天鏈一號 04 星的成功有哪些影響？

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謝邀哇

一貫以先跑題開始，先問個問題，

人類這種生物最厲害的地方在哪裡？

我覺得是對自我與外界的信息掌握能力，所以，信息是核心中的核心。

對內，知道如何維持身體健康（飲食醫療）、維持世代傳承（文字文化）、維持人類社群（國家政體）；對外，知道宇宙天體運行、地球滄海桑田、能源循環轉換、生物自然選擇，我們用各種公式、定律、知識給儲存下來。

他們的共同本質便是信息，但信息也有個重要的屬性：只有繼續傳遞才有意義。

航天的本質也是為了開創並傳遞一些信息，促進我們在這個領域對自己和對外的知識積累與傳播。歷史證明，航天技術獲得的信息對人類的影響是非常巨大的。

先舉個小例子，冷戰期間，美國派出了大量的U2高空偵察機對蘇聯和我國進行間諜活動，但到了航天時代，美國發了一種叫做Corona的衛星。按照美國官方的說法，它的第一顆（1960）便採集到了過去近15年來所有對中國和蘇聯的U2等偵查項目獲取的情報綜合，於是，美國在12年內後續發射了144顆這種衛星.......

但它有個很大的缺點，收穫到的情報必須通過衛星返回地球後，才能被獲取出來，它在天上看到的東西，地球上的情報機構必須等到它回來後才知道一切。

因為天上缺乏有效的與地面實時數據傳遞傳輸能力。

後來大家想，能不能做一種衛星，它的作用是幫助這些衛星，把它們的數據中繼給地面呢？這樣信息傳遞的安全性、可靠性及效率都大大提高了。

這就是中繼衛星，它是一種地球靜止軌道衛星，距離地面約36000公里（地球半徑5倍多），可以為中、低軌道資源衛星提供數據中繼服務，為航天器發射提供測控支持。可以簡單理解為固定在赤道上空的信號基站，讓比它飛的低的用戶（衛星和航天器）與固定用戶（地面控制中心）能永遠保持實時通訊聯繫。雖然一顆衛星不可能完全覆蓋住地球（遮擋作用），但理論上三顆已經足夠覆蓋整個地球的任意兩點實時通信了。中繼衛星系統使航天測控通信技術發生了革命性的變化。

在此之前信號轉播/通訊衛星已經有了很多，比如大家看的各種衛星頻道，用到的衛星電話都來自他們，是定點對定點的轉播，但中繼衛星的最大意義是可以實現衛星與它之間的通訊，意義就不多說了吧。

中國版本的中繼衛星系統就是天鏈一號，按照中國自古以來的解釋思路，簡單來說天鏈就像太空中的烽火台，周幽王為博美人一笑，烽火戲諸侯，利用的是烽火台傳遞信息的能力----在那個年代意味著敵情存在。天鏈衛星，就是太空時代的烽火台，但它的意義要遠遠超過烽火台，它最重要的作用便是把天上中國衛星的數據，無論它飛行在任何地點，以幾乎實時的速度傳遞給地面。換句話說，好比給其他衛星和地面各裝了一部電話，使二者可以互相實時通話，它就相當於那個傳遞接受信號的基站。

在現代社會，信息傳遞速度的意義，毋庸置疑。天鏈一號中繼衛星系統對中國航天的意義，也是巨大的。

2003年，中國第一位航天員楊利偉順利升空，期間他數次與地面控制站進行了「天地通話」。但這種通話都有著很嚴格的限制，必須在喀什測控站收到神舟五號信息後，利用極短的時間窗口，抓緊進行通訊。這是我模擬的楊利偉21個小時太空飛行時的地面軌跡（不少數據不足，只是大概模擬）

近地軌道的衛星大約按照第一宇宙速度（7900m/s）繞地球飛行，繞地球一圈大概才90分鐘。從圖上可以看出，衛星路過中國上空的時間一般就幾分鐘而已，國境內的觀測站和通訊站有效保持通訊時間極限也就10分鐘。21個小時飛行時間內，他繞地球飛行了14圈。

當時中國的對太空通訊能力除了幾艘派到外面的遠望測量船，就只能依賴位於本土的一些測控站（喀什、西安、青島等），所以要和楊利偉通信，就要利用每一次寶貴的飛躍中國大陸間隔，抓緊進行溝通。

當時他與曹剛川國防部長通話時間是10月15日17時26分，是飛行第六圈；

後來在10月15日19點58分，是飛行第八圈，他與家人進行了通話，這次家裡人強壓著緊張眼裡打轉著淚水的通話，只持續了4分50秒。

在這些時間外，楊利偉幾乎是沒有辦法和地面有任何聯繫的，只能一個人蜷縮在狹小封閉的艙內，等待下一個通信周期的到來，默默忍受著孤獨與恐懼。

這種情況慢慢發生了改變，到了2013年6月20日的神舟10號上，不但天地通信不再是障礙，更出現了女航天員王亞平給全國中小學生通過央視直播的方式，進行了長達51分鐘的太空授課。

而到了2016年11月的天宮二號+神舟十一號任務時，景海鵬與陳冬在空間實驗室里觀看《新聞聯播》的直播已經成為了飛行33天來每天必做的「娛樂」活動（注意下圖右上角的logo）。

這一切的巨大變化就來自這個新的通訊手段：天鏈。它來自我國新建立的天鏈一號中繼衛星通信系統。建立歷史如下：

天鏈一號01星：2008年4月25日發射
天鏈一號02星：2011年7月11日發射
天鏈一號03星：2012年7月25日發射

所以自2012年起，中國已經擁有了一個覆蓋全球的中繼衛星系統，是世界三個擁有全球覆蓋能力的國家之一，另外是美國、俄羅斯。我做了一個圖，顯示它們三個的位置如下圖所示。

一顆停在非洲，一顆停在印度洋，一顆停在太平洋，能保證中低軌衛星在從非洲到太平洋中部的大區間內，至少有兩顆天鏈衛星能實時轉發信號到中國大陸。其他區間也有一顆天鏈衛星能傳遞。

天鏈一號01星的設計壽命是6年，但到現在已經在超期服役狀態下繼續工作了兩年，所以這個2016年11月22日發射的天鏈一號04星理論上是用來替換它的，目前作用是在天鏈一號01星失效前起到對這個天鏈一號中繼網路的備份作用。

所以你要說4號星的重大意義，對於整個天鏈系統還真沒啥特別的，就好比是你家燈泡感覺已經過了正常工作時間了，雖然還在正常工作，但萬一你強迫症擔心壞了咋辦，要不先買一個放在那裡備份著？

大概就是這個意思。

中國航天的目標是星辰大海，天鏈一號只是個小目標，而天鏈一號的04星，只是做了點微小的貢獻。

算了，不能忍了，又要有對楊利偉的個人崇拜情緒泛濫，不壓抑你們，把他當年與家裡人對話的4分50秒內容貼出來吧：

地面中心：「這次和你通話的是你的家人。」

楊利偉：「明白」。

妻子（張玉梅）：「老公，你的感覺怎麼樣？」

楊利偉：「感覺很好，這裡景色非常美！」

妻子：「真為你自豪！我、爸爸媽媽和兒子都在這裡看你。」

楊利偉：「謝謝你的支持和鼓勵。我一定會圓滿完成任務，請等待我的好消息！」

（地面掌聲打斷）

兒子（楊寧康）：「爸爸，祝你一切順利！」

楊利偉：「謝謝，好兒子。」

兒子：「爸爸，你吃飯了沒有？」

楊利偉：「吃過了，吃的是航天食品。」

兒子：「爸爸，你看到了什麼？」

楊利偉：「這裡的景色非常好，我看到了美麗的家。」

兒子：「你記航天日記了嗎？」

楊利偉：「記了。」

兒子：「記的什麼？」

楊利偉：「我的工作和看到的都記下來了。」

兒子：「爸爸，天上感覺怎麼樣？」

楊利偉（笑）：「感覺非常好，艙里的環境也非常好。」

兒子：「爸爸，再見」，兒子在指揮控制中心與爸爸愉快地道別。

楊利偉大聲說：「明天見！」

也就當年可憐，放到現在這年頭，通過天鏈技術，如果楊利偉願意，在天上陪他兒子做作業然後給他兒子講故事到哄睡著都行。。。

天鏈一號，04星理論上是為了接替天鏈一號01星的，目前01星已經是超期服役了，雖然還沒壞（嚴格說是還沒失效）。
目前04星是備份星，順帶還能擴充下帶寬容量。

意義嘛，中繼衛星主要是為了中繼中低軌道衛星信號的。

地球是圓的，所以地面的衛星測控站只有當衛星在頭頂天空內可見的時間內才可以通信，對於低軌道航天器（比如空間站，載人飛船，偵查衛星）也就幾分鐘。中國之前是利用幾艘自己遠望船，幾個友好國家借用的地面站做中繼。但是空白區還是太多（比如神州載人飛船的軌道，只覆蓋了12%），比如美國肯定不會借測控站給中國用，歐洲關係好的時候還能借到，碰上關係不好的時期就抓瞎了。

對於載人飛船，目前的布置除了北美區域還是空白區，其他區域已經可以全覆蓋，配合遠望船做中繼，理論上可以做到全球全覆蓋。航天員遇到任何問題都可以隨時和地面聯繫，也能幾乎實時的收到回復。出了問題也可以由地面隨時上傳更新。

對於災害/環境監測衛星（就是光學偵查衛星，再次聲明中國這是為了檢測災害的啊不是軍用的哦），拍下的照片總不能壓縮成jpg這種有損壓縮格式，高清無損原圖可是體積很大的，就指望飛過中國境內那一會兒，想把數據全下載帶寬要求太高，如果有了中繼衛星，就可以一邊拍一邊傳給地面，如果地面發現上一張圖某個區域有感興趣的目標，也可以馬上讓衛星針對目標再拍一張更清楚的。高價值目標（比如航母，上浮的潛艇，洲際導彈發射車）出現和消失可能就間隔幾分鐘的事。能隨時更新數據是很大的價值。而且可以及時發現對方發射的反衛星武器，可以及時給衛星下指令變軌避開攻擊。

中國目前有沒有彈道導彈預警用的軍用衛星一直沒說
必須要有實時監控實時回傳的能力，如果打算監控地球另一面，就必須要用中繼衛星中繼。

美國目前有有兩套中繼衛星系統，
一套是軍民兩用的TDRS系統，目前發展到第二代
主要是給航天飛船，幾個望遠鏡，各種民用商業衛星，空間站用，長曲棍球雷達偵查衛星也在用，截止到目前發射到了10號星，1號星基本設備快壞完了，目前只用作給南極區域中繼，2號直接就沒發射成功，7號是備份星,8號開始時第二代，主要是加了兩個Ka波段信道，而且S波段和Ka波段頻率可調，這樣歐洲和日本的衛星中繼系統也能兼容這個系統了，一般同時工作的只有4顆。大致位於這四個點附近。每個點同時在軌2顆星，整體覆蓋全球（一用一備的安排衛星，大土豪本性一覽無餘）

一套是軍用的系統SDS，1976年開始發射，目前發展到第三代衛星
這個不全是地球同步軌道衛星，部分採用軌道傾角為63°的傾斜橢圓軌道（MoIniya軌道），一般是2顆星組網運行，基本確保可以保證用63°軌道的衛星在位於西伯利亞的遠地點兩側有7小時看到北緯60°各點。目前第一代的7顆全部退役，在軌的是第二代和第三代，一共8顆，3顆GEO軌道，其餘MoIniya軌道或類MoIniya軌道。
可能用途應該是1、為了給那些KH-11光學偵查衛星中繼信號，2、監視彈道導彈發射（第二代開始安裝有紅外預警系統）3、給北極區域軍事行動中繼信號（同步軌道通信衛星在極地區域信號覆蓋不太好）4、截獲蘇聯/俄羅斯通信衛星信號（因為這軌道和毛子的MoIniya通信衛星軌道太像了）第一代衛星全部採用63°的MoIniya軌道，第二代開始使用兩顆MoIniya軌道衛星+2顆GEO軌道。這系統主要是用來對付蘇聯的。

05年美國國家偵查局想整個ORCA（激光光學中繼衛星系統）同時替代上邊的兩個系統，結果預算被國會砍了一大半，於是項目暫停了，目前應該沒再啟動。

蘇聯/俄羅斯目前也是有兩套系統
一套主要民用的Luch系統，一套軍用的Potok系統，都覆蓋全球
目前在軌的不太好說，毛子衛星一貫高機動能力，但低壽命，過不了幾年就需要打一顆上去補網，美國基本設計壽命都在15~20年。

歐洲目前應該只發射了兩代衛星各一顆，都在歐洲那邊，
第一顆是Artemis系統，只有Ka頻段和激光中繼，算是實驗性質的中繼系統，沒正確入軌，折騰了18個月才算基本搞定了。
第二代是EDRSS系統，提供Ka頻段，S頻段中繼，今年1月發射的EDRSS-A星加了激光通信。
本身是不覆蓋全球的，不過因為和美國的TDRS系統在S波段兼容。也算是覆蓋全球了。

日本比較有野心，設計了4代衛星，
第一代是一顆ETS-6，可以在S波段，Ka波段，激光中繼，可惜入軌有問題未能進入預定軌道，只做了中繼實驗。
第二代是COMETS，可以在S波段，Ka波段中繼，可以兼容美國的系統，結果火箭故障衛星受損基本是不能用的狀態。
第三代是OICETS，是激光中繼衛星技術驗證星，可以兼容歐洲的Artemis系統。目前在軌一顆
第四代也是最終實用計劃是，發射兩顆衛星，使用Ka和S頻段，兼容歐洲與美國系統。也算是覆蓋全球吧。

中國目前只有天鏈一套「民用」系統（再次聲明中國是沒有軍事衛星的←_←，我們的偵查衛星是做災害/環境監測的衛星）

（借用一下 @太空精釀的圖片）基本除了北美-120~-60區域沒有覆蓋，其他區域都覆蓋了。
天鏈一號01星基本是東方紅3號通信衛星的修改版，理論上只能同時中繼一個目標（因為就一個Ka波段天線，從02號開始，換成利用東方紅4號平台，同時上兩個Ka和S頻段天線
其實看各個國家的衛星放置軌道就知道是針對那裡的。
美國加強了西伯利亞和太平洋區域，歐洲日本都是針對自己頭頂，中國東海南海區域

各位大神都講得很到位了，

在坎巴拉太空計劃裡面，天鏈一號對應的mod是 [1.1] RemoteTech v1.6.10 [2016-04-12] 號稱自虐三大mod之一
更新：1.2版本已經有官方的通信功能了，不過貌似不如RemoteTech那麼（絕情一般的）真實。。。。

發射無人衛星前要先用三顆同步軌道衛星覆蓋近地軌道，否則地面遮擋會失去控制呦~
深空探測選錯天線會失去控制的呦~
天線選對，但沒有對準地球會失去控制的呦~
天線選對，對準地球，但是受到地球遮擋會暫時失去控制，錯失變軌窗口的呦~
天線選對，對準地球，但是中繼衛星上沒有配相應的天線，還是會暫時失去控制，錯失變軌窗口的呦~

天鏈一號01星：2008年4月25日發射
天鏈一號02星：2011年7月11日發射
天鏈一號03星：2012年7月25日發射

所以自2012年起，中國已經擁有了一個覆蓋全球的中繼衛星系統，是世界三個擁有全球覆蓋能力的國家之一。
另外二個是美國、俄羅斯。
一顆停在非洲，一顆停在印度洋，一顆停在太平洋，能保證中低軌衛星在從非洲到太平洋中部的大區間內，至少有兩顆天鏈衛星能實時轉發信號到中國大陸。其他區間也有一顆天鏈衛星能傳遞。