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我国航天测控技术的未来发展

时间:2018-08-08 17:35来源:未知 作者:张雪
  根据我国航天活动的发展规划,在卫星应用与科学探测领域,将继续发展一系列探测通信卫星,如环境与灾害监测卫星、地球资源探测卫星等等。航天活动的持续发展给航天测控系统带来了新的挑战和发展机遇。...
  根据我国航天活动的发展规划,在卫星应用与科学探测领域,将继续发展一系列探测通信卫星,如环境与灾害监测卫星、地球资源探测卫星等等。航天活动的持续发展给航天测控系统带来了新的挑战和发展机遇。
  我国航天测控系统主要是导弹测控系统和卫星观测系统。导弹测控系统创建于20世纪中期,而卫星观测系统创建时间则要稍微晚于导弹测控系统。经过40多年的发展,我国测控系统的通信技术有了长足的发展,总体涉及技术都跨入了当今世界先进行列。
  航天测控网是指对航天器进行测量控制的专用网络,其主要任务是对航天器进行检测和控制,以及和航天器进行一系列的数据交互。 目前我国正在使用的航天测控系统主要包含了统一C频段航天测控网、统一S频段航天测控网;同时国家正在积极开发和建设天基测控通信网和深空测控通信网。
  我国航天测控网的主要特点是统一规划,设站较少,效益高;各类车载、船载站可以根据需要灵活配置,机动使用;多数测控设备可以箭、星通用;数据格式及接口实现了标准化、规范化。目前,已实现高精度测量带和中精度测控网交叉使用技术,能为各种轨道的航天器发射提供测控支持。
  根据我国航天活动的发展规划,在卫星应用与科学探测领域,将继续发展一系列探测通信卫星,如环境与灾害监测卫星、地球资源探测卫星等等。航天活动的持续发展给航天测控系统带来了新的挑战和发展机遇。新的测控需求主要表现在以下几个方面:
  (1)更高的轨道精度
  对于对地观测卫星这种近地卫星提出高精度的轨道测量和定位精度的同时,一些外星球探测器类型的卫星则需要确定航天器间的相对位置精度这种更高的要求。
  (2)更高的数据传输速率
  随着对地观察类卫星的大量应用,测控网需要高速率的数据传输能力,测控通信业务传输速率将突破300 Mb/s。
  (3)更多的测控目标和更复杂的测控任务
  随着航天技术的发展,卫星应用领域不断扩展,未来一段时间内将有大量军事卫星和民用卫星发射入轨,由多颗卫星组成的卫星星座应用使得卫星在轨数量激增。同时,在传统单颗卫星的测控任务外,对多星的同时测控支持、多星及星座在轨运行管理等增加了航天测控网的负担和操作复杂性。
  (4)更远的测控距离
  我国现在主要还停留在对月探索的阶段,但在未来一定会走向更远的深空。遥远的距离会带来巨大的时延,使信号微弱,并限制深空数据传输速率,这些困难使得测控系统必须尽可能地采用最先进的技术,不断提高通信链路和测控精度。
  (5)更低的探索成本
  随着航天测控网规模的日益庞大,材料费用以及后期的维护费用都非常高昂,这些都使降低航天测控任务的总费用成为国际航天界的重要课题。之前美国已经有人开发出了运载火箭发射后再回收的技术,这样就大大节省了一笔开支,是一个很好的研究课题。
  而在大的发展方向上,也有以下几个方向可以探索:
  (1)补充完善适于小卫星、星座及组网的测控手段
  当今世界,小卫星项目非常火热,是航天领域的热点项目,在我国也非常受重视。也许十年之后,我国的小卫星数量会超过我国卫星总量的一半以上。就目前的小卫星测控来说,还有一些方面尚需提升。主要是多星测控管理方面和小卫星的地面高效综合设备方面,提高测控系统的资源利用效率和降低设备运作费用。
  目前,我国投入使用的小卫星不多,而且在技术上的跨度并不大,小卫星重量、体积、结构设计等方面比较相似,所以任然可以用常规的TTC方案。所以我国近些年发展小卫星测控的规划思路应该是以实现对信息获取小卫星及星座的测控支持为首要突破口研究未来大型小卫星网的测控和管理技术,同时充分发挥现有测控网的作用,避免重复投入。
  网内部分主站可以进行适当改造以适应在轨小卫星,同时研制必要的机动型小卫星地面高效综合测控设备,共用互补, 提高测控网的综合性能。
  现有部分设备可做相应提升改造,使其符合CCSDS建议的标准,并且满足多用户、多数据类型的操作条件。整体提高通信系统的数据传输能力以及稳定性以应对各种状况。
  (2)建立空间信息资源应用管理网络系统
  航天测控系统是高投入、高回报的项目,同时也存在着高风险。以现今的状况来看,如果能形成一个卫星系统,把各类数据资源整合,进行综合利用,将会大大提高航天系统资源利用效率。
  在我国中继卫星发射以后,数据获取及数据传输能力得到改善,各卫星可将数据汇集到同一中心,工作效率以及数据的处理能力都能有较高的提升。我国的空间资源地面站系统会将获取的信息集中管理,按权限打包分发,提高空间信息系统所获信息的时间分辨率、目标分辨率和识别能力。这样既可以避免重复投资,又能充分发挥航天系统和测控网的利用率和效益。
  (3)建设和完善空间目标监视系统
  完善的小卫星体系也可以成为空间目标监视系统,主要的技术关键是对目标的精密定位和预测,难点方向在于大气模型的动态监测。主要作用是对某些状态的分析和预测,如轨道参数、环境分析、辐射特征等等。通过对空间态势的评估反馈相应的目标信息。
  同时还可以将空间目标侦察监视系统和人卫观测系统与我国航天测控网络系统相配合,形成完整的监视体系,可以进行系统的统筹规划和针对性的观测,这是非常有必要的,也是非常迫切的。


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(责任编辑:张雪)

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