新一代载人航天测控网基本建成

   日期:2013-06-22     来源:中国测控网    评论:0    
核心提示:我国则分别在2008年和2011年发射了"天链一号"数据中继卫星的01、02星,天链一号03星在2012年7月25日发射成功,由此建立第一代数据中继卫星系统。细心的读者可以发现,在央视对神十发射的直播中,屏幕右上角有时会出现"天链"字眼,这是表示当时的视频信号来自"天链一号"数据中继卫星的转发。

  太空授课活动由中国载人航天工程办公室、教育部、中国科协共同主办,持续约40分钟。这一天地互动过程是在我国第三颗中继卫星的支持下实现的。它的亮相同时标志着我国新一代载人航天测控网基本建成。

  40分钟里,航天员已经绕地球飞了近半圈,行程18960公里。

  为了让这40分钟的课程清晰连贯,三颗中继卫星组成了连贯网络,测控覆盖率大幅度提升。而在载人工程刚刚起步时,中国还只有测控站、测量船,地面能看见航天员的时间十分短暂。
 

  关于中继卫星

  我国则分别在2008年和2011年发射了"天链一号"数据中继卫星的01、02星,天链一号03星在2012年7月25日发射成功,由此建立第一代数据中继卫星系统。细心的读者可以发现,在央视对神十发射的直播中,屏幕右上角有时会出现"天链"字眼,这是表示当时的视频信号来自"天链一号"数据中继卫星的转发。而"滨海"、"南亚"、"喀什"和"远望"等字眼则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、中国新疆的喀什测控站和海上的远望系列测控船。

  数据中继卫星是个好东西,但技术难度却相当大,美国在60年代即成功发射静止轨道通信卫星,但在约20年后才拥有数据中继卫星。我国则直至去年才建立自己的数据中继卫星系统。

  与普通通信卫星相比,数据中继卫星需要克服的第一个技术难题是对航天器的捕获和跟踪。中继卫星运行高度是36000公里,低轨航天器的高度仅为数百公里,距离非常远;而视频、高质量静态图像又需要高速数据传输,中继卫星与低轨航天器之间需要采用增益高、波束极窄的Ku/Ka波段天线进行通讯。通讯距离远、通讯波束窄,这就对跟踪精度提出了极高要求,要达到0.06度。

  中继卫星为了与众多中低轨道卫星通信,天线处于复杂的变速运动状态,在转动速度、加速度和角度上都没有规律,天线的机械驱动机构不仅要精度高,而且要求在恶劣工作环境下长时间稳定运行,制造难度很大。同样麻烦的还有天线与卫星的振动耦合问题,非线性结构的天线不规律的运动和振动,对卫星本体姿态控制也有很复杂的影响,对卫星控制也提出了很大的挑战。而天线制造本身也是一个难题,高数据传输速率要求高增益天线,通俗地说,中继卫星的抛物面通信天线尺寸要尽可能的大。同时,Ku/Ka波段波长小,对天线抛物面精度要求也非常高。数米直径的抛物面天线整体形面误差要低于0.1毫米,并且要在外太空高温差条件下长期保持这样的精度,其难度可想而知。

  所以,数据中继卫星可以称得上是当今技术含量最高的通讯卫星。我国在去年完成第一代"天链一号"数据中继卫星体系的建设,今年进行"太空授课"实则是对自己航天测控实力的一次展示。

 

 
  
  
  
  
 
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