9月29日，中國在酒泉衛星發(fā)射中心用長(cháng)征二號F運載火箭將天宮一號目標飛行器發(fā)射升空。新華社記者 王建民 攝
天宮一號”順利飛入太空預定軌道后，如何與地面保持聯(lián)系，如何與神舟飛船精準實(shí)現交會(huì )對接，如何了解航天員在太空的情況？據中國航天科技集團公司第五研究院技術(shù)專(zhuān)家介紹，人們要想通過(guò)視頻、音頻了解距地面350公里的“天宮一號”的情況，就要靠測控與通信分系統了。
早在2003年10月15日，航天英雄楊利偉乘坐我國自主研制的神舟五號飛船成功飛天時(shí)，通過(guò)測控與通信分系統的圖像與話(huà)音設備傳輸，億萬(wàn)人民觀(guān)看到他在神舟飛船內沉著(zhù)冷靜地完成各種操作，聽(tīng)到他清晰地報告在太空的感受。
在此后的數年里，測控與通信分系統不斷完善，在數次神舟飛船太空飛行過(guò)程中，人們可以通過(guò)此系統，借助安裝在飛船上的攝像機等設備，欣賞到從太空眺望地球的美景，聽(tīng)到航天員與家人的對話(huà)，看到航天員在飛船內的空翻表演……
“神舟七號”飛天后，人們目睹了航天員打開(kāi)艙門(mén)，在太空中成功展開(kāi)五星紅旗的全過(guò)程。在歷時(shí)半個(gè)小時(shí)的出艙活動(dòng)中，人們看到的電視畫(huà)面就是依靠遠望號測量船和多個(gè)地面站，接力式地收發(fā)信號，再傳回祖國實(shí)現的。
據了解，神舟飛船圍繞地球飛行時(shí)，一個(gè)地面站捕獲飛船的時(shí)間大約在六七分鐘時(shí)間。為了能讓太空傳輸下來(lái)的畫(huà)面、語(yǔ)音不間斷，地面站、測量船一個(gè)接一個(gè)地把信號接收下來(lái)。但即使這樣，包括借助國內外測控站、多艘測量船，我國對飛船的測控覆蓋率也只有約12%。
記者了解到，從“天宮一號”開(kāi)始，在神舟七號試驗的基礎上，這樣的接力格局被打破。要了解“天宮一號”的測控與通信分系統，必須理解一個(gè)新概念——中繼。
目前，我國已經(jīng)發(fā)射了兩顆中繼衛星，即天鏈一號01星和天鏈一號02星。中繼衛星被稱(chēng)為“衛星的衛星”，可為中低軌道衛星、飛船等航天器提供數據中繼和測控服務(wù)，提高各類(lèi)衛星使用效益和應急能力，能使資源衛星、環(huán)境衛星等數據實(shí)時(shí)下傳。一顆中繼衛星可以連續跟蹤目標飛行器50多分鐘，實(shí)現約40%的連續測控通信覆蓋。依托中繼衛星及相關(guān)地面系統的支持，可提供遙測遙控、語(yǔ)音、圖像及其他數據傳輸業(yè)務(wù)，監控追蹤“天宮一號”的各項活動(dòng)，保證其在軌正常運行。
要想實(shí)現“天宮一號”與神舟飛船在太空的成功交會(huì )，必須進(jìn)行精準的測試與定位。中繼衛星離地球約36000公里，而“天宮一號”要捕獲離它最遠40000多公里外的中繼衛星，難度非常大。因此，在“天宮一號”的外側，可以看到一個(gè)“鍋狀”的反射面天線(xiàn)，直徑約1米，那就是中繼天線(xiàn)。通過(guò)中繼天線(xiàn)和配套設備，“天宮一號”可以捕獲并跟蹤中繼衛星，在中繼衛星的可視弧段通過(guò)中繼專(zhuān)用信道向地面傳輸數據；同時(shí)，又可通過(guò)中繼信道接收地面上傳的數據。
要完成交會(huì )對接任務(wù)，“天宮一號”測控與通信分系統還增加了空空通信和相對測量設備。在交會(huì )對接過(guò)程中，當神舟飛船與“天宮一號”相距約100公里時(shí)，建立空空通信鏈路，同時(shí)開(kāi)始相對測量�！疤鞂m一號”把數據進(jìn)行處理后發(fā)送到飛船，配合飛船完成自動(dòng)交會(huì )對接。與此同時(shí)，飛船上的空空通信設備與遙控設備建立接口，向“天宮一號”目標飛行器傳送指令。這樣就在太空中搭起了一座空中“橋梁”，確保交會(huì )對接任務(wù)能夠順利完成。
