“天路跟踪正常，遥测数据正常！”2019年11月的一天，这句响亮有力的调度口令，响彻在北京空间信息中继传输技术研究中心的监控大厅，标志着“天链”二号（01）星完成系统试验，并正式为用户提供天基测控与数据中继服务。这意味着，自2019年3月31日发射入轨后，“天链”二号（01）星经过“天路团队”七个多月的在轨测试、地面系统联试以及全要素大回路信息接口测试后，我国第二代中继卫星系统宣布“上线”啦！
一、“天链”一号四兄弟
“天链”一号是我国第一代地球同步轨道数据中继卫星，由中国航天科技集团公司所属的空间技术研究院研制。所谓“数据中继卫星”，就是天基卫星测控站+天基数据传输站，是我国天地一体化信息网络的重大基础设施工程。
中继卫星示意图
再翻译翻译，是这样事儿滴：“中继卫星”，“天基数据传输站”，可以理解为在太空中充当自动接线员的卫星。该接线员站在高高的同步轨道上，目力所及之处，中低轨道（包括大气层内）上跑的目标飞行器尽收眼底。那么好了，接线员跟这些目标飞行器做出如下约定：“你们按照我的要求，把你们所产生的数据发给我，我也不看，我也不听，我原封不动给你转送到你们想要送到的地面站。送到后请给我好评，叫我‘太空数据快递’我也很乐意。”就这样，在这种约定下，这些目标飞行器们再也不用担心在或不在地面站的目力所及范围，想什么时候把数据快递回来，就什么时候发一把。地面站们再也不用担心地球曲率造成的“牧”星盲区，什么时候想要数据，给中继卫星说一声，中继卫星就帮招呼到。至于“天基卫星测控站”，本质上“测控”也是数据传输的其中一种方式，换一下数据使用的思路，使得中继卫星把某地面站想要遥控的哪个目标飞行器的数据给甩过去，再把这个目标飞行器响应或发回的遥测数据传回来，这就是天基测控啦。
好处是什么呢？上面说了，一个是
看的又多又远，地面站和目标飞行器之间的“见或不见”都没那么重要了；另一个是传的又快又稳，每秒高至GB级的数据传输速率这简直可以称的上“快到能看见重影”，但实际上又没有“重影”，传输非常稳。此外，还有重大经济效益：实现同样的数据中继和测控目标，打一颗同步轨道中继卫星所需的花费，相较造多艘大型测量船、在不同地区甚至国家建造多个地面站的花费相比，堪称性价比奇高。[Tips：航天器的任何数据都需要传到地面站（或地面应用部门）才是有意义的，但对于大多数运行在几百公里轨道的航天器而言，它们每90分钟左右就绕飞地球一圈，这意味着由于地球曲率遮挡和视线视场问题，它们大部分时间都是无法跟定点的地面站通信的。特别是载人航天任务，飞船或空间站一般在距离地球400公里的轨道飞行，受制于地球曲率遮挡和视线影响，只有在飞临控制中心或地面测控通站附近时，才能取得双向联系，其它都是非受控区域，盲区极大，风险极高。]
我国在轨的各类航天器和其它种类的飞行器承担着科学试验、资源勘测、环境监控、信息传输等各类任务。中继卫星依照不同的数据应用部门，把它们产生的各类数据分别进行高速转发，“目标卫星—中继卫星系统—卫星应用部门”因此而构成一个有机的数据传输整体，既能提高传输效率，又能实现信息资源共享，还能实现应急的协调联动。
2008-2012年，我国先后发射了“天链“一号01星（2008年4月25日）、02星（2011年7月11日）、03星（2012年7月25日），成为世界上第二个拥有对中、低轨航天器全球覆盖能力中继卫星系统的国家。三星组网运行，天基测控站就变成了天基测控网，也标志着我国天基测控网具备了全球覆盖服务的能力。2016年，我国又发射了“天链”一号04星，与其他三颗卫星全球组网运行，我们亲切称他们为“天链”一号四兄弟。
[Tips：“天链”一号四颗卫星均以东方红三号卫星平台为基础，星间通信链路使用单个S/Ka波段双馈源抛物面天线，测控信号使用S波段单址链路中继(SSA)信号，星地高速通信使用Ka波段天线。卫星大型抛物面天线指向、捕获和跟踪使用星载闭环捕获跟踪技术。“天链”一号01星已经超期服役，“天链”一号04星理论上是用来替换/备份01星的。]
二、“来啦，老弟！”——“天链”二号（01）星开始提供服务
“天链”二号01星是中国第二代数据中继卫星系统的第一颗卫星。在第一代中继卫星的基础上，“天链”二号01星基于东方红四号平台研制，在各项技术指标、能力都有重大提升，具有服务目标更多、传输速率更高、覆盖范围更广、设计寿命更长等特征。
[中继卫星工程运控系统总设计师孙宝升：“我们的天链二号中继卫星是天链一号中继卫星后新的一代，它的能力在信息传输的速率、同时服务用户的数量等方面都有了一个显著的提升。”]
“天链”二号在任务规划、系统管理、业务运行上相比前一代系统取得了显著进步，数据传输速率和多目标服务能力也有较大提升，对提高中低轨卫星、载人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等方面发挥重要作用，大大增强我国基于中继卫星系统的天基数据信息服务水平。
“谢天谢地，来啦老弟！”从此，中国天基测控网迎来跨越发展，“更广、更快、更强”的天基测控与数据中继能力，为接下来要闪亮登场的中国空间站、航天员长期在轨运行驻留，开展多样性科学试验和太空研究，提供更好的测控、通信与信息传输支持。
三、谢天谢地你来啦，中国空间站的天地视频直播更“爽”了！
1）“天链”一号：“神舟天宫”初探天地视频直播
这是一条神奇的天路。2008年，“天链”一号01星就参与并圆满完成了“神舟七号”数据中继服务。在神舟七号飞行任务中，首次试验、验证天地视频通话。航天员翟志刚那句“我已出舱，感觉良好”，引爆了中国人民空前的太空逐梦热情。这次中国天地音画直播，正是基于“天链”一号01星实时传回地面指控中心的。
[题外话：那时，笔者还在学校读硕士研究生，看到这个直播时兴奋的直拍大腿，指着电视画面对同学说：“看，天链，数据链的‘链’！带着‘天’字，肯定是个特别强的“链”，我以后要是能干这个就好了……”谁曾想到，6年后，笔者真的来到了这个团队。]
2013年6月20日，航天员王亚平在距离地面三百多公里的“神舟十号/天宫一号”组合体上，给全国的中小学生进行了一次生动的太空授课。清晰流畅的画面，美丽优雅的中国女航天员，引人入胜的太空讲课，引发了全民追星的热潮，这个“星”，就是我们的航天员，也是我们的“神舟十号/天宫一号”组合体。看热闹、话自豪的同时，有心人一定会注意到电视直播画面右上角那低调含蓄的“天链”二字，正是“天链”一号卫星，与地面站、测量船共同搭建了天地实时视频直播这条“神奇的天路”。
2016年，“神舟十一号天宫二号”空间实验室飞行任务中，“天链”一号为航天员景海鹏、陈冬与地面“天地通话”“天地双向视频通话”以及与地面同步收看《新闻联播》提供了直接的技术支撑。与以往相比，这次天地通话图像更清晰、传输更流畅，背后是数据传输体制、编码的进步，传输设备的优化，以及数据中继服务模式的改进。此时笔者已是中继卫星系统的工作人员，全程参与见证两位航天员的“太空三十三天”，全程见证参与“天链”卫星在整个任务期间的出色表现。特别是景海鹏、陈东那句对话：“我问你爽不爽”“爽！”
这对话让人由衷地开心与自豪！这是对咱们各个系统技术过硬的自信！
2）“天链”二号：中国空间站的高速稳定广域数据中继服务看你啦！
中国空间站将是21世纪人类设计建造的第一个空间站（国际空间站已属于上个世纪的人类空间站），承载着中国人在太空构建美丽家园的梦想，也是所有航天员理想的太空宿营地、实验室。预计于2022年建设完成。
[Tips：中国空间站轨道高度为400-450公里倾角42-43度，设计寿命为10年，长期驻留3人，总重量可达100吨，可进行较大规模的空间应用研究与实践。中国空间站整体名称及各舱段和货运飞船共5个名称具体如下：载人空间站命名为“天宫”，代号“TG”；核心舱命名为“天和”，代号“TH”；实验舱Ⅰ命名为“问天”，代号“WT”；实验舱Ⅱ命名为“梦天”，代号“MT"；货运飞船命名为“天舟”，代号“TZ”。]
眼看2020年就要来了，按照计划中国空间站将开展发射、入定轨等工作，更加依赖“天链”卫星所提供的高速、广域、稳定的天基测控和数据中继服务，特别是天地双向实时视频直播服务。也就刚刚好，“天链”二号01星可以啦，准备好了！
四、谢天谢地你来啦，我们奋斗好久了！
谁持天链星河舞。北京空间信息中继传输技术研究中心是我国中继卫星系统的论证、建设、管控和运维主体。2003年，启动“天链一号”的立项研制，距今已经16年了。2011年，启动“天链二号”的立项论证，距今已经8年多了。
无论在一代系统建设和运维方面，还是在二代系统的立项、论证、设计、建设、试验方面，我们都奋斗好久了！
谢天谢地，你终于来了，你来见证我们奋斗的历程，你来检验我们奋斗的成果。
“九天之上翩翩，舞步从容穿梭。”精彩纷呈背后必定是崎岖坎坷。十六年的历程里，中心的科研与工程技术人员们，一直致力于“边使用边改进优化”中继卫星系统：
他们一直在改建、新建更先进智能的地面运维管控站。从多年前起，围绕“天链”二号地面系统设备工作模式、传输特性、自动化智能化运行等话题，他们持续在努力。从单台设备改进验证，到成套分系统联调联试，基于大量经验和详实数据，带着设想与求证，他们在各个科研院所的机房里，在无数个灯火通明的通宵达旦中，在一茬茬技术人员的接力集智攻关历程中，谢天谢地，全新的智能化地面运维管控系统和站点已傲然挺立。
他们一直在探索、验证更高速稳定的数据传输体制。这是一项非常基础的工作，但奠定的却是整个天基数据信息中继系统最坚实的地基。除了工程技术难题之外，更多的是要在基础信息理论、基础信号体制、基础编解码算法等方面有所突破，难度可想而知，可以说“把头都难秃了”都不为过。但谢天谢地，这个群体十几年的奋斗今天有了令人振奋的结果。
他们一直在论证、研究更高效可靠的数据中继服务模式。面向用户需求如何做到即时响应，给用户传输数据如何保证快速可靠，异常与中断的处理机制流程如何适应更多的场景，所有这些问题，都是点滴积累的经验、数据基础上，再做挖掘分析，进而指导目标。谢天谢地，多年的论证研究终于可以回答这些问题。
他们一直在设计、实现更方便快捷的数据接收分发方式。“太空数据快递员”要做到实时“收件”，即时通知用户“取件”，随时随地按照约定“送件”，送的快，送的准，不丢件，看似清晰简明的问题，背后需要的却是体系的建立、模式的支撑，环环相扣，严丝合缝，本身就是针尖上跳舞的技艺。谢天谢地，他们做到了！
他们一直在试验、应用更广域安全的服务覆盖技术。前瞻性、储备性预研，一直在路上。“天链”一号的应用过程中，他们就开始探索论证下一代数据中继卫星的功能技术指标，“更广域”意味着“太空数据快递”的“视、听”能力更突出，“更安全”意味着“太空数据快递”的“收、送”能力更出众，用户的信赖程度、满意程度会再加若干个dB。谢天谢地，他们做到了！而且会一直做下去。
……最终，他们确立了“天链”二号的技术状态和工作模式，由中国航天科技集团空间技术研究院设计生产，并由西昌卫星发射中心发射。发射入轨后，他们再接手进行验证、联试、测试、匹配，最终激活“天链”二号的满身本领，赋予“天链”二号的在轨服务能力。航天事业“千人一箭，万人一星”，正是如此。
（天路群英 摄影：王贝、邹芳、冯灵洁 等）
神奇天路共甘苦。从一代论证、立项算起，中继卫星系统的建设距今已跨越了16年。16年对于我们人类来说应是一个相当长的时间跨度，有很多开拓者、领路者或离退休，或转岗，但在搭建“神奇天路”的历程中，我们始终同甘共苦，戮力同心，共同面对所有的未知、风险，迎接所有的困难，挑战。中国航天人“特别能吃苦，特别能战斗，特别能奉献，特别能攻关”的精气神在这个群体身上，得到了最好的诠释。
谢天谢地你来啦，你的到来让我们不禁想起一起奋斗的所有人们。纵然照片会在时光里慢慢褪色，但我们的心中始终难以忘却所有的见证者，亲历者。“最幸福是同步着，你有力的脉搏！”我们脑海中始终铭记每个奋斗者的脸庞与身姿，不忘一起致力于中继卫星系统的初心，接续一棒又一棒的传承，在全新的天基信息系统建设的历程上，继续奋斗。“天链”二号上线了，“天链”三号还会远吗？毕竟，“探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦。”
胜利歌声多嘹亮，欢欣鼓舞天路人。
天路逐梦人，永远在路上。
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