中国深太空卫星中继系统保障“天宫”高清授课

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导读:我第一代中继卫星天链系统建成 20日上午,神十航天员王亚平将在天宫一号上面向中小学生进行我国首次太空授课。此次太空授课需要我国强大的航天测控能力作为后盾;需要天链一号数据中继卫星在背后进行支持。此次太空授课将通过天链数据“中转站”传送,公众可以看到更稳定、更清晰的实时画面。这也将是对中国第一代中继卫星系统时传输能力的考验和展示。 太空中的卫星有很多种, 比如观测气象的气象卫星, 进行广播电视信号传输的通信卫星, 观测地表和浅地层情况的遥感卫星,观测海洋洋流和水温的海洋卫星,进行实时定位的北斗

中国深太空卫星中继系统保障“天宫”高清授课

我第一代中继卫星天链系统建成

20日上午,神十航天员王亚平将在天宫一号上面向中小学生进行我国首次太空授课。此次太空授课需要我国强大的航天测控能力作为后盾;需要天链一号数据中继卫星在背后进行支持。此次太空授课将通过天链数据“中转站”传送,公众可以看到更稳定、更清晰的实时画面。这也将是对中国第一代中继卫星系统时传输能力的考验和展示。

太空中的卫星有很多种, 比如观测气象的气象卫星, 进行广播电视信号传输的通信卫星, 观测地表和浅地层情况的遥感卫星,观测海洋洋流和水温的海洋卫星,进行实时定位的北斗卫星导航定位卫星……等等,这些卫星有一个共同的特点,即数据传输是在地面和卫星之间进行的。

还有一种卫星,它除了可以进行星地通信外,还可以与其他航天器之间进行星际通信,它的主要任务,就是将一些航天器的数据接收转发,传输到地面或者其他的航天器,反之亦然。 这个信息传递的接力手,就是我们今天用的数据中继卫星。

在没有数据中继卫星之前,卫星数据要传输到地面,就要建立星地通信链路。如果卫星与地球的相对位置是固定不变的,即卫星在36000公里高的地球同步轨道上(大多数是通信广播卫星),建立这样的通信链路就相对方便。可是,绝大多数卫星都是在200-2000公里的低轨道上,比如神舟十号与天宫一号组合体,它们相对地球不停的转动,速度比地球自转快很多。一颗低轨卫星绕地球一周,只在很小的一部分运行轨迹中,能够与一个固定地面站建立稳定数据传输链路。用航天术语来说,一个地面卫星站,对一个中低轨航天器的轨道覆盖率只有大约2%-3%。

就是说,一颗低轨道卫星绕地球一圈,一个地面站只有2%-3%左右的时间,能够“看”到这颗卫星,并和它对话。要想再次和它对话,要等卫星再绕地球一圈,直至我们能“看”到它的时候。所以每次星地对话的时间很短,这样就不能进行太空授课、交流问答。

为了更加实时的掌握低轨航天器数据,就要提高轨道覆盖率。而提高轨道覆盖率,解决的办法有两类。第一类是大大增加地面卫星接收站的数量或大量建造远洋测量船(如“远望”系列测量船),这样做未免太浪费,那是相当的烧钱啊。

第二类办法,就是在太空建立数据中继卫星。

原理是这样的:如果在36000公里的地球同步轨道,均匀部署3颗数据中继卫星,假设为ABC三星。那么,我们就可以实现2个目标

1 无论低轨道卫星在什么位置运行,在它的上方,至少都被ABC中的某一颗中继卫星覆盖。

2 无论一个国家的地面站在地球的什么位置,在它的上方,至少都被一颗固定的中继卫星覆盖,假设为C星。

那么,当低轨道卫星被C星覆盖时,就随时可以将自己的数据通过C星转发本国地面站(当然也可以直接将数据发往地面站而不经过C星转发)。而当低轨道卫星被A或B星覆盖时,就随时可以将自己的数据发给A或B星,A/B星可以将数据接力发给C星,再通过C星与本国地面站的链路传输给地面。

简单说,理论上,一颗地球同步轨道上的数据中继卫星,轨道覆盖率就可以达到50%,三颗就可以实现100%的覆盖率。知道这个就行了。


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