7月13日0時30分,由航天科技集團五院抓總研制的天鏈二號03星搭乘長征三號乙運載火箭,于西昌衛星發射中心成功發射。天鏈二號03星將與之前發射的天鏈二號01、02星三星組網,組成我國第二代數據中繼衛星系統,大大提升我國天基測控與數據中繼的能力。
▲長征三號乙運載火箭點火起飛(高劍 攝)
五院自2003年起開展我國中繼衛星研制工作,于2012年實現天鏈一號三星組網,使我國成為世界上第二個擁有全球覆蓋能力的中繼衛星系統的國家。從2012年到2022年,在逐夢太空的征途上,五院實現了從天鏈一號衛星系統到天鏈二號衛星系統的巨大跨越,譜寫了我國數據中繼衛星系統建設新篇章。
從無到有,天地相“鏈”若比鄰
中繼衛星的全稱是跟蹤與數據中繼衛星,相當于一個天上的數據“中轉站”,可為衛星、飛船等航天器提供數據中繼和測控服務,能夠極大地提高各類衛星的使用效益和應急能力,實現衛星數據的實時下傳。
2003年10月,神舟五號飛船將航天員楊利偉送上太空。楊利偉在軌期間數次與地面控制站進行了“天地通話”,但這種通話有著很嚴格的限制,必須在地面測控站收到飛船信號后,利用極短的時間窗口進行通信。
到了神舟十號飛船,情境已大不相同。2013年6月20日上午10時許,我國開展了首次“太空授課”,航天員王亞平在太空中給全國中小學生帶來了一堂51分鐘的“最高課堂”。這堂課信號連續、畫面清晰。習近平總書記高度肯定這次授課活動,指出這對培養全國中小學生崇尚科學、探索宇宙奧秘的興趣,“一定會起到很好的作用”。
▲天鏈一號衛星在軌示意圖
從間斷通信到連續傳輸,巨大變化背后的原因是我國建成的天鏈一號衛星系統。2008年4月、2011年7月、2012年7月,五院抓總研制的天鏈一號01、02、03星先后發射成功,實現第一代中繼衛星的三星組網。在此基礎上,三星利用東、中、西3個區的軌位優勢,實現了對中、低軌道航天器全球覆蓋的天基信息傳輸。
從有到強,天鏈二號大跨越
為了建設更加強大的數據中繼衛星系統,使我國擁有更強的數據中繼通信能力,五院在完善天鏈一號衛星系統的同時,開展了對天鏈二號衛星系統的研制攻關。
▲天鏈二號衛星在軌示意圖
2019年3月,天鏈二號01星成功發射,拉開了我國中繼衛星系統更新換代的序幕。與天鏈一號衛星相比,天鏈二號采用東方紅四號公用平臺研制,載重更大、技術更強、性能更優。其中,星間鏈路天線更是突破了大量難題,使對用戶目標服務數量增加1倍,傳輸總速率達到了Gbit/s量級,服務效能大幅提升。
天鏈二號衛星發射在軌后,與天鏈一號衛星系統協同組網工作,主要用于為飛船、空間實驗室、空間站等載人航天器提供數據中繼和測控服務,也能服務于中、低軌道遙感、測繪、氣象等衛星,還能為航天器發射提供測控支持。
2021年6月23日,習近平總書記同神舟十二號航天員天地通話。大屏幕上,航天員的視頻畫面清晰,聲音清脆響亮。同一時刻,由天鏈一號03星、04星,天鏈二號01星三顆中繼衛星組成的天基中繼系統實時保障著這場天地通話。
2021年12月14日,天鏈二號02星成功發射。僅7個月后,太空迎來了天鏈二號03星“入列”。這也驗證了天鏈二號衛星的快速研制能力,為后續二代中繼多星快速在軌組網提供了支撐,我國天基測控與傳輸網絡建設的步伐進一步加快。
天鏈二號三星組網,將使我國兩代數據中繼衛星系統同時在軌服務能力大幅提升。
▲天鏈二號三星在軌組網示意圖
中繼“天路”可靠暢通
服務效能大幅提升
第二代數據中繼衛星系統全球組網,將大大緩解中繼衛星系統資源的統籌問題,使其發揮1+1+1>3的應用效能,大幅提升我國的天基測控與數據傳輸能力。
在高軌通信衛星的發射過程中,部分軌道弧段處于境內地面測控站的盲區,以往通常采用測量船等手段保障發射段測控鏈路的安全性。2022年4月發射的中星6D衛星成功應用中繼測控終端,實現了與天鏈系列衛星的天基測控,充分驗證了通過數據中繼衛星系統為高軌通信衛星提供測控服務的可行性。該模式可有效降低衛星發射階段對測量船等的依賴,增強了我國對衛星的自主測控能力。
2022年,我國將完成空間站的在軌建造,其中神舟十四號載人飛船已搭載3名航天員飛向太空。航天員在軌駐留的6個月時間內,兩代數據中繼衛星系統將全天候為空間站和地面站建起一條條可靠的信息“天路”,為航天員在軌生活和工作保駕護航。
五院天鏈二號03星總指揮張鵬表示,“天鏈二號03星是‘七一’過后中國航天下半年的揭幕之戰。我們將強化責任與使命擔當,堅定必勝信心,全力以赴完成我國第二代數據中繼衛星系統三星組網,為我國航天強國建設再添濃墨重彩的一筆,以優異成績迎接黨的二十大勝利召開!”