天链卫星：搭起天地往返的“信息天路”

3颗天链卫星组网可实现全球覆盖。图片来自网络

　　今年6月23日，我国用长征三号乙运载火箭，在西昌卫星发射中心成功发射北斗三号卫星导航系统最后一颗全球组网卫星。火箭飞行过程中，“天链一号02星”与“天链二号01星”双星接力，全程护送至星箭分离结束。

　　10多年来，基于天链中继卫星系统的天基测控系统，见证着我国探索太空的脚步，也在我国航天发射以及载人航天任务中，扮演着越来越重要的角色，发挥着越来越重要的作用。

　　“卫星的卫星”

　　随着人类探索太空的脚步逐渐加快，各式各样的航天器应运而生。随之而来的，是越发繁重的航天器跟踪控制任务、越来越庞大的数据传输量。

　　对于大多数运行在地球轨道上的航天器而言，它们约每90分钟绕飞地球一圈。受地球曲率遮挡和视线视场影响，在大部分时间里，无法和国内陆基站和海上测量船等地海测控系统取得联系。而载人航天任务中的飞船或空间站，一般在距离地球400公里的轨道上运行，只有在飞临控制中心或地面测控站附近时，才能取得双向联系。

　　2003年，我国航天员杨利伟第一次顺利进入太空。其间，他数次与地面控制站进行“天地通话”，但每次都有着严格的时间窗口限制。那时，我国境内的观测站有效保持通信时间是相当有限的。

　　在这种情况下，我国“天链一号”中继卫星系统工程正式立项，一批批心怀航天强国梦想的航天工作者集合在一起，天基测控和数据中继团队(以下简称天路团队)正式组建。

　　2008年4月25日，“天链一号01星”从西昌卫星发射中心完美升空。

　　“天链一号01星”的成功发射，标志着我国从此拥有了太空数据“中转站”，可为中、低轨道航天器提供天基测控、数据中继与测定轨服务。这相当于把地面测控数传站提升到几万公里的轨道高度，依照各类航天器、飞行器不同的数据应用部门，把它们产生的各类数据分别进行实时转发，形成“目标卫星—中继卫星系统—卫星应用部门”的数据传输整体。这样，既提高了数据回传时效性，又增强了应急协调联动能力。

　　1颗天链卫星能观测到中、低轨道航天器的一半轨道，2颗天链卫星能覆盖大部分轨道，3颗天链卫星组网就可实现全球覆盖。因此，天链卫星也被称为“卫星的卫星”。

　　同年，“天链一号01星”成功参与并圆满完成神舟七号载人飞船数据中继任务。

　　“我已出舱，感觉良好!”航天员翟志刚的那句天地音视频直播，正是通过“天链一号01星”实时传回地面的。

　　2011年7月11日，“天链一号02星”发射升空。这标志着我国中继卫星系统建设迈入了多星组网运行阶段。

　　2012年7月25日，“天链一号03星”发射升空。3颗天链卫星组网运行，正式实现了对中、低轨航天器近100%的轨道覆盖率，也使我国成为世界上第二个拥有对中、低轨航天器具备全球覆盖能力的中继卫星系统的国家。

　　踏上天路，走向天宫

　　中继卫星具有“超强本领”：可以准确捕获跟踪相距数万公里的高动态航天器。这得益于一套完备的“天地一体化全自动运行系统”。

　　这套系统可以24小时自动受理天链卫星资源申请，并以“时间+事件”为约束条件，驱动任务自动执行，确保天链卫星及时到达捕跟等待点，随后即可精准捕捉到航天器。

　　同时，天路团队为天链卫星系统设置了较为完善的故障自动诊断与处置功能，保证其运行的稳定性。

　　2013年，航天员王亚平在神舟十号与天宫一号组合体内，给全国中小学生进行了一次生动的太空授课。当时，组合体到达天链卫星预定捕跟等待点后，天路团队立即完成了天链卫星与航天器的双向捕获。随后，天链卫星与地面站、测量船共同搭建了天地实时视频直播系统，保障授课时长达51分钟。

　　这51分钟的背后，是天链卫星对飞船超过30000公里距离的陪伴。

　　2016年，在天宫二号与神舟十一号载人飞行任务中，“天链一号”卫星为自动交会对接、手控交会对接、飞船撤离、返回及搜救回收提供了全过程天基测控服务。同时，也为航天员景海鹏、陈冬与地面“天地通话”“天地双向视频通话”，提供了有力技术支撑。

　　细腻的画质，清晰的图像，流畅的语音……从进入太空的那一刻起，航天员舱内穿梭、实验的场景尽收眼底。

　　天链卫星精准稳定的数据传输，为人们搭起了一条条天地往返的“信息天路”，使吟唱千百年的“天涯若比邻”成为现实。

　　新一代“天链”更快、更广、更强

　　随着天链卫星发射升空，天路团队牵头的中继卫星系统优化、建设论证、发展规划连续取得突破，中继卫星的应用随之也覆盖到更广领域。

　　同时，他们大幅提升了中继卫星系统的捕获跟踪效率，实现了“飞船任遨游，尽在掌控中”。

　　“天路跟踪正常，遥测数据正常!” 2019年11月的一天，洪亮的声音回响在天路团队任务大厅。天路团队对“天链二号01星”经过7个多月的在轨测试、地面系统联试以及全要素大回路信息接口测试后，正式为用户提供服务。

　　“天链二号”卫星在任务规划、系统管理、业务运行上，相比前一代卫星取得显著进步，数据传输速率和多目标服务能力均有大的提升，有力支撑了我国基于中继卫星系统的天基数据信息服务水平。

　　在这之后，天路团队为进一步挖掘新一代天链卫星系统潜能，充分借鉴“天链二号”卫星地面系统设计架构以及运行模式，结合维修改造等建设项目，进一步优化了新一代天链卫星地面系统的自动化运行能力和高速数传支持能力。新一代天链卫星系统，正朝着“更快、更广、更强”的方向迈进。