低轨航天器中继测控终端固定宽波束天线覆盖研究

数据中继卫星运行在地球静止轨道,可作为低轨航天器在地面站视距外测控通信的数据中继接力。针对中继小型测控终端的需求,文章设计了两种不同的固定安装的宽波束中继终端天线,一种为简单锥形波束,另一种为赋形的复杂环锥形波束。结合低轨航天器不同倾角的轨道特性和终端天线不同的方向图类型,应用STK卫星仿真软件进行了不同组合的链路仿真分析,给出了不同轨道倾角的航天器与中继卫星长时间建立链路的最优天线方向图及其设计特性。链路仿真的参数包括总的建立链路时间、建立链路的次数及建立链路的区域等,仿真结果对于低轨中继终端的应用具有重要的指导意义。     

载人航天器测控与通信分系统安全工作模式设计

从载人航天器测控与通信分系统链路资源出发,提出了基于地面S频段测控及导航信号接收链路全向覆盖,宽波束中继链路自主组阵,窄波束中继天线自主跟踪的测控与通信分系统安全工作模式,确保任何情况下测控通信链路都能够稳定建立,特别是在载人航天器出现异常掉电又恢复后,测控与通信分系统能够自动恢复高、低速天地链路,确保载人航天器安全工作.该模式设计经过地面测试验证和在轨飞行验证,既能够满足正常飞行时链路余量大于3 dB的要求,又有效减少了紧急情况下载人航天器对地面的依赖,取得了良好的在轨应用效果.     

中继终端:天基测控搭建太空“天路”

正神舟十一号飞船成功发射后,要确保与地面通信的实时畅通,就必须依靠中国航天科技集团公司五院西安分院研制的中继终端。通过与中继卫星天链一号实现"太空握手",中继终端成为天基测控的重要终端。中继终端的应用,使我国的天基测控通信得以成为现实,从而在太空中搭建了地面与卫星,卫星与飞船之间的"天路"。当神舟十一号飞船进入预定飞行轨道时,中继终端将计算出中继终端天线的指向数据。之后,中继终端中的转动设备将天线指向中继卫星天链一号,这样     

搭建空中“三尺讲台”——中国航天科技集团公司五院西安分院为航天员科普讲座搭建通道

如何建立天地间的信号传输和通信,实现对地面信号的测控与通信,在这其中,中国航天科技集团公司五院西安分院为神舟十号飞船承担研制的中继用户终端发挥了重要作用. 在此次神舟十号和天宫一号的载人交会对接任务过程中,神舟十号航天员面向青少年进行了科普讲座.     

临近空间飞行器采用引导式天基测控的探讨

近年来,已有多种临近空间飞行器利用中继卫星实现了天基测控通信,但由于采用预规划、预分配的模式,无法满足突发通信需求。针对此问题,文章提出了一种引导式天基测控应用设想,即采用宽波束链路传输飞行状态短信息引导建立窄波束高速数传链路,用于进行业务数据高速传输。该设想兼有宽波束链路覆盖范围大、窄波束链路数传能力强的优点。通过典型场景对其可行性和实时性进行分析,结果表明:具备宽、窄波束链路终端的临近空间飞行器,相比使用传统预规划、预分配的测控模式,能实现引导式全流程柔性控制,解决临近空间飞行器"随遇接入、按需服务"的天基测控需求,提高天基测控的应用效能。     

天基为主的空间站测控通信模式

空间站时代为测控(TT&C)通信系统带来保障时间更长、覆盖要求更高、数据传输能力更强、航天员在轨工作生活体验更好等新的挑战，结合中继卫星系统(TDRSS)、卫星导航系统等天基测控通信手段的能力特点，提出以天基手段为主的解决方案，采用多星多舱段接力模式，将航天员出舱等重大活动的测控通信覆盖率提升至接近100%，采用多星多目标工作模式，较好地保障各种交会对接模式，综合利用中继卫星S频段多址(SMA)链路连续业务、短报文业务和北斗短报文业务常态化保障空间站安全运行，应用天地一体网络化技术，为航天员在轨上网、天地通信和载荷实验数据传输提供优质服务。     

载人航天天基测控通信探析

梳理了国内外空间站天基测控通信应用的概况,针对近地载人航天对测控通信系统的高要求,分析提出中继卫星系统的发展建议,以及导航卫星和低轨卫星星座系统的特点优势。调整中继卫星轨位、增加中继激光链路、采用全景波束全时监控模式,以及导航卫星和低轨卫星星座作为必要补充等途径,可为载人航天测控通信提供更好的灵活性、可用性和效费比。为载人航天天基测控通信发展提供了参考依据。     

神舟-7载人飞船成功发射历程

2008年9月18日18时，在酒泉卫星发射中心火箭总装测试厂房中神舟-7飞船与长征-2F火箭开始对接，飞船加注完后扣罩，此后船罩组合体转到总装厂房与火箭对接，对接完后，逃逸火箭系统也已装好，22时，神舟-7船箭对接全部完成。9月19日，神舟-7配备饮用水、食品等舱载物品，并做好封舱的准备工作。9月20日13时30分，     

一种小型S波段无源相控阵天线及其在小卫星上的应用

为满足卫星平台小型化、低功耗、高集成度设计要求,提出一种新型的小型化S波段相控阵天线,用于卫星与中继星返向测控链路建立。通过优选体积小的四臂螺旋天线为天线阵元、对天线阵列规模和间距进行优化设计、优化天线波束区域划分、采用新型时延网络代替传统移相器、在单片集成芯片上实现复杂波控算法等多项关键技术,设计并实现了一个小型化、高增益、低功耗的无源相控阵天线。实测数据表明,该相控阵天线在波束覆盖范围内阵列增益可达7d Bi以上,天线阵列重量仅250g,在达到相同发射EIRP指标条件下,对整星功耗需求仅为采用传统中继发射天线时的40%。     

“神舟”飞船将从神舟-8开始批量生产

2008年9月26日，“神舟”飞船系统总设计师张柏楠称，从神舟-8开始，“神舟”飞船将基本定型，进入批量生产阶段。神舟-8飞船将有2个重要使命，一是突破空间交会对接技术，二是实现载人运输飞船定型。“神舟”飞船定型后，不再做大的改动，将成为我国空间站至地球的天地往返运输工具，也能为其他国家提供人员和货物的天地运输服务。     

国外中继卫星对航天器交会对接的测控通信支持

中继卫星系统的天基测控通信是近代航天技术的重大突破,它能够有效地满足航天器交会对接的测控通信需要。文章分析了美国＂跟踪与数据中继卫星系统＂（TDRSS）和欧洲＂阿特米斯＂（ARTEMIS）中继卫星对＂自动转移飞行器＂（ATV）与＂国际空间站＂（ISS）交会对接任务的测控通信支持,总结了国外中继卫星系统支持航天器交会对接...     

一种提高我国空间站中继测控覆盖率的方法

根据中继卫星的定点位置,对我国中继卫星-空间站的几何覆盖率进行了分析,并对提高空间站中继测控覆盖率的途径进行了研究,提出了一种采用不同舱段的2副中继天线融合使用,并通过调整天线安装布局提高中继测控覆盖率的方法。经理论分析和仿真验证,该方法能够有效地提高空间站中继测控覆盖率,可为我国空间站中继天线的安装布局设计提供参考。     

RF communications subsystem for the Radiation Belt Storm Probes mission

The NASA Radiation Belt Storm Probes (RBSP) mission, currently in Phase B, is a two-spacecraft, Earth-orbiting mission, which will launch in 2012. The spacecraft's S-band radio frequency (RF) telecommunications subsystem has three primary functions: provide spacecraft command capability, provide spacecraft telemetry and science data return, and provide accurate Doppler data for navigation. The primary communications link to the ground is via the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory's (JHU/APL) 18 m dish, with secondary links to the NASA 13 m Ground Network and the Tracking and Data Relay Spacecraft System (TDRSS) in single-access mode. The on-board RF subsystem features the APL-built coherent transceiver and in-house builds of a solid-state power amplifier and conical bifilar helix broad-beam antennas. The coherent transceiver provides coherency digitally, and controls the downlink data rate and encoding within its field-programmable gate array (FPGA). The transceiver also provides a critical command decoder (CCD) function, which is used to protect against box-level upsets in the C&DH subsystem. Because RBSP is a spin-stabilized mission, the antennas must be symmetric about the spin axis. Two broad-beam antennas point along both ends of the spin axis, providing communication coverage from boresight to 70°. An RF splitter excites both antennas; therefore, the mission is designed such that no communications are required close to 90° from the spin axis due to the interferometer effect from the two antennas. To maximize the total downlink volume from the spacecraft, the CCSDS File Delivery Protocol (CFDP) has been baselined for the RBSP mission. During real-time ground contacts with the APL ground station, downlinked files are checked for errors. Handshaking between flight and ground CFDP software results in requests to retransmit only the file fragments lost due to dropouts. This allows minimization of RF link margins, thereby maximizing data rate and thus data volume.     

CASC Guaranteed Success of Shenzhou 9 Mission

<正>China’s first manned space docking mission between Shenzhou 9 spaceship and Tiangong1 target spacecraft achieved a complete success when all the three astronauts aboard climbed out of the Shenzhou 9 recoverable capsule in good physical condition on June 29. Jing Haipeng, commander of the Shenzhou 9, climbed out of the     

“天宫一号”目标飞行器信息管理策略

“天宫一号”目标飞行器信息系统作为目标飞行器的重要功能系统,主要完成目标飞行器内部信息管理以及与地面和载人飞船的通信管理,确保目标飞行器的健康和稳定运行,支持目标飞行器各项任务的完成。文章对"天宫一号"目标飞行器信息系统的信息管理策略进行了概述,包括信息管理需求、设计原则、系统组成、主要技术特点以及可靠性安全性设计。“天宫一号”目标飞行器信息系统的信息管理策略经过首次无人和有人交会对接任务验证,满足任务要求,为后续空间站信息系统详细设计奠定了基础。     

多卫星环境下的空时发射分集技术

分析了宽带码分多址多卫星通用移动电信系统(UMTS)环境前向链路中应用的一些不同分集方案空时码性能。为实现空时Turbo编码调制(STTCM)，采用了卷积码(CC)和迭代译码，并在两卫星环境下对不同发送方案进行了模拟。结果显示，在低信噪比(sNR)时，选择式发射分集(STD)的误码率(BER)和误帧率(FER)优于其他方案。随着SNR的增大，空时格码(STTC)(未编码系统)和STTCM(编码系统)的FER最佳。     

中国首次交会对接任务的技术成就和展望

首次交会对接任务的成功实施,使中国突破和基本掌握了航天器交会对接及其组合体的控制与管理技术,标志着中国载人航天工程二期任务取得重大突破,为空间实验室及后期空间站的建设奠定了坚实基础。文章对国内外交会对接技术进行了对比,对所取得的技术成就进行了综述,指出任务成功具有提升国家威望、产生广泛社会效益、带动基础学科发展、推动航...     

Ka-band high-rate telemetry system upgrade for the NASA deep space network

The NASA Deep Space Network (DSN) has a new requirement to support high-data-rate Category A (Cat A) missions (within 2 million kilometers of the Earth) with simultaneous S-band uplink, S-band downlink and Ka-band downlink. The S-band links are required for traditional telemetry, tracking & command (TT&C) support to the spacecraft, while the Ka-band link is intended for high-data-rate science returns. The new Ka-band system combines the use of proven DSN cryogenic designs, for low system temperature, and high-data-rate capability using commercial telemetry receivers. The initial Cat A support is required for the James Webb Space Telescope (JWST) in 2014 and possibly other missions. The upgrade has been implemented into 3 different 34-meter Beam Waveguide (BWG) antennas in the DSN, one at each of the complexes in Canberra (Australia), Goldstone (California) and Madrid (Spain). System test data are presented to show that the requirements were met and the DSN is ready for Cat A Ka-band operational support.     

A compact, light-weight high data-rate antenna system for remote-sensing orbiters and space exploration

Upcoming space missions utilizing hyperspectral or other high-resolution sensors will generate a vast amount of data in orbit. The average communication duration between a spacecraft in low Earth orbit (LEO) to a dedicated ground station is short and in addition, due to the high amount of data to be transferred at link times, a high-performance communication system on board of the satellite is indispensable.A solution that provides longer acquisition times with the ground station is to employ a high data-rate inter-satellite link to a geostationary relay satellite, which requires a flat, compact, steerable, light-weight yet robust antenna. Such an antenna system (antenna module plus pointing module) was developed for S-Band at the Institute of Astronautics (Technische Universität München), in cooperation with German space companies, research institutes and the German Aerospace Center (DLR). Its successful operation via the geostationary relay satellite Artemis was demonstrated in cooperation with ESA in 2007.This paper describes the evaluation of an antenna system in the Ka-Band, as a successor to be developed in the next two years for high data rates and the various applications of such an antenna system.     

空间站能源系统并网供电技术研究

空间站结构复杂,通常由多个舱段组成,与飞船等飞行器进行交会对接后,各舱段和对接飞行器自有的能源系统可能会由于空间位置及相互遮挡等原因而无法满足自身供电需求,这就需要对舱体电源系统进行并网供电。文章论述了“天宫一号”目标飞行器与“神舟”飞船采用的并网供电方案,通过并联冗余及自动均流控制实现不同舱体间的功率传输;在此基础上,通过调研国外空间站并网供电技术,比较了空间飞行器组合体并网供电中的技术方案及特点,总结了目前空间站并网供电模式可采用的类型,最后提出了我国未来空间站并网供电可采取的方案。