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[军事] (转帖)太空授课背后的中国航天实力

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楼主
发表于 2013-6-21 04:26:08 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
每秒7.9公里天宫一号,美女宇航员王亚平长达40分钟不间断太空授课,展示中国军事航
天TDRSS(卫星跟踪与数据中继传输)系统强大能力。40分钟,飞船正好跨越半个地球,
相当于一枚洲际导弹从中国发射到美国,全程控制。稳定无缝的数据传输,用太空课堂
秀肌肉,符合中国低调展示獠牙的一贯风格。能进行如此长时间、大容量、稳定的天地
通信,主要依靠三颗天链中继卫星来保障,这是一个航天强国的绝对标志,也是中国军
事航天的重大进步,更是硬实力的展现和炫耀,这40分钟一定给了美国佬深刻印象和强
烈威慑。

转帖:太空授课背后的中国航天实力

    20日上午10时05分至55分,神十航天员王亚平在天宫一号(微博)上进行我国首次太
空授课。此次太空授课主要面向中小学生,讲授失重条件下的物体运动特点、以及液体
表面张力作用等内容。

    或许有人会认为这没什么实际意义,或许还会有人认为这不过是激发青少年航天热
情的太空秀。太空授课看似是很简单的一项任务,但鲜为人知的是,这需要强大的航天
测控能力在背后进行支持,特别是数据中继卫星的支持。

    神舟天宫组合体运行在距离地面大约340公里的高度,属于近地轨道航天器,绕地球
运行一圈的时间约为90分钟。

    受地球曲率影响,地面或海面单个测控站对340公里高度的神舟天宫组合体的测控、
通讯范围很小,如果要保持不间断的通联,理论上需要布设100多个站点均匀分布在地表
,这在经济上、政治上都是不可能的。此次太空授课的时长是50分钟,从上课开始到结
束,这期间神舟天宫组合体已经围绕地球飞行了半圈多,依靠地面测控站进行不间断视
频直播的话,最理想情况也需要10多个测控站,我国的地面测控体系现在也缺乏这个条
件。

在冷战期间,美苏两个航天强国遇到同样的问题,他们依靠其强大经济实力、以及政治
影响力,在全球多个国家建立了地面测控站,建造了大量测控船及飞机,但也无法实现
对低轨航天器的无间断测控。直至1983年,美国人开始将目光投向太空,他们发射了运
行在静止轨道上的数据中继卫星。低轨航天器先将数据上传至中继卫星,中继卫星再将
数据传回至地面,即一个"星-星-地"的通讯流程。中继卫星运行36000公里高度的静止轨
道上,分布均匀的3颗卫星即可以基本实现对200-1200公里高度航天器运行轨道的全覆盖
。相较地面、海上测控站点,数据中继卫星具有覆盖面积广、实时性高、经济性好等优
点。

    我国则分别在2008年和2011年发射了"天链一号"数据中继卫星的01、02星,天链一
号03星在2012年7月25日发射成功,由此建立第一代数据中继卫星系统。细心的读者可以
发现,在央视对神十发射的直播中,屏幕右上角有时会出现"天链"字眼,这是表示当时
的视频信号来自"天链一号"数据中继卫星的转发。而"滨海"、"南亚"、"喀什"和"远望"
等字眼则分别表示东非肯尼亚的马林迪测控站、南亚巴基斯坦的卡拉奇测控站、中国新
疆的喀什测控站和海上的远望系列测控船。

    数据中继卫星是个好东西,但技术难度却相当大,美国在60年代即成功发射静止轨
道通信卫星,但在约20年后才拥有数据中继卫星。我国则直至去年才建立自己的数据中
继卫星系统。

    与普通通信卫星相比,数据中继卫星需要克服的第一个技术难题是对航天器的捕获
和跟踪。中继卫星运行高度是36000公里,低轨航天器的高度仅为数百公里,距离非常远
;而视频、高质量静态图像又需要高速数据传输,中继卫星与低轨航天器之间需要采用
增益高、波束极窄的Ku/Ka波段天线进行通讯。通讯距离远、通讯波束窄,这就对跟踪精
度提出了极高要求,要达到0.06度。

    中继卫星为了与众多中低轨道卫星通信,天线处于复杂的变速运动状态,在转动速
度、加速度和角度上都没有规律,天线的机械驱动机构不仅要精度高,而且要求在恶劣
工作环境下长时间稳定运行,制造难度很大。同样麻烦的还有天线与卫星的振动耦合问
题,非线性结构的天线不规律的运动和振动,对卫星本体姿态控制也有很复杂的影响,
对卫星控制也提出了很大的挑战。而天线制造本身也是一个难题,高数据传输速率要求
高增益天线,通俗地说,中继卫星的抛物面通信天线尺寸要尽可能的大。同时,Ku/Ka波
段波长小,对天线抛物面精度要求也非常高。数米直径的抛物面天线整体形面误差要低
于0.1毫米,并且要在外太空高温差条件下长期保持这样的精度,其难度可想而知。

    所以,数据中继卫星可以称得上是当今技术含量最高的通讯卫星。我国在去年完成
第一代"天链一号"数据中继卫星体系的建设,今年进行"太空授课"实则是对自己航天测
控实力的一次展示。

    更为重要的是,天链一号的作用并不仅限于为神舟、天宫服务,它还可以为中低轨
道的各类民用遥感卫星、军用侦察卫星提供测控、数据中继服务,对国民经济、国防建
设均有巨大的促进作用。
  • TA的每日心情
    开心
    2023-3-1 00:08
  • 签到天数: 2397 天

    [LV.Master]无

    沙发
    发表于 2013-6-21 04:40:13 | 只看该作者
    在卫星通讯这方面米帝已经甘拜下风了吧?非洲军司令部不是已经租用中国卫星了吗?

    点评

    没有,目前的中继卫星还是老美的技术水平最高,不过老美卫星用得多,自己的不够用偶尔租一下大陆的用也很正常。  发表于 2013-6-21 06:58
  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-2-8 10:08
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]炼气

    板凳
    发表于 2013-6-21 04:43:29 | 只看该作者
    我读大学的时候系里一个老师的研究方向就是卫星间的激光通信,也不知道现在进展怎么样了。
  • TA的每日心情
    慵懒
    昨天 08:03
  • 签到天数: 2908 天

    [LV.Master]无

    地板
    发表于 2013-6-21 08:54:57 | 只看该作者
    低调的高调,呵呵
  • TA的每日心情
    奋斗
    2024-5-6 16:15
  • 签到天数: 1127 天

    [LV.10]大乘

    5#
    发表于 2013-6-21 09:50:43 | 只看该作者
    科罗寥夫又不乖了,嘿嘿
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-9-14 09:37
  • 签到天数: 85 天

    [LV.6]出窍

    6#
    发表于 2013-6-21 10:41:41 | 只看该作者
    兔子说:我要让全世界都知道我很低调
  • TA的每日心情
    奋斗
    2020-3-8 17:23
  • 签到天数: 94 天

    [LV.6]出窍

    7#
    发表于 2013-6-21 11:16:20 | 只看该作者
    silentdarkness 发表于 2013-6-21 10:41
    兔子说:我要让全世界都知道我很低调

    这个赞
  • TA的每日心情
    开心
    2019-2-5 21:36
  • 签到天数: 98 天

    [LV.6]出窍

    8#
    发表于 2013-6-21 16:43:11 | 只看该作者
        科技发展日新月异,很高兴看到在航天方面取得新成就,堪比两弹一星啊!
  • TA的每日心情
    奋斗
    2019-7-3 07:02
  • 签到天数: 1081 天

    [LV.10]大乘

    9#
    发表于 2013-6-21 18:08:21 | 只看该作者
    读着真是振奋人心啊
  • TA的每日心情
    慵懒
    2016-9-14 09:37
  • 签到天数: 85 天

    [LV.6]出窍

    10#
    发表于 2013-6-21 18:26:03 | 只看该作者
    有了这玩意,岂不是可以用弹道导弹实时打击航母战斗群了?
    或者用低轨道运载火箭带一大堆攻顶的反舰导弹打击航母战斗群?这种模式有点像末敏弹打击装甲战斗群一样了。

    点评

    应该可以起到网络信息中继的作用,打航母关键是发现航母用的天基侦察卫星网,需要携带高灵敏度传感器的中低轨卫星  发表于 2013-6-21 22:12
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47
  • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘

    11#
    发表于 2013-6-22 00:34:47 | 只看该作者
    MacArthur 发表于 2013-6-21 04:40
    在卫星通讯这方面米帝已经甘拜下风了吧?非洲军司令部不是已经租用中国卫星了吗?
    ...

    米帝新一代的中继卫星首星
    今年1月31日发射的 样子很科幻啊


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    点评

    转发天线啊  发表于 2013-6-22 21:13
    下面有两个电风扇?  发表于 2013-6-22 20:59

    该用户从未签到

    12#
    发表于 2013-6-22 09:42:46 | 只看该作者
    groovy26 发表于 2013-6-22 00:34
    米帝新一代的中继卫星首星
    今年1月31日发射的 样子很科幻啊

    第一幅图样子看起来确实有些邪恶啊
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-1 03:47
  • 签到天数: 1084 天

    [LV.10]大乘

    13#
    发表于 2013-6-22 09:48:34 | 只看该作者
    昆仑中人 发表于 2013-6-22 09:42
    第一幅图样子看起来确实有些邪恶啊

    天线样子很给力

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