太空直播授課意味著什么？

近日，中國女航天員王亞平，在太空中進行了一場別開生面的公開課。通過實驗和講解，讓身在地球的人們了解到太空中的各種物理現象和相關知識。有趣的是，在這場長達40分鐘的太空直播過程中，畫面里全程顯示出“天鏈”的字眼。

那么，天鏈到底是什么東西？

天鏈有什么用？

天鏈系統是由3顆衛星組成的一套中繼衛星網絡。有媒體報道稱，中繼衛星是用來中繼地面和天空之間的通訊聯系。實際上，中繼衛星的主要功能并非是這個，那是普通通訊衛星所要解決的問題。中繼衛星是用于解決太空中衛星或者空間站之間的通訊的，同時還具備跟蹤中低軌道衛星運行軌跡的能力。

以這次太空直播授課為例，在王亞平講課的過程中，空間站也在高速運動（每秒7.9公里）。在40分鐘的講解過程中，王亞平已經繞了地球將近半圈。在中國的地面觀測站已經無法與之取得聯系，因為王亞平已經在地球的另外一邊。此時，就需要一個通訊中繼站去繼續傳播視頻信號。這個通訊中繼站，要不就在王亞平正下方的地球上，要不就在王亞平的上方。

天鏈衛星就是在王亞平上方的那個通訊中繼站。天鏈衛星獲得數據之后，再將其回傳到地面的觀測平臺。這就是為何在直播畫面中經常切換出“遠望”、“西昌”的字眼。實際上，這代表了接受天鏈信號的地面站信息。

中繼衛星先進嗎？

在太空授課完成之后，網絡上流行一種說法，認為這顯示出中國極為強大的太空技術水平和戰略威懾力。談到天鏈衛星的技術時，一些評論員盛贊其測角精度達到了0.06度，加工精度達到了誤差只有0.1毫米。顯然，此類評論低估了航天技術的發展水平。

就以0.06度這個測角精度來說，僅僅為1個密位的測量精度。這是什么概念呢？現代步兵狙擊步槍的精度已經達到了0.016度，也就是1個角分的精度。如果僅有1個密位的水平，衛星的測角精度是談不上高的。

另外，在大航海時代，船舶已經廣泛應用天體測量儀器六分儀。這種儀器主要是為了在沒有衛星定位的年代，通過測量自身和太空中星體的位置來進行定位的一種儀器，現在仍然是航海中常見的輔助定位器材。

一臺普通的六分儀的測角精度達到多少呢？1個角秒，也就是1個角分的60分之一，即便是大航海時代的六分儀也能達到一個角分。顯然，一個密位的測角精度根本談不上“極高”，甚至連高都算不上。

至于加工精度誤差達到0.1毫米，更是一個非常可笑的數字。從工藝的角度來說，0.1毫米的加工精度僅僅相當于1絲米，很多熟手技工用手都能加工出精度達到1絲米的零件。目前，航天工藝對精度的要求已經達到了納米級別（1絲米的10萬分之一），絲米級別的精度連及格線都算不上。

還有一些評論認為，天鏈衛星是一種靜止軌道衛星，高度達到35000公里以上。進入這么高的軌道，需要很強的技術水平。實際果真如此嗎？

中國的第一顆靜止軌道通訊衛星是在1984年4月8日發射的，命名為“東方紅二號”。也就是說，早在30年前，中國就已經掌握了發射衛星進入靜止軌道的技術。發射靜止軌道衛星，連填補國內空白都算不上。

當然，技術上的創新并非沒有，中繼衛星確實解決了衛星之間通訊的問題。同時，由于靜止軌道處于外太空，衛星在這個高度可能遭遇到的宇宙輻射和各種電磁波非常復雜，必須有較強的抗干擾能力和通訊保護。由于天鏈衛星還承擔了觀測低軌道衛星的工作，因此具備了一定的太空偵察能力。

然而，這些技術基本屬于成熟技術，與中國的其他航天成就相比并不突出。

中繼衛星好在哪里？

既然在技術上天鏈談不上先進，那么為何中繼衛星會如此重要呢？

現在全球僅有中國和美國具備完整的太空中繼衛星網（6顆）。也就是說，在軌道的至少有3顆衛星，每顆可以覆蓋120度的平面角，這樣才能進行全天全時無縫衛星間通訊。俄羅斯也有至少兩顆在軌道，高峰期曾經有4顆，但是其衛星壽命較短，因此堪用的應該僅有兩顆。歐洲和日本也有中繼衛星，但是不足以組成全球中繼網絡。

中繼衛星又有“衛星的衛星”之稱，實際上是一種服務于衛星、太空船或空間站之間通訊的特殊衛星。也就是說，一個國家如果沒有足夠多的衛星，或者沒有空間站的話，根本沒必要制造和發射這種衛星。

事實上，美國直到上世紀80年代才開始發射中繼衛星。三十多年過去了，中繼衛星的總數也僅有兩代共計9顆衛星，全球所有中繼衛星的數量加起來僅有20-25顆。而與之功能類似的通訊衛星全球達到300顆以上，僅美國就有上百顆通訊衛星。兩者數量相差懸殊是必然的，現在衛星和空間站等航天器之間的通訊總量很低，根本不需要太多中繼衛星就能滿足需求。

通訊衛星則主要服務于地面點對點的通訊或者點對面的廣播。如果數量太少，則無法滿足日益增加的商業需求。如果太空間通訊量增加，甚至開始星際探索，那么中繼衛星的數量必然也會增加。

由此可見，只有真正的航天大國才需要這種用于太空中通訊的中繼衛星。普通的航天活動，由于沒有太多的太空通訊中繼需求，完全沒有必要發射這種衛星。從這點來看，天鏈系統實際上是中國邁入航天大國俱樂部的象征，系統本身的技術和戰略價值并沒有坊間說的那么大。天鏈只是中國航天發展歷史上必須翻開的一頁，值得自豪。

各國中繼衛星

美國 反導武器發展的幕后功臣

美軍的照相偵察衛星“鎖眼”衛星系列，其型號為K H-11、 K H-12。它們是當今世界比較先進的照相偵察衛星。在幾場局部戰爭，特別是在海灣戰爭和科索沃戰爭中，它們大出風頭，為美軍提供了極為精準的實時情報。“鎖眼”系列具有超強的夜視、變軌、情報獲取、處理以及高分辨率的特點。中繼衛星能夠為鎖眼提供雙向實時的數據中繼支持。

經過多年不懈努力，備受美國空軍推崇的天基紅外系統（SBIRS）在2011年正式投入使用。首顆為地球同步軌道衛星GEO-1紅外偵察衛星，主要用于偵察對美國本土構成威脅的彈道導彈發射，并且能夠給反導彈武器提供跟蹤支持。而這些都有賴于中繼衛星的服務支持。為了加強這方面的支持，美國還特意發射了用于極地上空的SDS軍用數據衛星。中繼衛星可謂美國反導武器發展的幕后功臣。

日本和歐洲 找回遠空無人飛船

日本和歐洲的中繼衛星走聯合發展之路。日本發射了兩枚實用型DRTS中繼衛星，而歐洲則采用EDRSS中繼衛星。這兩套系統可以在S波段進行雙向數據中繼。也就是說，日歐的中繼衛星可以同時服務于各自的衛星，或者其他航天器。日本的遠空無人飛船“隼鳥”號在與地面失去聯系的過程中，中繼衛星起到了很大的作用。最終，“隼鳥”號重新獲得控制，DRTS和歐洲的EDRSS功不可沒。

俄羅斯 提供實時全球圖像信息

俄羅斯的POTOK軍用中繼衛星系統，主要服務于其偵察衛星系統Araks，能夠提供實時的全球圖像信息。早在冷戰時期，為了對抗美軍的航母戰斗群，蘇聯就研發了一套專門的海洋監視衛星系統。該系統的特別之處，在于除了常規衛星之外，還有核動力衛星。而這些也都依賴于軍用中繼衛星的數據支持。