“太空握手”：測控通信天地“大挪移”
時間：2011-09-30 12:04 來源：人民網
“天宮一號”飛入太空預定軌道後，如何與地面保持聯繫, 如何與神舟飛船精準地實現交會對接? 當航太員乘坐神舟飛船與“天宮一號”實施交會對接時，人們又如何了解他們在太空的情況？
據中國航太科技集團公司五院技術專家介紹，人們要想通過視頻、音頻了解距地面350公里的“天宮一號”的情況，就要靠測控與通信分系統了。
從地面接力到“太空握手”
早在2003年10月15日, 航太英雄楊利偉乘坐我國自主研製的神舟五號飛船成功飛天時，通過測控與通信分系統的圖像與話音設備傳輸，億萬人民觀看到楊利偉在神舟飛船內沉著而冷靜地完成各種操作，聽到他清晰地報告在太空的感受。
在此後的數年時間裏，測控與通信分系統不斷完善，在數次神舟飛船太空飛行過程中，人們可以通過此系統，借助安裝在飛船上的錄影機等設備，欣賞到從太空眺望地球的美景，聽到航太員與家人的對話，看到航太員在飛船內的“空翻”表演??
“神舟七號”飛天后，人們目睹了航太員費俊龍在聶海勝的協助下打開艙門，在太空中成功展開五星紅旗的全過程。在歷時半個小時的出艙活動中，人們看到的電視畫面就是依靠遠望號測量船和多個地面站，接力式地收發信號，再傳回祖國實現的。
神舟飛船圍繞地球飛行時，一個地面站捕獲飛船的時間大約在六七分鐘左右。為了能讓太空傳輸下來的畫面、語音不間斷，地面站、測量船一個接一個地把信號接收下來。但即使這樣，包括借助國內外測控站、多艘測量船，我國對飛船的測控覆蓋率也只有約12%。
從“天宮一號”開始，在神舟七號試驗的基礎上，這樣的接力格局被打破。“天宮一號”與中繼衛星可實現“太空握手”。而要了解“天宮一號”的測控與通信分系統，就必須理解一個新概念——“中繼”。
目前，我國已經發射了兩顆中繼衛星，即天鏈一號01星和天鏈一號02星。中繼衛星被稱為“衛星的衛星”，可為中低軌道衛星、飛船等航太器提供數據中繼和測控服務，提高各類衛星使用效益和應急能力，能使資源衛星、環境衛星等數據實時下傳，為應對重大自然災害贏得更多的預警時間。
一顆中繼衛星可以連續跟蹤目標飛行器50多分鐘，實現約40%的連續測控通信覆蓋。依託中繼衛星及相關地面系統的支援，可提供遙測遙控、語音、圖像及其他數據傳輸業務，監控追蹤天宮一號的各項活動，保證其在軌正常運作。
精準交會必先精準測試
要想實現“天宮一號”與神舟飛船在太空的成功交會，必須進行精準的測試與定位。中繼衛星離地球約36000公里，而“天宮一號”要捕獲離它最遠40000多公里外的中繼衛星，難度非常大。
在“天宮一號”的外側，人們可以看到一個“鍋狀”的反射面天線，直徑約1米，那就是中繼天線。通過中繼天線和配套設備，“天宮一號”可以捕獲並跟蹤中繼衛星，在中繼衛星的可視弧段通過中繼專用信道向地面傳輸數據；同時，又可通過中繼信道接收地面上傳的數據。這樣就完成了規定的前向和返向信道數據處理，具備接收遙控、程式控制和注入數據控制設備狀態的能力，並具備了提供設備工作狀態遙測的功能。
要完成交會對接任務，“天宮一號”測控與通信分系統還增加了空空通信和相對測量設備。在交會o對接過程中，當神舟飛船與“天宮一號”相距約100公里時，建立空空通信鏈路，同時開始相對測量。“天宮一號”把數據進行處理後發送到飛船，配合飛船完成自動交會對接。
與此同時，飛船上的空空通信設備與遙控設備建立介面，向天宮一號目標飛行器傳送指令。這樣就在太空中搭起了一座空中“橋梁”，確保交會對接任務能夠順利完成。（中國航太報社記者 許斌 通訊員 陳曉光）
編輯:陳寧
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