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美国中继卫星:军民齐头并进

来源:科技质量处发布时间:2017-08-10阅读次数:

美国用挑战者号航天飞机发射了世界上第1颗军民两用跟踪与数据中继卫星——跟踪与数据中继卫星1号,开创了中继卫星时代。 
  1983年4月4日,美国用挑战者号航天飞机发射了世界上第1颗军民两用跟踪与数据中继卫星——跟踪与数据中继卫星1号,开创了中继卫星时代。 
  从1983年至1995年,美国相继把6颗第一代跟踪与数据中继卫星送入轨道,这几颗卫星组成星座,并与白沙地面站组网开始正式运行。该卫星星座平均工作时间超过12年,先后为12种美国的中、低轨道航天器提供了服务,平均利用率超过99%。为保证系统的工作能力,美国还建立了完善的地面支持系统,已建立的2个白沙站可同时处理6颗用户航天器的业务,而且处理业务的时间保证率从原来的99%提高到99.9999%。该系统年投入的运行费用约为6500万美元,经济效益非常可观,仅军用中、低轨道航天器使用该系统每年就付费达1亿美元。而且,美国用该星座不但取代了在全球设置的14个测控站,而且对中低轨道内的所有航天器的轨道覆盖能力由过去地球测控站的15%提高到85%,处理信息的能力提高了6倍多。同时,每年还节省维修和操作这些地球测控站的费用达3亿美元。 
  为了避免来自商用通信卫星的干扰,并提高中继能力和较高的数据率,满足用户航天器日益增加的要求,20世纪90年代中期,美国决定研制第二代跟踪与数据中继卫星,即在第一代卫星S/Ku波段的基础上,增加了Ka波段,并扩大S波段容量。 
  2000年6月30日,美国成功地发射了首颗第二代跟踪与数据中继卫星——跟踪与数据中继卫星8号。2002年3月8日和12月5日,美国又先后成功发射了第2颗、第3颗第二代跟踪与数据中继卫星,即跟踪与数据中继卫星9号、10号。这3颗卫星分别定点在西经170°、西经100°和西经40°,对约200千米高的用户航天器实现了100%轨道覆盖率。这3颗新一代卫星在进入工作位置以后,数据中继能力成倍地增加,为国际空间站、航天飞机和近地轨道空间研究试验提供连续的高带宽的天地通信能力。它们的功能远高于第一代“跟踪与数据中继卫星”,能提供带宽更宽、调频更灵活的空间数据和图像的中继,同时通过Ka波段与日本和欧洲的航天器相兼容。其Ka波段不仅数据传输速率高(8×108比特/秒),同时不易受日益增长的无线电信号的干扰。第二代跟踪与数据中继卫星能同时中继来自多达18颗用户航天器的数据,而第一代中继卫星的这一能力为14颗。如果有第2个用户在主目标区的波束之内,第二代中继卫星上的2部4.6米单址天线每部实际上可同时中继2颗航天器的数据。 
  虽然,美国跟踪与数据中继卫星是军民两用的,但是,美军为了更加安全、通畅和可靠,还打造了军用跟踪与数据中继卫星——“卫星数据系统”(SDS),主要为锁眼12号光电成像侦察卫星和其它电子侦察卫星等提供双向中继信息,同时也为处在地球极区的美国战略核力量提供中继服务。“卫星数据系统”也发展了两代,但它们采用类似于苏联/俄罗斯“闪电”卫星的大椭圆轨道,倾角57°,卫星远地点在西伯利亚上空,因此能对地球两极以及高纬度地区提供良好的波束覆盖,弥补了处在地球静止轨道的数据中继卫星的不足。据有关资料报道,仅在1976年6月2日~1996年7月2日,美军就发射了8颗“卫星数据系统”卫星。

来源:中国公众科技网