今天是太空与您相伴的【第1431期】
3月23日下午，“天宫课堂”第二课顺利开课。三位“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站在轨演示了多项实验，并通过视频通话形式与地面课堂的师生进行实时互动交流。
大家可能经常在航天新闻中看到各个地面指控大厅的屏幕上，有一处被标记为“天链”的字样。而这个标就代表着“天链”系列中继卫星系统正在与航天器进行数据的双向传输。在“天宫课堂”上看见这个标，就代表着它在为精彩的“太空”授课默默地提供着数据中继保障。
那“天链”是什么？它能发挥什么作用？让我们从头说起！
空间站上的数据要传输到地面，就要建立一条通信链路。而我们的“天宫”位于距地面400公里左右的近地轨道上，绕地球一圈的时间大概是90多分钟。这90分钟里，一个地面站只有2%-3%左右的时间能够观测到它并和它对话。
▲杨利伟与家人通话
2003年神舟五号进入太空时，航天员杨利伟曾数次与地面进行通话，但每一次都有着很严格的时间窗口限制。10月15日19点58分，杨利伟与家人进行了通话。这通饱含着担忧与不舍的天地通话，由于技术限制，仅仅持续了4分50秒。
如果想实现更长时间的通话，那就要使用许多不同位置的观测站、探测船。而且，随着飞船运行位置的变化，还需要这些地面站不断地进行动态捕获，操作起来也会消耗大量的人力物力。
为了改变这种现状，中继卫星应运而生。北京空间信息传输中心总工程师单长胜向记者介绍，与一般的中低轨卫星不同，中继卫星在距离赤道上空3万多公里的地球静止轨道上运行。这个轨道的运行周期与地球自转周期相等，对地面观测者来说，就像是一座固定的“烽火台”。而且，与地面测控站相比，中继卫星“站得更高”，自然“看得更远”，一颗卫星能覆盖约40%的地球面积，仅需要三颗便可实现全球覆盖，有效解决航天器与地面、航天器与航天器之间的数据传输问题。
▲2008年4月25日23时35分，大陆首颗数据中继卫星“天链一号01星”在西昌卫星发射中心西昌发射场成功发射。新华社记者 李刚 摄
2008年，中国自己的中继卫星工程踏上了从无到有的漫漫征途，并有了一个直观的名字“天链”。而在地面操控“天链”的北京空间信息传输中心，也为自己起了一个浪漫的代号“天路”，正是他们搭建起了天与地之间的高速通信链路。
同年9月27日，航天员翟志刚的那句“我已出舱，感觉良好！”从遥远太空中的神舟七号舱外传回地面，这是“天链”系列中继卫星系统在载人航天任务中的“首秀”。
记者了解到，在神舟七号任务中，“天链”中继卫星系统完整准确、高质量地接收和记录了神舟七号飞行过程中7个圈次、近200分钟的数据，交出了一份完美的答卷。从那以后，中继卫星系统在见证大陆载人航天事业发展的同时，也在不断优化提升，为航天任务提供越来越高质量的服务。
▲3颗天链卫星组网运行，正式实现了对中、低轨航天器近100%的轨道覆盖率
2011年7月11日，天链一号02星发射升空，标志着大陆中继卫星系统建设迈入了多星组网运行阶段；2012年7月25日，天链一号03星发射升空。至此3颗天链卫星组网运行，正式实现了对中、低轨航天器近100%的轨道覆盖率，也使大陆成为世界上第二个拥有对中、低轨航天器具备全球覆盖能力的中继卫星系统的国家。
▲神舟十号载人飞行任务中航天员王亚平进行太空授课
2013年，第一代天链卫星完成三星组网后，首次保障习近平总书记与神舟十号航天员进行天地通话。也成功保障了航天员王亚平长达51分钟的首次太空授课。
▲航天员首次天地同步收看新闻联播
到了2016年11月的神舟十一号任务时，航天员景海鹏和陈冬在天宫二号实验舱内与地面同步收看《新闻联播》，这已经成为33天飞行期里每天都可以进行的常规活动。此外在天宫二号与神舟十一号载人飞行任务中，“天链一号”卫星还为自动交会对接、手控交会对接、飞船撤离、返回及搜救回收提供了全过程天基测控服务。
▲天和核心舱
正是因为有这项更加成熟的通信保障技术，天地通话的画面和声音都更加清晰、更加顺畅了。2021年4月29日发射的空间站天和核心舱配置了多路高清摄像机和话音处理器，不仅能全方位、多角度地拍摄太空美景、展现空间站状态，还能保障航天员实现与地面的双向高清视频通话，相应的，也对数据传输速率提出了更高要求。
当然，这不是问题。在2021年的神舟十二号任务中，大陆自主研制的第二代中继卫星“天链二号”01星，首次亮相载人航天任务。
▲2021年6月23日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平来到北京航天飞行控制中心，同正在天和核心舱执行任务的神舟十二号航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波亲切通话。新华社记者鞠鹏（左图）、岳月伟（右图）摄（拼版照片）
工程师秦铭晨告诉记者，二代中继卫星系统具备更高速率的传输速度、更强能力的多目标支持，太空数据从被地面站接收、传给北京航天飞行控制中心，到根据不同标识自动分发，信号的奔走距离近10万公里，再加上处理和接收所用的时间，时延仅为秒级。“天路”虽然繁忙，但并不拥堵。
▲北京空间信息传输中心科技工作者
可以说天链卫星精准稳定的通讯保障，为人们搭起了一条条天地往返的“信息天路”，也为一代又一代中国航天员“保驾护航”使吟唱千百年的“天涯若比邻”成为现实！不管是此时此刻还是未来，“天链”中继卫星系统都将会更好地为这些航天器提供高速、广域、稳定的天基测控和数据中继服务，一张通天盖地的天路信息网正在向更远更广处延伸。