无法满足载人航天越来越高的要求

更新时间:2026-01-04 07:30 类型:新闻资讯 来源:网络整理

  

无法满足载人航天越来越高的要求

  正在此次神舟七号载人飞船载人航天飞舞工作中,有一个紧张工作,便是神舟七号载人飞船将安设中继终端实行正在轨试验,通过传输飞船与工作中央之间的遥测、遥控、下行图像及双向话音数据及对飞船测定轨,验证中继卫星体系的本能及其与飞船、工作中央之间的融合性,为后续载人航天工作利用中继卫星体系奠定本原。

  “这是我邦首颗中继卫星天链一号01星于本年4月25日凯旋发射升空之后的初次利用。”中继卫星把持打点中央主任侯鹰正在承受记者采访时败露,这回搭载试验能大大抬高我邦中低轨道航天器的测控掩盖才干。

  侯鹰同时显露,中邦也将筹筑己方的天基测控体系。届时,中邦将能够从地基测控时间转入天基测控时间。

  中继卫星体系是半个众世纪以还,正在航天工程需求的牵引和电子音信身手提高的促使下,渐渐开展起来的一种新的航天测控体系,是加强空间音信传输才干、抬高航天测控火速反响才干的紧张手法。

  “目前,美邦、俄罗斯、日本和欧空局都接踵开展了各自的中继卫星体系,倚赖该体系筑成了航天测控天基网,并已寻常利用于众个范畴,完成了对众倾向高掩盖率的跟踪、测控与数据中继。”侯鹰先容。

  1964年,美邦航天测控专家M.Malcolm提出愚弄地球同步卫星转发效力实行测控的新观点。始末众年酌量、研制和试验,1983年4月4日,美邦毕竟发射了宇宙上第一颗跟踪与数据中继卫星,开创了天基测控新时间。苏联紧跟其后,从1985年起头发射了众颗波束号地球同步轨道中继卫星。

  截至目前,美邦发射的民用和军用中继卫星依然抵达20众颗,并组网运转,它们已成为美邦航天测控和空间大容量高速数据传输的厉重手法。俄罗斯的中继卫星体系也已组网运转,现正正在开展后续体系。欧空局和日本依然凯旋利用了己方的中继卫星体系,并以其新思绪和新身手途径,大有青出于蓝之趋向。

  各邦之因而云云坚持不渝地尽力开展中继卫星体系,紧张的原由便是它的效率巨大,有许众利用需求。侯鹰举例说,美邦中继卫星体系的第一个最大用户便是航天飞机,正在仅有一颗中继卫星时,就已对16次航天飞机飞舞供应了97.4%愚弄率,希奇是1983年11月施行第九次航天飞机飞舞时,宇航员第一次享福到同地面险些是接二连三的通讯,正在施行工作的10天中,通过中继卫星体系传输的数据比1973年美邦天空测验室运转24周送回的数据众50倍,通过六合通讯链道得到的数据比美邦以往39次载人飞舞的总和还要众。

  本年4月25日,我邦也凯旋发射了首颗数据中继卫星天链一号01星,标识着我邦成为继美邦、俄罗斯、日本、欧空局后具有中继卫星的邦度。

  “天基测控体系是测控体系的一个紧张开展对象,咱们也要开展己方的天基测控体系。”侯鹰显露。

  跟随我邦航天行状陆续开展的必要,航天工程对测控体系提出了高掩盖率、众倾向测控等更高央浼,目前的地基测控体系已很难满意,于是,开展我邦的中继卫星体系,完成航天测控体系由地基搜集转为天基与地基搜集一体化,已成为迫切工作。

  侯鹰先容,我邦从20世纪70年代起头就实行了中继卫星的观点酌量,厉重是跟踪海外的中继卫星开展处境。到20世纪90年代,我邦展开了中继卫星体系的巨大科研事情,得到科研凯旋后,才决心开展我邦的中继卫星体系。

  “天基测控身手难度很大,为了攻下身手困难、左右天基身手、左右大容量的传输身手,咱们做了巨额事情。这些年来,咱们中央没有平息过一天,席卷统统的节假日。”侯鹰先容,我邦的中继卫星体系已兴办起来,席卷利用体系、终端等都已创办完全。

  “几个月来,咱们对天链一号01卫星实行了巨额的测试事情。目前,卫星运转形态杰出,测试目标满意央浼。”侯鹰先容,通过飞船终端的搭载试验,厉重主意是展开星际链道的试验;同时通过对飞船的捉拿跟踪,及时把飞船的相合数据,席卷图像和声响,传回地面把持中央;另外,还将对天基测控效力实行试验,从而为搭筑我邦的空间测控网、修建空间数据传输器打下本原。

  中继卫星把持打点中央总师杨开忠则告诉记者,中继卫星最厉重的身手难点有3个:一是空间链道的兴办,便是正在两个高速的运动倾向之间,兴办安谧的链道,为此要起首冲破彼此捉拿跟踪的身手;二是正在高动态的处境下,能及时传输大容量数据;三是对中继卫星体系的自愿化的运转打点。

  而此次通过正在神舟七号飞船上的搭载试验,或许对中继卫星的这些枢纽身手实行试验验证,并为中继卫星体系的后续开展供应身手计划。

  长时光以还,地面与航天器之间的接洽是通过地基测控体系完成的,也便是愚弄地面(陆地、海上和空中)的测控筑立对航天器发射和正在轨运转实行测控与通讯接济。因为电磁波直线散播性情和地球曲率的节制,使一个地面站只可遥测遥控飞舞至地球必定弧度轨道的航天器,一朝航天器飞出这一鸿沟,地面站就会与之落空接洽。从外面上讲,只消筑容身够众的地面站,就或许完成对航天器100%的掩盖率。

  比如,正在航天器倾角为笔直角度时,轨道高度为200公里的航天器必要众达250众个地面站。同时,因为地球外观的70.78%为海洋所攻克,如必要抬高地基测控的掩盖率,必需创办海上衡量船,但制价和爱护用度都相当高贵。另外,为竣事对众个航天飞舞器倾向的同时测控,如星座事情的利用卫星和载人航天器的交会对接等,必需填充众套测控筑立。测控站增加后,必需动用巨额的卫星通讯、光缆、陆上微波中继和海底电缆等供应接济,这必定填充了时延,低落了通讯的及时性。

  以美邦为例,其掩盖率最高的载人航天网,耗资达6亿美元,正在施行阿波罗工作时,其20众个地面站正在最有利的要求下也只可掩盖30%以下的地球轨道。

  因为种种航天器陆续增加,对音信传输及时性的央浼也越来越高,现有的地基测控体系已无法满意必要。1983年4月4日,美邦第一颗中继卫星发射凯旋,标识着一个测控新时间的呈现,测控网起头了从地基到天基的过渡,航天测控进入了天基时间。

  与地基测控比拟,天基测控的最大上风正在于它的掩盖率高,单颗中继卫星对低轨航天器的掩盖率不低于50%,两颗中继卫星就能基础掩盖悉数中低轨道,如用3颗中继卫星,则能够完成对200~12000千米高度鸿沟内统统航天器的连绵跟踪和数据通讯。这对载人航天工作(飞船、航天飞机、空间站)的测控通讯保险极为紧张。

  侯鹰先容说,中继卫星是一种刻意跟踪、衡量和把持其他卫星,并正在这些卫星和地面之间转发数据的专用卫星。中继卫星体系则是指从位于地球同步轨道(高轨)的卫星对中低轨航天器或地面非航天器类倾向实行跟踪、测控和数据中继的体系。它相当于把地面测控站搬到了地球静止轨道上。它一呈现就以其高掩盖率、众倾向测控与高速数据中继等特征,正在航天测控范畴获得了寻常的利用,并博得了强盛的经济效益,人们局面地将中继卫星称为“卫星的卫星”。

  中继卫星体系由位于地球同步轨道(高轨道)的中继卫星、地面利用体系和用户终端三局限构成。中继卫星中继往返于地面站和用户航天器之间的信号,它将地面站发射的遥控指令、测距信号和其他注入数据通过中继卫星转发给用户航天器,用户航天器给与、解调出遥控指令,并依照指令法则的实质作出反响,同时反向传输它自己所得到的数据给中继卫星,中继卫星给与到这些信号后,再反向转发到地面。

  从体系的构成与其效力来看,中继卫星体系具有以下几方面的特征:一是具有对用户星同时测轨、定轨和遥测、遥控的效力。二是测控倾向为高速空间飞舞器,而通讯卫星的用户为地面上的固定站或速率较低的搬动通讯站。三是具有高的轨道掩盖率。正在3颗卫星体系中,对统统中低轨道飞舞器险些能100%掩盖。四是能实行众倾向测控通讯。五是可实行高速数据中继传输,及时博得用户航天器观测数据。六是可代替环球布站,大大裁减地面测控站的数目及其爱护用度。七是可对其统统中低轨道用户飞舞器实行蚁合把持打点。

  载人航天工作席卷载人飞船、空间站和航天飞机。正在载人航天中,中继卫星体系能够供应高掩盖率的及时图像和高速数据的中继,并能同时对众个倾向实行测控通讯,为航天员安详、空间交会对接和返回着陆供应接济。

  “目前,我邦的陆海测控网轨道掩盖率为12%摆布,无法满意载人航天越来越高的央浼。于是,正在将来的载人航天工程中具有高掩盖率的中继卫星体系将会正在航天范畴起到紧张的效率。”侯鹰说。

  正在我邦载人航天工程往后的工作中,还将完成空间交会对接。空间交会对接是两个或两个以上航天器正在空间实行的一项极其庞杂的空间操作,是完成空间站正在轨装置、补给和维修的需要要求,也是完成空间站工程的一项紧张工作。

  中继卫星体系是完成空间交会对接的紧张身手手法。由于测控体系正在施行交会对接工作时,将陆续20众个小时,从而对测控网的掩盖率央浼大幅度抬高,只要中继卫星体系可保障对航天器的连绵看管、通话,并将交会对接实况及时送回测控中央,完成交互式操作,并可缩短交会对接时光,增大工作摆布的灵动性。

  “美苏两邦正在实行载人航天工作初期,地面测控网的创办走的是环球布站的道道。正在熟练左右了中继卫星接济下的交会对接身手后,地面测控网的效率被渐渐削弱。目前,美邦正在空间交会对接工作中依然所有依赖天基网。”侯鹰先容。

  但是,侯鹰坦言,我邦的中继卫星体系目前还处正在初期开展水准,无论是从创办上照旧从利用来看,我邦的中继卫星体系与美邦比拟又有很大差异。

  当记者问到我邦的天基测控搜集何时能正式兴办起来时,侯鹰和杨开忠均显露,这必要通过利用需求的拉动。目前,科学酌量、形象卫星、减灾卫星、处境卫星等固然也提出了少少利用需求,但航天范畴仍然是中继卫星体系和天基测控搜集的厉重利用范畴。