跟蹤與數據中繼衛星系統,是為中、低軌道的航天器與航天器之間、航天器與地面站之間,提供數據中繼、連續跟蹤與軌適測控服務的系統。這是20世紀航天測控通信技術的重大突破。
在天鏈中繼衛星投入使用前,我國一直依托陸基測控站和遠望系列遠洋測量船,來支撐衛星、飛船和探測器的發射測控與在軌通信任務。然而,由于受地球曲率的影響,地面和海上測控對中低軌道航天器的軌道覆蓋范圍非常有限。
2003年,航天英雄楊利偉搭乘神舟五號載人飛船升空,其間曾數次進行天地通話,但每次都有嚴格的時間窗口限制。當時天地通話帶寬也很低,楊利偉只能聽到地面的聲音,看不到畫面;地面人員看到楊利偉的畫質也不是很清晰,而且時常“卡殼”。
2008年4月25日,天鏈一號01星在西昌衛星發射中心成功發射,意味著我國中低軌航天器開始擁有天上的數據“中轉站”。天鏈一號01星發射后,神舟七號飛船的測控覆蓋率從18%提高到了50%。
2011年和2012年,隨著天鏈一號02星、03星先后成功發射,實現三星在軌組網工作,我國成為繼美國之后第二個擁有全球覆蓋能力中繼衛星系統的國家。2016年12月,我國發射天鏈一號04星接替了超期服役的01星。
隨著我國空間基礎建設快速發展,各類空間活動頻繁開展,對于中繼衛星系統服務的需求與日俱增。為此,2010年我國啟動了第二代數據中繼衛星系統的研制,于2019年3月成功發射天鏈二號01星。
天鏈二號01星基于東方紅四號平臺研制,除了充分繼承一代中繼衛星的技術基礎,在服務目標數量、傳輸速率方面有較大提升,具有服務目標更多、傳輸速率更高、覆蓋范圍更廣、設計壽命更長等特征。
相比天鏈一號,天鏈二號衛星的設計壽命由7年提升至12年;采用了更加先進的有效載荷技術,配置有多副新型天線,傳輸速率增加了一倍。
在兼容天鏈一號衛星工作頻率的同時,天鏈二號擴展了工作頻率的帶寬和轉發器的通道數量,不僅提升了服務用戶目標數量,還能適應不同用戶目標的各類數據傳輸要求,服務覆蓋的范圍也有極大提升。
此外,天鏈二號01星的自主工作能力更強,增加了多目標任務調度功能,可以自動接收多目標任務,并自主排序完成。
目前,“中繼衛星天團”已為各類遙感衛星提供過天基信息傳輸與測控服務,為長征系列運載火箭提供發射測控服務。我國神舟七號到神舟十二號載人飛船、天舟系列貨運飛船,均享受到天鏈中繼衛星系統提供的任務支持。
2013年,第一代天鏈衛星完成三星組網后,首次保障習近平總書記與神舟十號航天員進行天地通話,也使航天員王亞平的首次太空授課成功實現。
而2021年6月23日,習近平總書記與神舟十二號航天員之間開展的流暢、清晰、高質量的天地通話,是對“中繼衛星天團”聯手保障能力的又一次完美檢閱。