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昨晚,中国发射的这颗天链卫星作用恐怕被你低

2019-04-26 09:32编辑:admin人气:93


2019年3月31日23时51分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号乙”运载火箭,将“天链二号01星”送入太空,卫星成功进入地球同步轨道。

很多人恐怕对天链卫星毫无概念?这是干什么的?

首先问大家一个问题:航天器的任何数据都需要传到地面控制中心才是有意义的,但对于大多数飞在几百千米高的航天器而言,它们每90分钟左右就绕飞地球一圈,这意味着由于地球遮挡和视线问题,它们大部分时间都是无法跟定点的地面控制中心通信的。

载人航天一般在距离地球400千米高度左右,是受影响的典型,只有在飞临控制中心或地面通信网附近时,才能联系。

2003年,中国第一位航天员杨利伟顺利升空,期间他数次与地面控制站进行了“天地通话”。但这种通话都有着很严格的限制,必须在喀什测控站收到神舟五号信息后,利用极短的时间窗口,抓紧进行通讯。这是模拟的杨利伟21个小时太空飞行时的地面轨迹。

飞船绕地球一圈大概才90分钟。从图上可以看出,卫星路过中国上空的时间很短,国境内的观测站和通讯站有效保持通讯时间极限也就10分钟左右。21个小时飞行时间内,他绕地球飞行了14圈。

当时中国的对太空通讯能力除了几艘派到外面的远望测量船,就只能依赖位于本土的一些测控站(喀什、西安、青岛等),所以要和杨利伟通信,就要利用每一次宝贵的飞跃中国大陆间隔,抓紧进行沟通。

当时他与国防部长曹刚川通话时间是10月15日17时26分,是飞行第六圈,简短汇报任务后就必须结束;

后来在10月15日19点58分,是飞行第八圈,他与家人进行了通话,这次家里人强压着紧张、眼里打转着泪水的通话,只持续了4分50秒。

在这些时间外,杨利伟几乎是没有办法和地面有任何联系的,只能一个人蜷缩在狭小封闭的舱内,等待下一个通信周期的到来,默默忍受着孤独与恐惧。这种故事,也发生在航天第一人加加林身上,那是1961年,他升空以后是生是死地面根本无昨晚,中国发射的这颗天链卫星作用恐怕被你低法得知,只能一个人面对所有情况,风险和压力可想而知。

这种情况慢慢发生了改变,到了2013年6月20日的神舟10号上,不但天地通信不再是障碍,更出现了女航天员王亚平给全国中小学生通过央视直播的方式,进行了长达51分钟的太空授课。

这意味着飞船围绕地球飞了大半圈,超过20000千米!

而到了2016年11月的天宫二号+神舟十一号任务时,景海鹏与陈冬在空间实验室里观看《新闻联播》的直播已经成为了飞行33天来可以做的常规活动(注意下图右上角的logo)。

这一切的巨大变化就来自这个新的通讯手段:天链。它来自我国新建立的天链一号中继卫星通信系统。这个系统通过在距离地球36000千米的高度放置通信卫星,这个轨道高度处卫星围绕地球一圈时间与地球自转一圈时间恰好一样,因而相对我们静止。这样的话就相当于在太空中拥有一座一座“传话的烽火台”,这些烽火台之间也可以彼此通信,只需三颗就可以实现对地球所有点全覆盖。

天链一号的建立历史如下:

天链一号01星:2008年4月25日发射

天链一号02星:2011年7月11日发射

天链一号03星:2012年7月25日发射

所以自2012年起,中国已经拥有了一个覆盖全球的中继卫星系统,天链一号。中国是世界三个拥有全球覆盖能力的国家之一,另外是美国、俄罗斯,但目前总体状况而言是美国和中国最强,只有这两个国家实现了事实的全球无缝链接通信。我做了一个图,显示三颗卫星的位置如下图所示。

一颗停在非洲上空,一颗停在印度洋上空,一颗停在太平洋上空,能保证中低轨卫星在从非洲到太平洋中部的大区间内,至少有两颗天链卫星能实时转发信号到中国大陆。其他区间也有一颗天链卫星能传递。

天链一号01星的设计寿命是6年,已经在超期服役状态下继续工作了几年,所以2016年11月22日发射的天链一号04星理论上是用来替换它的,作用是在天链一号01星失效前起到对这个天链一号中继网络的备份作用。

事实上,远不止服务于载人航天,天链一号系统可以服务于非常多比它低的中国卫星。在近几年,中国航天的进展可谓神速,火箭发射次数可以用暴增来形容。2019年,长征火箭实现了第300次发射。长征系列运载火箭,从第1发到第100发,用了37年;到第200发,又用了7年;到第300发,只用了4年。2018年,则是创下了历史记录,一年38发!

卫星数量的暴增,中国天宫空间站也将在这两年逐渐开建,这意味着将会有中国航天员长期驻留近地轨道,对中继卫星系统的通信能力和服务能力需求也将暴增。

在这种情况下,天链一号系统必须升级。在过去的10多年内,中国航天一直致力于改进这整套系统,最终推出了天链二号。因而,天链二号也将像天链一号一样,拥有至少三颗星,这次发射的是01星。

它在任务规划、系统管理、业务运行上相比前一代系统取得了显著进步,数据传输速率和多目标服务能力也有较大提升,将对提高中低轨卫星、载人航天器信息回传时效性、在轨运行安全性和任务实施灵活性发挥重要作用。

一句话:大大加强了我国中继卫星系统的通信水平。

可能对于普通人而言举个例子更加直接:以后大家可以实时关注天宫空间站上发生的一切,如果中国航天员们愿意,一直给大家开着直播求点赞都是可行的。

不要低估背后天链一号和二号技术的力量,现在能做到太空直播的,除了美国,就是中国。能做到的国家少,不是因为这个技术简单,而是因为这个技术很难。

进步需要一步一步,天链二号是个很有意义的时刻。


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(来源:未知)

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