航天测控系统由地基测控网、天基测控网组成,担负着轨道测量、遥测接收、数据传输、指令上注等“上传下载”的通信功能。
一、地基测控网络
地基测控网络主要采用无线电测控技术为主、光学测控系统为辅的手段,遵循国际无线电联合会(ITU)划分的频段规则。我国建立了基于C/S 频段地基网络的测控系统,由C频段测控网(上行5850-6425 MHz,下行3625-4200 MHz)、S 频段测控网(上行2025-2120 MHz,下行2200-2300 MHz)完成空间操作业务。随着深空探测任务的深入进行,全球X频段、Ka 频段测控网也在逐步推进,并接轨国际联网进一步扩大测控能力。中低轨道航天器主要采用具有宽频域、多通道、多调制方式特性的S频段微波统一系统(USB),USB系统主要依靠境内地面站点,经度跨度约为75°E-125°E,纬度跨度为20°N-50°N,其中陆上可移动站点及海上航天测量船在一定区域内灵活分布,具备较强机动能力。同步轨道航天器主要采用C 频段微波统一系统(UCB),具备多任务管理能力,并接入国际CCSDS 标准。UCB 系统测控站分布在我国中东部中、低纬地区,由陆上站点和测量船组成同步轨道卫星测控网。我国的地基测控网络中,C频段测控网由西安卫星测控中心、全功能固定站、船载站、若干限动站和遥测单收站组成;S频段测控网包含北京航天指挥控制中心和西安卫星测控中心2个航天指挥控制中心、境内固定站、活动站和远望号测量船、境外站点和国际联网系统。任务对象涵盖地球静止轨道卫星、载人航天、中低轨卫星等的发射、转移和在轨长期管理。
二、天基测控网络
随着航天任务发射频次、测量弧段和响应速度等要求的提高,地基测控网络已不能完全满足测控任务的需求。为了解决我国区域性地面测控网分布覆盖率低、深空探测等远距离任务地面测控精度有限的痛点,我国在地基测控网的基础上发展出天基测控网。天基测控网利用位于太空的卫星平台对航天器进行跟踪测量、遥测、遥控和通信,通过中继卫星实现航天器与地面站之间的数据中转,天基星间链路的工作频率集中在Ka频段。2008年,我国首次成功发射中继卫星并投入使用,极大地提高了测控通信覆盖率和信息传输能力。目前,我国已建成由多颗"天链"系列中继卫星组成的天基测控星座,这些卫星运行于地球静止轨道(GEO),作为数据中继平台,实现了对低轨道航天器的高覆盖率测控支持。
(一)天链一号
天链一号包括天链一号01星、天链一号02星、天链一号03星、天链一号04星、天链一号05星。2011-2012年,天链一号卫星系统完成三星全球组网,使我国成为继美国后第二个拥有自主可控天基中继系统的国家。2016年,天链一号01星被天链一号04星接替。
(二)天链二号
天链二号包括天链二号01星、天链二号02星、天链二号03星、天链二号04星、天链二号05星。2025年3月27日,天链二号04星成功发射,并首次应用Ka频段应急测控产品,大幅增强卫星测控安全性。2025年4月28日,天链二号05星成功发射,搭载相控阵天线(可并行服务8个航天器)、量子密钥分发技术等,系统覆盖率和跟踪时长进一步提升。
三、海上测控力量
(一)远望三号测量船
远望三号船长约180 m,宽22.2 m,最大高度37.8 m,远望三号满载时,排水量17000 t,吃水深度8 m,巡航速度近20节(合约36 km/h)。在正常情况下,一次出海可以连续航行100天,续航能力18000海里,可到太平洋、大西洋、印度洋的指定海域执行任务。
(二)远望五号测量船
远望五号测量船是我国第三代航天测量船,由通用船舶平台和航天测控装备两大部分组成,分为船舶、测控、通信、气象4个系统。远望五号测量船满载排水量2.5万吨,抗风能力可达12级以上,能在南北纬60度以内的任何海域航行。
(三)远望六号测量船
远望六号测量船是我国第二艘第三代航天远洋测量船,满载排水量25000吨,抗风能力可达12级以上,可在南北纬60度以内的任何海域航行。远望六号测量船甲板上同时安装多套大型测控设备,可以完成对火箭、卫星、飞船等各类航天飞行器的海上跟踪测控任务。
(四)远望七号测量船
远望七号测量船长224.9米,宽27.2米,高44.2米,满载排水量近3万吨,可抗12级台风,自给力100天,能在太平洋、印度洋、大西洋南北纬60度以内的海域执行任务。
来源:新航天青年说微信公众号