天链一号的有关知识

天链一号

一、卫星简介

“天链一号”是中国第一颗地球同步轨道数据中继卫星，由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院为主研制，主要用于为中国神舟载人飞船及后续载人航天器提供数据中继和测控服务。同时，为中国中、低轨道资源卫星提供数据中继服务，为航天器发射提供测控支持。2012年7月25日夜间，“天链一号03星”成功发射，中国将由此正式建成第一代中继卫星系统。

2008年4月25日23时35分，中国首颗数据中继卫星“天链一号”在西昌卫星发射中心由“长征三号丙”运载火箭成功发射升空。25分钟后，西安卫星测控中心传来数据表明，“天链一号”准确进入预定的地球同步转移轨道。定点77°E。这也意味着，中国航天器开始拥有天上数据“中转站”。

中继卫星享有“卫星的卫星”之誉，可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务，极大提高各类卫星使用效益和应急能力，能使资源卫星、环境卫星等数据实时下传，从而为应对重大自然灾害赢得更多预警时间。

二、天链一号卫星的诞生

921载人航天工程启动后，面对地面测控网对低轨道载人飞船覆盖率极低的形势，中国一方面通过外交努力增设海外测控站，另一方面以当时最新研制的东方红三号卫星平台为基础展开数据中继卫星的预研，其指标瞄准当时日本计划的回声数据中继卫星，力求单项性能接近日本、综合性能超过日本。卫星研制人员经过数年的努力攻克了一系列技术难点，最后诞生了天链一号中继卫星。2012年7月25日23时43分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭成功发射“天链一号03星”，卫星顺利进入太空预定轨道。这次发射成功后，“天链一号”卫星将实现全球组网运行，标志着中国第一代中继卫星系统正式建成。

三、卫星系统

01星，天链一号卫星以东方红三号卫星平台为基础，设计寿命6年。星间通信链路使用单个S/Ka波段双馈源抛物面天线，测控信号使用S波段单址链路中继(SSA)信号，星地高速通信使用Ka波段天线。卫星大型抛物面天线指向、捕获和跟踪使用星载闭环捕获跟踪技术。天链一号01星研制成功后在地面测试阶段完全满足了研制要求，2008年4月25日发射成功后定点和在轨测试顺利，圆满地完成了神州七号载人飞行的测控与数据转发任务，受到了用户的好评。[

02星，2011年7月11日23时41分，天链一号02星发射。中国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功将“天链一号02星”送入太空。火箭飞行约26分钟后，西安卫星测控中心传来的数据表明，星箭分离，卫星成功进入地球同步转移轨道。“天链一号02星”是中国第二颗地球同步轨道数据中继卫星，由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院为主研制。它将与2008年发射的“天链一号01星”组网运行，为中国神舟飞船以及未来空间实验室、空间站建设提供数据中继和测控服务，并将应用于中国将于2011年下半年实施的首次空间交会对接任务。

03星，“天链一号03星”是中国发射的第三颗。地球同步轨道数据中继卫星，由中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院为主研制。经一段时间在轨验证和系统联调后，“天链一号03星”将与2008年发射的01星、2011年发射的02星实现全球组网运行，建成比较完备的中继卫星系统。这一系统将进一步提高中国载人航天飞行任务的测控覆盖率。同时，还为中国中、低轨道资源卫星提供数据中继服务，为航天器发射提供测控支持。四、研究由来

（一）地面覆盖率有限

海上的远望系列测量船和陆上的一系列测控站，长期以来一直支撑着中国航天测控任务，为中国数十年来一系列卫星、飞船和探测器的发射与测控立下汗马功劳。

在神舟七号出舱活动期间，直播屏幕左上角的滨海、南亚、喀什等文字，分别表示东非肯尼亚的马林迪测控站、南亚巴基斯坦的卡拉奇测控站和中国新疆的喀什测控站。

地面覆盖率小、投资巨大

细心的观众肯定可以看到马林迪站到卡拉奇站之间的停顿，如果观众更关注中国航天的话，更能看到以往历次神舟飞船飞行期间，显示地面测控站覆盖范围的不规则圆区域都很小。由于地球曲率的影响，地面/海上测控站对中低轨道航天器的覆盖范围很小，这种现象在人类航天活动的早期可谓家常便饭，最初人们很自然的想到通过增加陆上、海上测控站和测量飞机来提高测控覆盖率。

美苏两强在冷战期间建立了覆盖全球的测控站并拥有大量测量船和测量飞机，但这一系统建设耗资巨大，而且受到地理、政治等各方面因素的影响很多地方无法设置测控站，更不要说要在全球范围内建立完整覆盖的地面测控网，所需测控站数量是惊人的。如对300千米高度的低轨道航天器进行100%的覆盖，理论上需要布设100多个站点均匀分布在地表，这在预算、政治上是不可行的。

（二）跟踪/数据中继卫星的诞生

为了摆脱地球曲率的限制，科幻作家克拉克在1945年就提出了地球同步轨道通信卫星的设想，随着航天技术的进步逐渐得到实现。1963年到1964年美国先后发射3颗试验性静止轨道通信卫星，其中1964年8月19日发射的同步3号卫星获得了完全成功。

理论上说3颗静止轨道通信卫星可以实现对全球的通信覆盖，这个得天独厚的优势使得通信卫星产业获得了长足的发展。

而早在地球同步轨道通信卫星成功前，人们就在设想使用地球同步轨道卫星中转遥测信号，实现对中低轨道航天器的全面跟踪覆盖。美苏先后研制并发射了跟踪与数据中继卫星，用于提高航天器的测控覆盖率和提高测控网的实时性。

1983年美国使用航天飞机发射了世界上第一颗数据中继卫星，开启了航天测控的新纪元。五、卫星优势

从理论上说，跟踪与数据中继卫星就是一种特殊的通信卫星。类似于通信卫星对地面短波通信的优势，数据中继卫星对基于地面测控站的传统测控体系同样具有压倒性的优势。数据中继卫星的优势表现在测控通信覆盖率高、高度的实时性和优异的经济性。

（一）测控/通信覆盖率高

中国天链一号01星发射后，神舟七号飞船的测控覆盖率大幅度提高，直观的表现在神舟七号的转播时间更长，一个半小时有将近50分钟可以观察到航天员，测控覆盖率从15%提高到50%。利用3颗左右的中继卫星，可以实现对中低轨道航天器的大部分轨道覆盖，如美国数据中继卫星系统对200~1200千米高度卫星覆盖率85%以上，对12000~20000千米高度卫星覆盖率达到100%。

（二）可实时回传数据

不仅如此，由于可以通过数据中继卫星实时联系，中低轨道的遥感卫星可以通过数据中继卫星实时回传热点地区和敏感突发事件的侦察信息，提高了反应速度，这种效果是地面测控站网络根本无法实现的。实时回传数据还大大加强了对航天器状态的监控能力，提高了航天器尤其是载人飞船的安全性，这也有利于更好的完成实时性强的任务。

（三）建设/维持费用低廉

数据中继卫星不仅覆盖率高、实时性好，而且价格尤其是使用维持费用低廉。既没有陆上测控站和海上测量船等为数众多的操作人员，也没有海外陆上测控站易受政治因素影响的问题。中继卫星的使用可以取代大部分的地面测控站的任务，成为航天测控网络的主力，降