中继卫星领域的空白，大大缩短了我国在该领域与世界航天技术的差距。而11月22日发射的天链-1的04星则再次提升了该系统的灵活性和健壮性。

目前，天链-1中继卫星系统运行稳定，04星的3个“长兄”均未发现身体异常，但01星已经超期服役；04星作为天链-1中继卫星系统的备份星，可以在多个轨位上工作，卫星的灵活机动能力大大增强。所以，04星的升空对整个应用系统以可靠性、稳定性为标志的健壮性保证无疑起到提升作用。同时，04星研制在国产化方面也向前迈进了一大步，减少了60%的进口产品，整星国产化率提升了10%。

天链-1中继卫星系统完成了我国中继卫星数据传输从无到有的跨越，未来将进一步发展、完善，打造我国新一代中继卫星系统。

潘昕/文