中继卫星“天链”兄弟

尹怀勤

2016年11月22日23时24分，我国在西昌卫星发射中心使用“长征三号丙”运载火箭成功将“天链一号”04星送入太空。此次任务是“长征”系列运载火箭的第241次飞行。

“天链一号”04星是我国第4颗地球静止轨道数据中继卫星（以下简称“中继卫星”），将与“天链一号”01星、02星、03星完善全球组网运行，强化天地通信系统功能，为我国“神舟”系列飞船、“天舟”系列飞船、空间实验室、空间站提供数据中继与测控服务，支持空间交会对接任务，同时为我国中、低轨道资源卫星，环境卫星提供数据中继服务，为航天器发射提供测控支持。

“天链”兄弟都有哪些优异的成绩？

中继卫星享有“卫星的卫星”之誉，是转发地面测控站（以下简称“地面站”）对中、低轨道航天器的跟踪和遥控信息，以及航天器发回地面的数据的卫星。在“天链一号”04星升空之前，我国早已成功发射了“天链一号”01星、02星和03星，它们均匀地分别定点于地球静止轨道上，组成了中继卫星系统，为我国航天事业尤其是载人航天工程的发展做出了重要贡献。

“天链一号”01星、02星、03星共同组网运行后，实现了“天宫一号”目标飞行器和“神舟号”载人飞船对接组合体的无缝隙中继通信。在2013年6月“天宫一号”目标飞行器与“神舟十号”载人飞船的交会对接，以及3名航天员进入目标飞行器实验舱完成各项任务中，“天链一号”更显示了天地通信和数据传输的明显优势。女航天员王亚平首次开展了中国人在太空的授课活动，受到国内外各界的广泛好评。

2016年10月中旬至11月中旬，景海鹏和陈冬两名航天员在“天宫二号”空间实验室内中期驻留期间，可以收发邮件，收看《新闻联播》，并传回用摄像机拍下的伴随卫星照片，自由自在地进行了天地视频通话等活动。他们乘坐“神舟十一号”飞船安全返回，顺利地完成了预定的各项任务。这一切的实现，都依赖于“天链一号”3颗卫星组成的中继卫星系统和地面测控设备的密切配合。

而“天链一号”04星的成功发射，将大大提升我国天基测控系统的可靠性和稳定性，意味着我国天基测控系统进一步走向成熟和完备。

“天链”兄弟是如何建成“天地之链”的？

概而言之，中继卫星的主要用途有以下几方面：跟踪并测定中、低轨道卫星；为对地观测卫星实时转发遥感、遥测数据；承担载人航天器的通信和数据传输中继业务；满足民用和军事特殊需要。以往各类军用的通信、导航、气象、侦察、监视和预警等卫星的地面航天控制中心，要通过一系列地面站和民用通信网进行跟踪、测控和数据传输。而中继卫星则可以摆脱对绝大多数地面站的依赖，自成独立的专用系统，更有效地为卫星等军民两用的航天、器服务，更及时地进行载人航天器与地面站的通信和数据传输。

“天链一号”01星、02星、03星3颗卫星组网运行，使我国成为世界上继美国。俄罗斯之后第3个拥有了对中、低轨道航天器具备近100%覆盖能力的中继卫星系统的国家。“天链一号”中继卫星系统也正式构建起了我国顺畅通信的“天地之链”。

“天链”兄弟为什么要到太空去工作？

我国的中继卫星系统主要应用于载人航天工程，为载人航天器与地面站之间的通信提供了稳定的天地链路，架起了无形的天地沟通桥梁，使载人飞船和目标飞行器在全部飞行的时间内保持与地面的联系，还可承接传输电话、电视和数据等业务。

在沒有中继卫星之前，中、低轨道航天器的测控和数据传输主要依靠地面接收设备，也就是人们通常所说的地面站来打通天地之间的通信渠道，既发出遥控指令，又接收下传信息。由于中、低轨航天器都是在200～2000千米的轨道上运行，受地球曲率和无线通信直线传播的影响，只有在占其轨道周期2%～3%的很少一段时间内能够与一个固定地面站建立稳定的数据传输链路，故而需要建设分布广泛的多个地面测控站和安排一定数量的测控船。

对于在太空飞行的搭载着航天员的载人航天器来说，地面站希望每时每刻都能与其保持联系。可是，同一个地面站能够与航天器保持通联的时间是极其有限的。如果错过了对话时机，想要再次搭话，地面站就要等航天器再次环绕地球一圈。为了赢得更多时间来与航天员搭话，就需要尽可能多地在地面设置测控站和远洋测量船，为此也要付出高昂的代价。比如，对于轨道高度高于300千米的航天器，需要在地球上配设100多个地面站才能完成每时每刻的天地通联。鉴于地理环境和政治因素，这根本不可能实现。

有了在地球静止轨道上的中继卫星系统，就可以解决这一难题，大幅度减少地面站、远洋测量船的数量。中继卫星系统不仅对载人航天器和地面观测站能实现全覆盖，而且经济效益也相当可观。随着中国航天事业的发展，中继卫星将得到更广泛的应用。一直坚守岗位、执行任务而又默默无闻的“天链一号”中继卫星兄弟们，现在已被人们认识并获得赞誉，相信它们在我国航天事业的发展中会不断铸就新的辉煌！