详解“天宫一号”测控与通信分系统

　　9月29日，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号F运载火箭将天宫一号目标飞行器发射升空。新华社记者 王建民 摄。北京9月30日电(记者王敏)“天宫一号”顺利飞入太空预定轨道后，如何与地面保持联系，如何与神舟飞船精准实现交会对接，如何了解航天员在太空的情况据中国航天科技集团公司第五研究院技术专家介绍，人们要想通过视频、音频了解距地面350公里的“天宫一号”的情况，就要靠测控与通信分系统了。

　　早在2003年10月15日，航天英雄杨利伟乘坐我国自主研制的神舟五号飞船成功飞天时，通过测控与通信分系统的图像与话音设备传输，亿万人民观看到他在神舟飞船内沉着冷静地完成各种操作，听到他清晰地报告在太空的感受。

　　在此后的数年里，测控与通信分系统不断完善，在数次神舟飞船太空飞行过程中，人们可以通过此系统，借助安装在飞船上的摄像机等设备，欣赏到从太空眺望地球的美景，听到航天员与家人的对话，看到航天员在飞船内的空翻表演……

　　“神舟七号”飞天后，人们目睹了航天员打开舱门，在太空中成功展开五星红旗的全过程。在历时半个小时的出舱活动中，人们看到的电视画面就是依靠远望号测量船和多个地面站，接力式地收发信号，再传回祖国实现的。据了解，神舟飞船围绕地球飞行时，一个地面站捕获飞船的时间大约在六七分钟时间。为了能让太空传输下来的画面、语音不间断，地面站、测量船一个接一个地把信号接收下来。但即使这样，包括借助国内外测控站、多艘测量船，我国对飞船的测控覆盖率也只有约12%。

　　记者了解到，从“天宫一号”开始，在神舟七号试验的基础上，这样的接力格局被打破。要了解“天宫一号”的测控与通信分系统，必须理解一个新概念——中继。

　　目前，我国已经发射了两颗中继卫星，即天链一号01星和天链一号02星。中继卫星被称为“卫星的卫星”，可为中低轨道卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务，提高各类卫星使用效益和应急能力，能使资源卫星、环境卫星等数据实时下传。一颗中继卫星可以连续跟踪目标飞行器50多分钟，实现约40%的连续测控通信覆盖。依托中继卫星及相关地面系统的支持，可提供遥测遥控、语音、图像及其他数据传输业务，监控追踪“天宫一号”的各项活动，保证其在轨正常运行。

　　要想实现“天宫一号”与神舟飞船在太空的成功交会，必须进行精准的测试与定位。中继卫星离地球约36000公里，而“天宫一号”要捕获离它最远40000多公里外的中继卫星，难度非常大。因此，在“天宫一号”的外侧，可以看到一个“锅状”的反射面天线，直径约1米，那就是中继天线。通过中继天线和配套设备，“天宫一号”可以捕获并跟踪中继卫星，在中继卫星的可视弧段通过中继专用信道向地面传输数据;同时，又可通过中继信道接收地面上传的数据。

　　要完成交会对接任务，“天宫一号”测控与通信分系统还增加了空空通信和相对测量设备。在交会对接过程中，当神舟飞船与“天宫一号”相距约100公里时，建立空空通信链路，同时开始相对测量。“天宫一号”把数据进行处理后发送到飞船，配合飞船完成自动交会对接。与此同时，飞船上的空空通信设备与遥控设备建立接口，向“天宫一号”目标飞行器传送指令。这样就在太空中搭起了一座空中“桥梁”，确保交会对接任务能够顺利完成。

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