中國天宮授課意外曝光一種軍事能力

　　中國第二位女航天員王亞平6月20日在“天宮一號”上授課，既向中小學生普及太空知識，又提升了民眾的自信心和自豪感。不過在軍事專家看來，民眾眼中的授課卻能夠實實在在帶給外界尤其是中國潛在對手以強烈震撼。

　　6月20日上午10時05分至55分，神十航天員王亞平在天宮一號上進行中國首次太空授課。此次太空授課主要面向中小學生，講授失重條件下的物體運動特點、以及液體表面張力作用等內容。有分析稱，此次王亞平太空授課是對中國空間技術應用的科普，引導教育向“應用性”、“創新型”改變，建設創新、科技型強國，繼而為中國航天事業培養未來接班人。

　 6月20日，中國進行了首次太空授課，時長近一小時。長時間的穩定天地視頻傳輸，全靠在天空的3顆天鏈衛星以及地面測控站。這是中國版TDRSS（衛星監測與中繼系統）的首次展示。

天宮一號與神舟10號的組合體每秒飛行7.9公里，40分鐘不間斷太空授課，展示中國軍事航天衛星跟蹤與數據中繼傳輸系統強大能力。40分鐘，飛船正好跨越半個地球，相當於一枚洲際導彈從中國發射到美國，全程控制。 

　　儘管太空授課看似是很簡單的一項任務，但在軍事觀察者眼中，這需要強大的航天測控能力在背後進行支持，特別是數據中繼衛星的支持。

　  據了解，神舟天宮組合體運行在距離地面大約340公里的高度，屬於近地軌道航天器，繞地球運行一圈的時間約為90分鐘。

　　由於受地球曲率影響，地面或海面單個測控站對340公里高度的神舟天宮組合體的測控、通訊範圍很小。如果要保持不間斷的通聯，理論上需要布設100多個站點均勻分布在地表，這在經濟上、政治上都是不可能完成。

　　而中國此次太空授課的時長達50分鐘，從上課開始到結束，這期間神舟天宮組合體已經圍繞地球飛行了半圈多，依靠地面測控站進行不間斷視頻直播的話，最理想情況也需要10多個測控站，但中國的地面測控體系現在也缺乏這個條件。

　　TDRSS是跟蹤和數據中繼衛星系統 【tracking and data relay satellite】的縮寫，指的是轉發地球站對中、低軌道航天器的跟蹤、遙控信息和轉發航天器發回地面的數據的通信衛星。所以中繼衛星又被譽為“衛星的衛星”

　　在沒有數據中繼衛星之前，衛星數據要傳輸到地面，就要建立眾多的地面測控站，要實現不間斷傳輸，理論上需要在地球表面不同位置建立100個以上的測控站。這是任何國家都難以做到的。
 

　　據公開資料顯示，冷戰期間美蘇兩個航天強國遇到同樣的問題，他們依靠其強大經濟實力、以及政治影響力，在全球多個國家建立了地面測控站，建造了大量測控船及飛機，但也無法實現對低軌航天器的無間斷測控。直至1983年，美國人開始將目光投向太空，他們發射了運行在靜止軌道上的數據中繼衛星。低軌航天器先將數據上傳至中繼衛星，中繼衛星再將數據傳回至地面，即一個“星-星-地”的通訊流程。

　  中繼衛星運行36,000公里高度的靜止軌道上，分布均勻的3顆衛星即可以基本實現對200-1,200公里高度航天器運行軌道的全覆蓋。相較地面、海上測控站點，數據中繼衛星具有覆蓋面積廣、實時性高、經濟性好等優點。

　　中國則分別在2008年和2011年發射了“天鏈一號”數據中繼衛星的01、02星，天鏈一號03星在2012年7月25日發射成功，由此建立第一代數據中繼衛星系統。在央視對神十發射的直播中，屏幕右上角有時會出現“天鏈”字眼，這是表示當時的視頻信號來自“天鏈一號”數據中繼衛星的轉發。而“濱海”、“南亞”、“喀什”和“遠望”等字眼則分別表示東非肯尼亞的馬林迪測控站、南亞巴基斯坦的卡拉奇測控站、中國新疆的喀什測控站和海上的遠望系列測控船。

　　為了解決這個問題，美國人在60年代就提出了中繼衛星的概念，將中繼站放到太空。1983年發射了第一顆跟蹤與數據中繼衛星TDRS-1，開創了天基測控新時代，90年代建立起第一個TDRSS系統。而我國在此次神十中使用的天鏈系統，就是中國的首個TDRSS

　　在央視對神十發射的直播中，屏幕右上角有時會出現"天鏈"字眼，這是表示當時的視頻信號來自"天鏈一號"數據中繼衛星的轉發。我國直至去年才實現3顆天鏈衛星的組網。
 

　　數據中繼衛星是個高價值應用裝備，但技術難度卻相當大。

　　美國在60年代即成功發射靜止軌道通信衛星，但在約20年後才擁有數據中繼衛星。中國則直至2012年才建立自己的數據中繼衛星系統。

　　與普通通信衛星相比，數據中繼衛星需要克服的第一個技術難題是對航天器的捕獲和跟蹤。中繼衛星運行高度是3,000公里，低軌航天器的高度僅為數百公里，距離非常遠；而視頻、高質量靜態圖像又需要高速數據傳輸，中繼衛星與低軌航天器之間需要採用增益高、波束極窄的Ku/Ka波段天線進行通訊。通訊距離遠、通訊波束窄，這就對跟蹤精度提出了極高要求，要達到0.06度。

　　所以，數據中繼衛星可以稱得上是當今技術含量最高的通訊衛星。中國在2012年完成第一代“天鏈一號”數據中繼衛星體系的建設，2013年進行“太空授課”實則是對自己航天測控實力的一次展示。

　　與普通通信衛星相比，數據中繼衛星需要克服的第一個技術難題是對航天器的捕獲和跟蹤。中繼衛星與航空體之間進行高速數據傳輸，對跟蹤精度有極高要求，要達到0.06度左右。
 

　　更為重要的是，天鏈一號的作用並不僅限於為神舟、天宮服務，它還可以為中低軌道的各類民用遙感衛星、軍用偵察衛星提供測控、數據中繼服務，對國民經濟、國防建設均有巨大的促進作用。

　  因而，在每秒7.9公里運行天宮裡，王亞平長達40分鐘不間斷太空授課，展示中國軍事航天TDRSS（衛星跟蹤與數據中繼傳輸）系統強大能力。40分鐘內，天宮飛船正好跨越半個地球，相當於一枚洲際導彈從中國發射到美國，全程控制。

　　同時，中繼衛星對軍事航天的最實際效益，是可以組成實時衛星偵察系統。數字圖像傳輸型偵察衛星，多處於二三百公里的低軌道，它不使用膠片，而是用CCD掃瞄成像型遙感器攝製場景圖像，並轉換成電信號，可經處於靜止軌道的數據中繼衛星傳輸，再由中繼衛星轉發至地面控制站，可實現不間斷的實時偵察；再加上這種數字圖像傳輸型衛星地面分辨率已達到回收膠捲型衛星的分辨率，也就是說，解放軍就可以通過實時衛星偵察系統偵察遠離本土的熱點地區，譬如美國總統是否真在某個地方出現。