我國火箭測控領域取得重大突破！中低軌飛行遙測全程無盲區
點擊： 作者：航天科技一院 來源：中國運載火箭技術研究院 微信號 發布時間:2021-01-23 13:25:27
▲長征八號遙一運載火箭點火升空
2020年12月22日，長征八號遙一運載火箭成功發射，火箭院總體設計部研制的“Ka頻段高碼率天基測控系統”參加飛行試驗，首次實現了運載火箭飛行任務全程高速數據傳輸。作為火箭新一代測量系統“高速化”特征的關鍵技術，該系統的成功應用，標志著我國火箭測控領域取得的重大突破，我國火箭具備了高碼率全程天基測控能力，中低軌飛行測控將再無盲區。
聽起來很厲害的樣子……
但這到底是個啥
好吧，要搞清楚厲害在哪？就要先給大家解釋下什么是測控盲區。在生活中，我們用手機，在沒有“基站網”的地方，就會沒有信號。同理，火箭飛行過程中，也是通過相應的“基站網”隔空向大家匯報自己的姿態及軌道信息。在盲區內，火箭將暫時與地面完全失去信號聯系。大家在看火箭發射直播時，有時候會突然黑屏一段時間，這時，火箭就正在穿越測控盲區。
受諸多條件限制，一個國家的“基站網”不可能覆蓋全球，僅靠有限的地面和海洋測控滿足不了所有的航天測控需求。
怎么辦？往下看！
爭相研制
——高頻天基測控技術
為彌補陸地和海洋測控點無力觸及的測控盲區，就有了天基測控。
所謂天基測控，就是通過天基中繼衛星向地面技術人員傳輸火箭飛行過程的實時遙測數據，對飛行中的火箭進行全程實時測控，相當于將手機基站建在了三萬六千公里的同步軌道。而相比傳統S頻段天基測控，更高效的Ka頻段天基測控技術成為世界航天強國爭相研制的新領域。
質的飛躍
——“Ka頻段高碼率天基測控系統”
2012年，我國跟蹤與數據中繼衛星“天鏈”系統全面建成，實現了中低軌道全軌道覆蓋。同年，火箭院加大箭上數據傳輸系統研發力度，研制團隊短短幾年時間，突破了快速散熱、窄波段跟蹤、高性能天線列陣等一系列技術難題，實現了我國天基測控技術S頻段至Ka頻段的重大跨越。
▲安裝在長征八號遙一運載火箭上的“Ka頻段高碼率天基測控系統”產品
火箭院總體設計部1室副主任宋銳比喻說，這兩個頻段就像寬度為2米和20米的火車：
S頻段：
存在帶寬較窄，數據傳輸速率較低等缺點，無法滿足火箭全部數據回傳需求。
Ka頻段：
頻率在20G赫茲以上，數據傳輸速率可以達到每秒上百兆，是航天測控技術的重大跨越，也是火箭研制能力提升的重要標志。
Ka頻段明顯可以裝得更多，獲取的火箭數據更多，是傳統S頻段天基測控數據傳輸能力的幾十倍甚至上百倍，并且波束寬度能夠滿足火箭飛行中動態跟蹤需求，也因此成為高碼率天基測控的最佳選擇。
▲產品效果圖
本次在長征八號遙一運載火箭成功應用“Ka頻段高碼率天基測控系統”測控全程，數據可全部獲取且遙測覆蓋率達100%，測控手段實現了質的飛躍，我國火箭天基測控技術一舉進入國際領先行列。
“天鏈”系統目前的全部衛星，都是由火箭院抓總研制的“金牌火箭”長征三號甲系列送入太空的。
▲2012年7月25日23時43分，長征三號丙運載火箭將“天鏈一號03星”順利發射升空，標志著中國第一代中繼衛星系統正式建成。
告別“檔期”
——軌道設計更靈活
一直以來，設計師在為火箭設計飛行軌道時，要根據地面遙測網點、海上測量船的覆蓋范圍設計軌道；發射窗口的選擇受海上測量船“檔期”影響，也會有一定程度的限制。
“Ka頻段高碼率天基測控系統”的成功應用，將在不久的將來改變這一局面。隨著天基測控技術的不斷進步，我國火箭軌道設計和發射窗口的選擇將不斷掙脫地面測控保障的束縛，數據傳輸將逐步過渡到天基測控為主、地基+海基測控為輔的階段，中低軌道火箭發射軌道設計和窗口選擇將會更靈活，火箭軌道設計、發射時間的選擇不再受地面測控保障時間和空間的限制。
▲“Ka頻段高碼率天基測控系統”產品圖
屆時，測量船出船次數和地面站使用率將會相應減少，能夠大幅縮減火箭發射成本，面對競爭日益激烈的商業航天發射，將極大提升火箭在市場上的競爭力。
未來可期
——測控技術邁向新征程
面向重型運載、可重復使用等任務需求，以“集成化、網絡化、無纜化、高速化、智能化”為主要特征的新一代測量系統研制工作正有序推進，“Ka頻段高碼率天基測控系統”作為排頭兵，已經率先走入工程應用階段。
“Ka頻段高碼率天基測控系統” 在長征八號遙一運載火箭成功應用只是一個起點。后續，更高碼率的天基測控系統將扛起我國中低軌道遙測數據傳輸的大旗。當前我國大火箭的10兆級、重型運載火箭的50兆級箭上“高碼率天基測控系統”正在研發中；采用多天線切換和多星切換策略，還能實現多軌道需求的全程高碼率天基測控；采用天基前向鏈路功能，還可以實現飛行過程中的實時數據加載。這些技術升級將進一步推動我國天基測控和火箭研發再上新臺階。
文稿：王海露
圖片：宋銳 宮長輝
作者：航天科技一院 來源： 中國運載火箭技術研究院
責任編輯：向太陽
特別申明：
1、本文只代表作者個人觀點，不代表本站觀點，僅供大家學習參考；
2、本站屬于非營利性網站，如涉及版權和名譽問題，請及時與本站聯系，我們將及時做相應處理；
3、歡迎各位網友光臨閱覽，文明上網，依法守規，IP可查。
內容 相關信息
詭異！美軍部署新型衛星干擾器后，我國成熟火箭連續2次發射失敗！
2020-04-20方艙護士向國家要男朋友？安排！火箭軍武警消防小哥哥都來報名了！
2020-03-05李光滿丨火箭和蘋果支持香港暴徒引怒中國人：你不能吃中國的還罵中國！
2019-10-08? 昆侖專題 ?
? 高端精神 ?
? 新征程 新任務 新前景 ?
? 習近平治國理政 理論與實踐 ?
? 我為中國夢獻一策 ?
? 國資國企改革 ?
? 雄安新區建設 ?
? 黨要管黨 從嚴治黨 ?
熱點排行
建言點贊
圖片新聞
