中继卫星是一种结构复杂的大型通信卫星,其显著的特征就是天线,第一张图显示的是tdrs-i发射状态下的外形。两个直径4.9米的s/ku/ka单址天线(增加了ka频段馈源、但不能与ku频段同时使用,其返向数据传输率最高达800mb/s),由复合材料制成,无骨架弹性网面,发射时天线两边收拢,定点后释放弹回,成抛物面形状,较第一代伞状结构简单。
根据我国中继卫星论证方案,第一代ctdrs空间段将由一颗卫星组成——tl-1,卫星兼顾试验和试用。利用dfh-3a平台,星间通信链路采用一副s/ka双馈源抛物面天线,ssa(s波段单址)链路中继测控信号,星地高速数传采使用 ka频段。卫星天线指向、星间链路的捕获和跟踪,采用星上自闭环跟踪兼有星地大回路捕获跟踪的方案。
第二代ctdrs计划采用东方红四号卫星平台,星上安装有2副s/ka双馈源单址天线,s波段相控阵多址天线和激光通信单元等。
天链一代就一颗,覆盖率50%,应该是东三a平台,二代是双颗,覆盖率85%,东四平台。第三张图
1983年4月4日,nasa第一颗tdrs的发射,象征着天基测控网时代的开端(不过事实上早在1976年,国家勘测局nro就开始了sds“卫星数据系统”军用中继卫星的发射),至1995年7月13日发射tdrs-f7止(其中第二颗卫星由于挑战者事故而损失),完成了第一代tdrss的建设。从 80年代中期起nasa就围绕着下一代tdrss进行一系列研究工作,有两种方案:一种是采用先进的第二代中继卫星——tdas(跟踪与数据采集卫星),其返向链路拟利用w波段、激光波段,数据传输率高达1gb/s。第二种方案atdrs(高级跟踪与数据中继卫星),由于经费等因素,最终nasa采用 atdrss系统作为过渡,最初计划发射9颗,后改为3颗。1995年2月招标研制新的tdrs卫星,休斯公司以4.816亿美元中标,制造三颗卫星即: tdrs-i、h、j,分别于2000年6月30日、2002年3月8日、2002年12月4日发射入轨。卫星采用了hs-601系列卫星平台(大家熟悉的长二捆发射的澳星,就是该系列的卫星)。卫星本体的规格参数:尺寸 :68.10ft x 43.5ft (太阳能帆板展开长21m,天线展开13m);发射状态下宽3.4m,高8.4米。设计使用寿命 - 11 年;卫星寿命为15年(燃料耗尽)。功率(寿命末期) - 2042 w。重量(kg)- 3180kg(发射时);1777kg(在轨初始)。姿态控制 - 三轴姿控。星上燃料(发射) - 3,675 lbs; 308 lbs (geo) 。发射载具 - atlas iia 发射至120nmi x 13002 nmi 同步转移轨道。中国航天2002年第1期 跟踪与数据中继卫星系统的发展 □ 魏晨曦 ...... 2.第二代系统 根据中低轨道航天器,特别是当时自由号空间站发展的需要,美国航宇局计划发展新一代系统,称为“高级跟踪与数据中继卫星”。2000年6月30日,一枚宇宙神2a火箭在卡纳维拉尔角成功地发射了数据中继卫星tdrs-h。该卫星是由休斯公司制造的3颗卫星(tdrs-h,i和j)中的第一颗。这3颗卫星将用来补充和增强现有tdrs系统的功能,并将提供带宽更宽、调频更灵活的空间数据和图像的中继。现有的tdrs已经为航天飞机和其它在轨航天器提供了近20年的通信服务。tdrs系统将作为美国空间通信的枢纽。第二代tdrs卫星将具有数据传输和为地面和空间提供近似连续的通信联系的双重能力。这种新卫星将增加tdrs卫星系列ka波段通信能力,其数据传输速率可达800mb/s,并使之不受日益增强的无线电信号的影响。同时s波段的相控阵天线可以一次接收5个航天器的信号,并同时向1个航天器传输数据。tdrs卫星具有国际兼容性,可通过ka波段与日本和欧空局的中继卫星相兼容,以便在紧急情况下相互支持。美国航宇局计划分别在2002年9月和2003年3月发射tdrs-i和tdrs-j卫星。 为保证上述工作能力,美国还建立了完善的地面支持系统。第一个白沙站配置了3副18.3m的天线,用于向tdrs馈送数据;一副6m s频段天线,用于紧急情况下的遥测信号接收和遥控指令发射;1副4.5m ku频段天线和1副3m s频段天线用于用户航天器的模拟。第二个白沙站于1995年春投入使用,将为美国航宇局的天基网用户提供高可用性指令和控制能力及更高级的服务。tdrs 系统这一天基网将是国际空间站和其它用户航天器及其地面支持部分的主要通信关口。 3.第一、二代tdrs卫星所能提供的跟踪与数据中继能力比较(见表) 从表中可以看出,第二代卫星的s、ku、ka频段单址能力没有变化,而多址能力,返回与前向链路则分别提高了60倍和30倍。第四张图