【冷知识】太空直播是如何做到的？

2021年7月6日，我国一颗名为“天链一号05星”的卫星成功发射。与“全民目击”的神舟十二号飞船、天问、祝融号火星登陆相比，这次发射任务显得格外低调。然而，这颗不起眼的小卫星升空却与前二者得以上演“太空直播”息息相关。让我们来一起了解一下，“天链”是如何为我们与“祝融”、“天问”拉进天地间的距离的吧！

太空和地面如何通信？为何要用卫星架起WIFI？

每次航天器的发射与飞行任务都需要对飞行中的运载火箭和航天器进行跟踪测量和控制，也都会有万千数据汇集到航天飞行指控中心，经过处理再次变换成为指令发出。在这之中，往往有安装与地面测控站或是海面漂泊的远洋测量船为航天器与地面指控中心间“牵线搭桥”。

然而，由于受地球曲率的影响，地面对中低轨道航天器的轨道覆盖范围非常有限，除一些地球同步轨道卫星外，其他航天器、特别是运行在400KM高度下的中低轨道航天器要想做到“一切尽在掌控”，需要在地球表面均匀布置上百个测控站，即便冷战时期的美苏两国也不可能做到；海上测控船部署位置相对灵活，但受船只整备、海况和气象条件影响也很难面面俱到。

飞船路过中国上空的时间很短，国境内的观测站和通讯站有效保持通讯时间有限。要摆脱地球曲率影响，测控点自然站的越高、看的越远，因此无论是过去的美苏或是今天中国都放眼深空，把测控站放在了上万千米高的地球同步轨道上。

之所以选用该轨道有两个重要因素：一是同步，这一轨道的卫星的公转周期和地球的自转周期相同，因此地球同步轨道卫星可以全天候的和固定的卫星地面接收站联络，十分方便；二是够高，大多数低轨道卫星、载人飞船、空间站高度分布在100-400km，少量导航卫星和闪电轨道的卫星在20,000km的高度，而地球同步轨道的高度足足有36，000km的高度，除了为数不多的地月转移轨道的航天器需要额外照顾，其他所有航天器都在地球同步轨道的眼皮底下。

上世纪80年代美国率先发射了世界上第一颗数据中继卫星；而我国于2008年成功发射我国第一颗数据中继卫星“天链一号”，填补了我国数据中继和天基测控领域的空白。

可用WLAN‘天链’：让中国拥有太空数据“路由器”

2003年，我国为了充分支撑载人航天飞行的测控需求立项并启动了天链一号中继卫星系统工程。

天链一号由中国航天科技集团公司基于成熟的东方红三号通用平台为基础研制：该平台作为第一代采用三轴稳定技术的同步卫星，其卫星公用平台整体设计、通信信道天线、全三轴姿态稳定技术、双组元统一推进系统等领域均属当时国际同类卫星（中型容量）的先进水平，自1997年首次升空以来，到2003年天链卫星启动研制时，已成功发射6颗，承担了中国公用网业务、VAST业务和一定的电视信号传输任务。作为一种成熟、先进的地球静止轨道卫星，自然也成为天链一号研制时的首选平台。

2008年4月25日，该系统01星成功发射、定点于印度洋上空后便参与并圆满完成了“神舟七号”数据中继服务。2011年、2012年相继成功发射天链一号02、03星，并分别定点于西太平洋与西非上空。它们同时运行并与地面应用系统、中继终端等组成跟踪与数据中继卫星系统，中国由此成为世界第三个组建起、也是目前唯二拥有对中、低轨道航天器全球覆盖中继卫星系统的国家。

由于天链一号的卫星平台设计寿命为8年、其子系统设计寿命为6年，原有的天链一号01~03星已在轨超期服役多年，亟待更新换代。因此，在2016年及今年，我国又分别发射了天链一号04、05星替换已到寿的中继卫星，参与了我国登陆月球、火星探测任务