隨著天鏈新星“入列”,一張屬于中國的“高速天網(wǎng)”正式織就。
北京時(shí)間7月13日0時(shí)30分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭,成功發(fā)射天鏈二號(hào)03星。該星入軌并完成測(cè)試后,將與天鏈二號(hào)01星、02星實(shí)現(xiàn)全球組網(wǎng)運(yùn)行。至此,我國第二代地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)正式建成。
所謂中繼衛(wèi)星,是指跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星,相當(dāng)于一個(gè)天上的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站,可為衛(wèi)星、飛船等航天器,提供數(shù)據(jù)中繼和測(cè)控服務(wù),能夠提高各類衛(wèi)星使用效益和應(yīng)急能力,并減少地面站、測(cè)量船的數(shù)量,因此也被稱為“衛(wèi)星的衛(wèi)星”。
我國天鏈中繼衛(wèi)星由中國航天科技集團(tuán)五院抓總研制,其最主要的任務(wù)是為飛船、空間實(shí)驗(yàn)室、空間站等載人航天器提供數(shù)據(jù)中繼和測(cè)控服務(wù)。天地通話、太空授課、交會(huì)對(duì)接、出艙活動(dòng)等重要任務(wù)的通信,就是以天鏈中繼衛(wèi)星為主來完成的。
在天鏈中繼衛(wèi)星投入使用前,我國長(zhǎng)期依托一系列陸基測(cè)控站和遠(yuǎn)望系列遠(yuǎn)洋測(cè)量船支撐衛(wèi)星、飛船和探測(cè)器的發(fā)射測(cè)控與在軌通信任務(wù)。五院專家表示,由于受地球曲率的影響,地面和海上測(cè)控對(duì)中低軌道航天器的軌道覆蓋范圍非常有限,載人飛船約90分鐘繞地球一圈,多數(shù)時(shí)間無法和地面測(cè)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)聯(lián)系。如要實(shí)現(xiàn)對(duì)300公里高度的低軌航天器100%覆蓋,理論上需要在地表均勻布設(shè)100多個(gè)站點(diǎn)。
2003年,航天英雄楊利偉搭乘神舟五號(hào)飛船在軌飛行期間,數(shù)次與地面控制站進(jìn)行天地通話。但這些通話都有著嚴(yán)格限制,必須在地面測(cè)控站收到飛船信號(hào)后,利用極短的時(shí)間窗口抓緊進(jìn)行通信。其余時(shí)間,楊利偉只能默默等待下一個(gè)通信周期到來。
到神舟十號(hào)任務(wù)期間,境況已大不相同。2013年6月20日10時(shí)許,我國開展了首次太空授課。航天員王亞平等在天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器內(nèi),為全國中小學(xué)生進(jìn)行在軌講解和實(shí)驗(yàn)演示,并開展交流互動(dòng)。51分鐘的太空授課,信號(hào)連續(xù)、畫面清晰。
從間斷通信到連續(xù)傳輸,10年巨變,得益于我國建成的天鏈一號(hào)系統(tǒng)。
2008年,我國首顆數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星天鏈一號(hào)01星成功發(fā)射,這意味著我國的中低軌航天器開始擁有天上的數(shù)據(jù)“中轉(zhuǎn)站”。神舟七號(hào)飛船的測(cè)控覆蓋率由此從18%提高到50%,科研人員一個(gè)半小時(shí)內(nèi)有將近50分鐘可以觀察到航天員的在軌情況。
2008年至2012年,天鏈一號(hào)01、02、03星先后發(fā)射成功,完成我國第一代中繼衛(wèi)星組網(wǎng),實(shí)現(xiàn)對(duì)低軌用戶近100%的覆蓋。從過去的間斷通信到后來的連續(xù)傳輸,天鏈一號(hào)中繼衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了我國在數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星領(lǐng)域的“從無到有”,建立起天地間信息“天網(wǎng)”。
為了將“天網(wǎng)”升級(jí)為“高速天網(wǎng)”,讓我國擁有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)中繼通信能力,五院在完善天鏈一號(hào)系統(tǒng)的同時(shí),開展了天鏈二號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)的研究攻關(guān)。2019年3月,天鏈二號(hào)01星成功發(fā)射,拉開了我國中繼衛(wèi)星系統(tǒng)更新?lián)Q代的序幕。
如今,天鏈二號(hào)03星的成功研制,驗(yàn)證了天鏈二號(hào)衛(wèi)星具備快速研制的能力,為后續(xù)多星快速在軌組網(wǎng)提供了支撐,進(jìn)一步加快了我國天基測(cè)控與傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的步伐。
當(dāng)前,我國已經(jīng)成功研制了兩代地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)。第一代已成功發(fā)射天鏈一號(hào)01至05五顆衛(wèi)星,第二代已成功發(fā)射了天鏈二號(hào)01至03三顆衛(wèi)星。
五院專家介紹,與天鏈一號(hào)采用東方紅三號(hào)衛(wèi)星公用平臺(tái)相比,天鏈二號(hào)采用東方紅四號(hào)公用平臺(tái)研制,載重更大、技術(shù)更強(qiáng)、性能更優(yōu)。其中,星間鏈路天線更是突破了大量難題,對(duì)用戶目標(biāo)服務(wù)的數(shù)量增加1倍,服務(wù)效能大幅提升。
今年6月發(fā)射的神舟十四號(hào)載人飛船,搭載3名航天員飛向太空,開啟為期6個(gè)月的在軌駐留。其間,兩代天鏈衛(wèi)星系統(tǒng)將全天候?yàn)榭臻g站和地面站,建起一條條信息“天路”,為航天員在軌生活和工作保駕護(hù)航。
五院專家表示,兩套全球中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的使用,將使信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩源蠓岣摺6S著技術(shù)的發(fā)展,“天鏈”中繼衛(wèi)星可以充分發(fā)揮軌道高度優(yōu)勢(shì),“居高臨下”地跟蹤在中低軌運(yùn)行的航天器,并將獲得的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳到地面,可極大提高各類衛(wèi)星的使用效益和應(yīng)急能力,大幅度減少地面站、測(cè)量船的數(shù)量。
執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)的長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭由中國航天科技集團(tuán)一院研制,屬于“金牌火箭”長(zhǎng)三甲系列。截至目前,5顆天鏈一號(hào)衛(wèi)星和3顆天鏈二號(hào)衛(wèi)星,全部由包含長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭在內(nèi)的長(zhǎng)三甲系列火箭發(fā)射,發(fā)射成功率100%。
中國航天科技集團(tuán)一院總體設(shè)計(jì)部總體副主任設(shè)計(jì)師張濤介紹,執(zhí)行此次任務(wù)的長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭技術(shù)狀態(tài)總體穩(wěn)定,型號(hào)隊(duì)伍堅(jiān)持在設(shè)計(jì)和研制過程中提升箭上可靠性、增強(qiáng)地面設(shè)備使用安全性。該火箭主要有3項(xiàng)技術(shù)狀態(tài)變化,進(jìn)一步提高可靠性。
此次發(fā)射是長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭2022年第二次發(fā)射,也是我國長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭的第426次發(fā)射。
來源:中國青年報(bào)