又是一次让人冲动的太空讲课，美男航天员王亚平优美的声线以及帅哥帅大叔的科普让大师履历了一堂活泼的科学课，大师也禁不住与8年前的第一次太空讲课比力，似乎从DVD进级到了1080P。
在这个画面晋升的背后，倒是我国在空间通信中继上的冲破，天链卫星就是这样横空出生避世的，它的“副产物”还当作了嫦娥四号的功臣，一向到此刻还在服役中！
卫星测控与通信，一个绕不外去的难题
列位有看过卫星发射与测控的记实片的必然会发现一个问题，卫星测控旌旗灯号注入是有时候的，必需在某时某刻到某时某刻之间完当作，要否则不是比及一天后就是因为卫星没有实时注入测控数据，掉控丢了！
为什么会这样？原因理解起来一点都不难，卫星绕着地球转，好比我国的天宫空间站飞翔一圈的时候在92.2分钟摆布，测控站的天线最佳仰角规模，对应到400千米的天宫空间站轨道上，也就1000多千公里！
其实卫星的高度很低，地面很快就看不见了
假设测控天线最佳仰角是30度，空间站轨道高度400千米，那么最佳测控规模大约只有1400千米多点，每秒7.8千米的速度，只需180秒不到就会飞出这个规模，留给测控的时候只有3分钟。
良多伴侣应该会说，下一圈它不是又会飞过甚顶？那么急干什么，一圈只需90分钟，再等一圈就好了，问题来了，地球一天也就24小时，92分钟一圈，一天就15.6圈，赤道上每隔92分钟距离会相差2560千米。
而测控的区域则是以测控天线为天顶，半径700千米的圆形（假设最佳仰角是30度，空间站轨道高度400千米），2560千米早就跨越了测控规模，等明天吧！
所以要全天24小时无死角测控的话，需要在全球布满测控天线，显然这是不成能的，为了执行阿波罗使命，美国耗资6亿美元（1960年月的币值）在全球扶植了20多个地面站，但即使在最有利的环境下也只能笼盖30%以下的地球轨道。
美国地面测控站
要如何才能解决全球测控的问题？
早期有地面站以及通信收集构成的系统就是NASA最早成立的“全球测控系统”STADAN，但显然在90分钟的轨道时候内只能供给15分钟的测控仍然不克不及知足需求，是以NASA决议成立MSFN收集，后因1970年月航天飞机打算的降生对测控提出了更高的要求，NASA将前两者归并当作了STDN。
1972年NASA的STDN如下图示意，此时DSN已经建当作
但STDN需要遍布全球的测控站，NASA又更改系统增添了TDE 和 TDW（用于东和西），以及一颗在轨备用卫星，最终酿成了TDRS。
上图是截止2019年3月为止，当前跟踪和数据中继卫星 (TDRS)设置装备摆设，此中10颗卫星在轨（四颗第一代、三颗第二代和三颗第三代卫星）。
弗吉尼亚州尚蒂伊的Steven F. Udvar-Hazy 中间展出的一个未发射的TDRS卫星
轨道大致位于3.6万千米的地球静止卫星轨道，这个轨道的卫星可以看从理论上看只需3颗即可“看到”全球所有低轨道卫星，连系地面站的设置装备摆设，可以全天24小时无死角的对卫星进行测控与办理。
天链系列中继卫星：冲破封锁，中继六合
对于TDRS的益处大师都知道，但问题有两个，首先就是成立这个中继卫星的手艺问题，首先就是中继通信手艺，另一个比力麻烦的就是天线瞄准问题，总不克不及用昔时的机械天线，随时跟踪卫星，万一同时要跟踪多个卫星该怎么办，所以星载相控阵天线也是难题？
当然最麻烦的工作其实早就发生了，天链卫星是测控卫星的卫星，它自己也是需要测控的，那么问题来了，并且在天链打算之前，我国的卫星和航天打算早就睁开，又是如何解决的？
地面测控站与远航系列
我国河山工具最远相隔4000多千米，相差60个经度，占了地球的360°的1/6，但航天器发射入轨都是朝标的目的东南或者西南，很快就会飞出我国的测控区域，怎么办？
我国国内的地面测控站
扶植地面站，NASA可以在全球列国扶植地面站，只要他们看上就可以协商，但我们不可，只能建造了望系列测控船，远航一号于1977年8月31日在江南造船坞建当作下水，曾44次远征，萍踪遍布三大洋逾44万海里，完当作57次重大科研试验使命，执行了神舟五号的测控使命。
从了望一号到了望七号，后来的了望二十一与二十二等系列测控船，就是为了全球测控建造的，了望系列船只很经典，调配很是矫捷，但当作本昂扬，仍是需要地面站来共同。1996年10月6日，中国在基里巴斯的测控站落当作，多次测控我国发射的卫星，当作本远低于了望系列测控船。
2003年11月7日，在美国的运作下，基里巴斯与我国台湾省建交，这导致了我国掉去了在基里巴斯的卫星测控站，尽管这不至于影响我国航天事业的成长，但也是海外测控站扶植的一次重挫。
基里巴斯的测控站
自1996年后，我国在海外的测控站扶植也步入佳境，到此刻为止已经有十个海外测控站，如下表：
全球100%测控：天链卫星
早在20宿世纪70年月，我国就提出了研制中继卫星的设法，但因为手艺以及资金与航天打算配套的需求，一向到2003年1月，天链一号中继卫星系统工程才正式立项。
天链一号卫星于2008年4月25日发射，地球静止轨道，发射后我国对中低轨道航天器的测控笼盖率从12%晋升到50%摆布，而且完当作了神舟七号的数据中继。到2021年7月6日，天链一号05星完当作发射，天链系列总共6颗星，已经100%笼盖地球轨道测控。
早在2013年6月20日上午10点的神舟十号太空讲课已经让大师见识到了天链卫星的感化，在整个51分钟的讲堂里，神舟十号飞越了半个多地球，如果地面站中继，那必然是断断续续的，但有了天链卫星就没有问题了，在这个过程中旌旗灯号中继切换没有任何搁浅，第一次一览无遗的揭示了中国航天通信中继手艺。
此刻的天链卫星已经增添到了6颗，并且带宽比2013年时已经有大大改善，通信的下行速度达到了1.2G，和列位用的5G线路通信质量差不多，甚至可能还要好一些，数据会在海说神聊京飞控中间落地，然后从那边颠末路由传输到全球各地。
列位也注重到了，天宫焦点舱内有无线路由器，航天员可以自由利用手机以及其他基于TCP/IP的通信设备，就像您在家里用一样便利，在这个背后就是天链卫星的撑持。
别的列位应该也注重到了为嫦娥四号筹办的鹊桥中继卫星，同样也是我国中继卫星手艺的一次冲破性利用。
有了天链卫星还需要扶植地面站与远洋测控船吗？
当然是需要的，但相对而言对地面站和远航系列测控船的依靠会更小一些，并且这些卫星都在天上，美国再运作拆台、再封锁也没有效。
但有一点是天链卫星无法解决的，好比深空测控，我国在火星上的回禄号火星车经由过程轨道上天问一号标的目的地球传输数据，或者从地球标的目的火星发射测控旌旗灯号时，天链一号底子就用不上。
不是因为它们位置或者角度不合错误，而是天线不敷大，因为标的目的火星发射旌旗灯号需要大口径的测控天线，至少也得几十米，但在近地轨道上的卫星临时并不克不及达到这个级别，是以我们的测控站和了望系列仍是少不了。
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