航天测控装备

飞行器测控装备

航天测控装备：对航天器的运行轨道、姿态、工作状态、工作参数进行跟踪、测量、控制，以及进行天地间话音、电视和数据传输的飞行器测控装备。航天系统的重要组成部分，任务是保障航天器能按预定的轨道和计划运行，并完成规定的任务。

早期的测控系统由跟踪测轨设备、遥控设备、遥测设备组成，为分立的测控系统，设备复杂、电磁兼容性差。20世纪60年代初期，美国喷气动力实验室（JPL）开始研究统一S频段测控系统，并成功地用于阿波罗载人航天计划。苏联航天事业发展初期的测控装备，主要采用高频（HF）、甚高频（VHF）无线电设备和光学观测设备组成的测控站与测量船队，还建成了全球站组成的激光卫星跟踪网。为提高载人航天测控、通信的覆盖率，1983年4月美国国家航空航天局发射了TDRS-1号卫星，1985年苏联建成了“波束”号中继卫星系统，开创了天基测控发展史上的新纪元。为迎接国际空间站计划，日本在积极研究中继卫星系统（DRTS），欧空局也正准备建设中继卫星系统（DRS）。

中国自1970年建成第一颗人造地球卫星“东方红”1号的观测网开始，经过40多年的努力，先后建成了具有世界先进水平的国际C频段和国际S频段航天测控网，为国内外各种型号的卫星和载人飞船“神舟”系列成功地发射、运行和返回作出了重要贡献。

航天测控装备分为卫星测控装备、载人航天测控装备和深空测控装备。卫星测控装备用于完成各种高、中、低轨应用卫星和科学试验卫星的测控任务；载人航天测控装备为载人航天器的发射升空、在轨运行、离轨返回以及空间对接提供服务；深空测控装备是为开发和探测月球、行星和星际空间提供服务。主要航天测控装备有跟踪与数据中继卫星系统、统一载波测控系统、航天测控标校系统、航天测控引导系统、航天器载测控分系统、小卫星测控系统、航天器交会对接测量系统、深空航天器测控系统。

航天测控装备包括航天控制中心、地面测控系统和航天器载测控分系统，通过通信系统和时间统一系统将它们联结成一个有机的网络整体。

航天控制中心包括测控网操作控制中心和飞行控制中心两部分。测控网操作控制中心根据航天任务要求，通过远程监视控制系统对各测控站和测控设施进行调度和组配，设置工作模式和工作参数，监视测控设施的现行工作状况，以及协调多个航天器共用一个测控系统时的组织管理工作。飞行控制中心负责制定测控计划，实施飞行任务和测控业务的调度指挥；监视航天器运行轨道、姿态，设备工作状态，航天员的生理状态以及与航天员进行工作交流；对航天器运行数据进行处理，确定轨道参数、生成控制指令和注入数据；对航天器任务系统提供测控支持；组织航天任务的技术分析、故障处理等。

地面测控系统与航天器载测控分系统协同工作，构成完整的航天测控系统，共同完成航天器的跟踪测轨、遥控、遥测、天地数据传输，以及数据处理、监控显示、时间统一、天线指向引导、系统信号捕获等任务。为满足航天器不同运行轨道的测控要求，测控站应在全球范围内的陆地、海面和大气层内外空间布站，以期达到合理的测控效果。根据测控站布站的空间不同，航天测控系统分为天基测控系统、空基测控系统和地基测控系统。天基测控系统由卫星载测控设备作为系统的测量基准，对航天器进行跟踪测量和数据中继，特点是对中、低轨航天器具有较高的测控、通信覆盖率，适用于载人航天器和多种航天器的跟踪测控、通信任务。空基测控系统由飞机、气球载测控设备作为测量基准，构成空基跟踪与数据中继系统，可对导弹、航空器等进行长距离跟踪测控。地基测控系统分为陆基固定站、陆基机动站和海基测控站。陆基固定站用于多种航天器的测控和长期的测控管理；陆基机动站以车辆为载体，机动性强，多作为航天测控系统的补充测控，如返回型卫星制动点的跟踪测控、载人航天器返回再入点的跟踪测控；海基测控站以船舶为载体，可在占地球表面面积71%的海域机动布站，弥补国土或陆地范围的局限性。

①建立天基测控系统。提高对中、低轨航天器的测控、通信覆盖率；实现对多个中、低轨航天器的同时跟踪测控、通信、管理等任务；减少中、低轨航天测控站（保留高轨航天测控站），节省地基测控站的维护、管理费用。②大力开展卫星定位系统的应用。提供全球覆盖，简化测控系统功能；有利于航天器自主管理，减少对地面测控设备的依赖，避免军用卫星指令被侦破的危险性。③深空测控。积极开发大口径天线或天线阵、极低噪声接收前端、大压缩比的数据压缩和高编码增益的信道编码等技术，为开发月球和登陆行星做准备。

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