第二代“卫星的卫星”成功组网，阵容升级后强在哪？

来源：中国航天报

7月13日0时30分，在西昌卫星发射中心，长征三号乙运载火箭将天链二号03星送入太空，卫星随后准确进入地球同步转移轨道。

这一刻意义非凡，它标志着我国第二代地球同步轨道数据中继卫星成功组网运行，可具备满足中低轨道航天器全球覆盖的能力，并提供24小时无间断通信。

随着天链二号03星的成功发射，我国中继卫星数量增加至8颗，“中继卫星天团”阵容再次升级。

火箭发射瞬间。（高剑 摄）

01 又一座“太空传话烽火台”

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自2008年4月天链一号01星成功发射，到2022年天链二号03星成功发射，我国天链中继卫星系统已经形成了两代中继卫星相互兼容、在轨协同组网工作的局面。

2008年~2012年，我国先后发射天链一号01~03星，3颗卫星实现组网运行，标志着我国第一代数据中继卫星系统正式建成，开创了我国天基测控和数据传输的新纪元。在后续的时间里，天链一号04星、05星陆续成功入轨并完成在轨测试，与天链一号01~03星实现全球组网运行。

中继卫星是主要服务于航天器的卫星，通俗地讲，就像是“卫星的卫星”。中继卫星被放置在距离地球3.6万公里的同步轨道高度，它可以“居高临下”观测在中低轨道运行的航天器，为其提供天基测控服务，或将获得的数据回传至地面站。

“这个轨道高度的卫星环绕地球一圈时间与地球自转一圈时间恰好一样，因而处于相对静止。这样就相当于在太空中拥有一座座‘传话的烽火台’，这些烽火台之间也可以彼此通信，只需3颗就可以实现对地球所有点全覆盖。”天链二号03星总指挥介绍说。

卫星示意图（五院提供）

02 一次跃迁式的升级

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如果说天链一号卫星实现了我国中继卫星从无到有，那么天链二号卫星就是我国中继卫星从有到强的开始。

“与第一代中继卫星相比，第二代中继卫星是一次跃迁式的升级。”天链二号03星副总师介绍，天链二号03星与02星是“孪生兄弟”，技术状态保持高度一致，在充分继承天链二号01星研制过程中积累的成熟技术和研制经验的同时，进行了多项技术升级和优化。

首先是扩大服务目标用户数量。相比于天链一代卫星，天链二代卫星可以同时为多出几倍的用户提供服务，且覆盖范围更加广泛，可以实现为200公里~2万公里轨道高度以内的用户航天器服务。同时，中继卫星对在轨用户的实时管控能力和接入能力也得到极大的提升。

其次是提高卫星在轨机动能力。为应对卫星多轨位变化需求，天链二号02星和03星由适应单区单轨位工作改进为可适用于多区多轨位工作的设计，即可以适用于轨道上现有的全部轨位，这大大提高了卫星在轨道上的机动能力。

“单星机动能力的提高，会极大地提升整个天链中继卫星系统的健壮性和灵活性。”天链二号03星主任设计师说，“良好的轨道机动能力，可以使卫星在执行任务时具有更大的弹性，可根据需要多次进行轨道调整。”

此外，卫星平台的适应性和兼容性也有所增强。天链二号02星和03星启动研制时，核心单机都已实现国产化，且产品性能稳定。同时，卫星研制团队通过对卫星架构设计以及硬件与软件的通用化、模块化设计等手段，使得卫星平台的硬件设备与主要软件系统功能完备、适应性兼容性强，达到“去任务化”的目的。

03 可满足多样任务需求

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对于中继卫星来说，最主要的任务是为载人飞船和载人空间站提供天基遥测和数据中继服务，例如天地通话、太空授课、交会对接、出舱活动等重要任务就是以天链中继卫星为主来完成的，以保证各飞行器的测控和天地双向数据图像传输。

随着技术的发展，中继卫星在使用中逐渐拓展了需求。如今，中继系列卫星还可为中低轨具有实时大数据回传需求的航天器提供服务。

“之前，卫星发射过程中，我们都会派出远望测量船，配合海外陆路基测控站，执行海基中继传输任务，出航成本高，测控弧段有限。”天链二号03星副总指挥告诉记者，有了中继卫星，它们就可以搭载天链卫星的中继终端，在中低轨道运行的过程中，直接通过天链卫星进行测控与数传。

当下，3.6万公里外的太空又多了一颗中继卫星，当它加入天链中继卫星系统大家庭后，会发挥出远超过单星力量的作用。

未来，它的应用场景会越来越多，对提高载人航天器、中低轨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都将发挥重要作用。

卫星示意图（五院提供）

04 飞船位置捕获能力更强

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当然，天链二号03星想要满足用户更多任务需求，其研发过程也必然要克服更多的技术难题。

天链二号03星是采用东方红四号平台研制的。整星的有效载荷分为天线、转发器以及捕跟分系统，最关键的就是负责捕获跟踪的天线。

“这两副天线提供了卫星大范围、高精度捕获跟踪目标用户和为用户提供高速数传的功能。该天线的性能至今仍是国际领先。”天链二号03星总师说。

能做到的国家少，就是因为这项技术难。

在天线结构生产环节，研制团队严格筛选参数较为均衡一致的零件组装成产品，完成组装后还要在真空环境下进行高低温循环考核，对天线在最恶劣环境下的指标状况加以验证。

作为一款中继卫星，如果想要保持卫星与飞船间的通信链路，就要使用高精度捕获飞船位置的技术。这些技术难题都决定了天链二号03星的研制周期更长。

“像大角度转动的试验验证，要在真空环境下，进行数以万计的往复试验，才能保证其使用寿命满足指标要求，如此试验对我们而言既是常态也是标准”。

文/记者 邓雨楠 见习记者 顾航瑜

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