天链中继卫星系统

天链中继卫星系统

天宫看电视？从中国“天链”浅析中继卫星系统原理及应用

2016年10月21日晚上，中央电视台《新闻联播》首次在太空播出，景海鹏、陈冬两名航天员在天宫二号实验舱内，首次天地同步收看到了《新闻联播》节目。

除了同步收看《新闻联播》，据称航天员还可以与地面人员进行实时的视频通话。这看似是很简单的一项任务，但实际上这需要强大的航天测控能力在背后进行支持，特别是全球数据中继卫星的支持。

一、航天测控催生中继卫星

从1957年人类发射第一颗人造卫星开始，航天测控成为一项非常重要的技术。航天测控是人类拽紧卫星这只风筝的线，人们都想牢牢地把卫星拽在手上，监控它的状态，和它进行通信。在冷战期间，美苏两个超级大国凭借强大的经济、政治、外交实力在全球多个地区建立了地面测控站，造了无数测控船和飞机。

然而，除非地球上密密麻麻遍布地球测控站，否则时时刻刻与卫星保持通信是不可能的。人们想，既然同步卫星可以实现几乎全球覆盖的通信，那么让同步卫星作为中继器，担负中低轨卫星的传话筒，问题即可迎刃而解。

这样的卫星叫做跟踪与数据中继卫星，即用于转发地球站对中低轨道航天器的跟踪测控信号和中继航天器发回地面的消息的地球静止通信卫星。它能够实现对中低轨航天器85%~100%的轨道覆盖。这样的卫星系统就称为跟踪与数据中继卫星系统（Tracking and Data Relay Satellite System），简称TDRSS。

美国是最早实现TDRSS的国家。其第一代系统由6颗卫星组成，可以实现20个用户的多址业务，S波段多址前向链路最大数据率可以达到10kb/s，单址数据率可以达到6Mb/s。第二代系统的单址数据率提高了30倍。前苏联也发射了它们的TDRSS，用于礼炮空间站和地面控制站的数据交换。欧空局和日本也发射了TDRSS卫星。

二、中国智慧打造中国天链

2003年，中国人首次实现了载人航天。然而，那时我国的中继卫星系统尚未建立，神舟飞船只能在进入地面测控站测控弧段时才能进行天地沟通。而由于政治和外交因素，我们国家的地面测控站数量有限，几乎全部分布在国内和仅有的三艘海上测控船，而国外测控站只有两个，分别位于肯尼亚马林迪和巴基斯坦的卡拉奇，覆盖范围非常有限。