爱华网天链一号
——中国第一颗数据中继卫星
天链一号数据中继卫星发射成功，具有重要战略意义。
2008年4月25日23时35分，中国首颗数据中继卫星“天链一号01星”在西昌卫星发射中心由“长征三号丙”运载火箭成功发射升空。西安卫星测控中心立即组织喀什、厦门、三亚等地面测控站和“远望三号”航天测量船对卫星进行了持续跟踪与控制，先后完成太阳能帆板展开、控制星上发动机点火，经过4次机动变轨控制，25分钟后，“天链一号01星”准确进入东经77度赤道上空的地球同步转移轨道，建立预定飘移速度。
“天链一号”由中国空间技术研究院为主研制，采用成熟的“东方红三号”通用平台并突破多项关键技术，在轨寿命8年，有效载荷302千克，513所为首颗中继卫星提供了测控、供配电等共计13台设备。其中，遥测视频调制器等设备为该卫星起到举足轻重的作用，其发射成功填补了中国中继卫星领域的空白。目前，天链1号经过与神舟7号等不同频段和不同轨道的实验，已经取得成功，整合在天链1号系统中的还有风云3号和遥感四号卫星。
遥感四号卫星，内部称为尖兵8号。是中国新一代的CCD大型光学分辨侦察卫星，结合天链1号，将会实现部分区域内实时画面传送，如果将来天链1号系统建设成功（至少3颗以上的同型卫星）就可以实现全球光学探测实时传播，建立全球光学预警网。美国相关部门称：遥感四号成像分辨率可达0.5米。根据近几年中国公开的科技技术报告分析，遥感四号完全可以实现1米以内的分辨率。
用于发射天链一号的长征三号丙运载火箭，由中国航天科技集团公司所属中国运载火箭技术研究院研制，为新型三级液体推进剂火箭，捆绑有2个助推器，全长约55米，起飞质量约343吨。这是这型火箭的首次发射，也是长征系列运载火箭的第105次飞行。此次发射还是2008年中国首次航天发射、2007年9月交付使用的“远望五号”航天远洋测量船首次出海执行测控任务、西昌发射场新改进的低温燃料加注设备和二号工位远距离测控发射模式首次执行任务等，集多个首次于一身的此次航天发射获得成功，表明新投入的一系列新型号新设备经受住考验，中国航天综合实力得到稳步提升。
卫星之间的数据通信
天链一号的战略意义
“天链一号01星”的定点成功意味着，中国航天器开始拥有天上数据“中转站”。不仅可以使我国航天测控网覆盖率大幅提升，同时还将增强航天器测控及星地数据传输的实时性，能有效降低航天器运行风险、提高地面测控指挥决策效率。尤其是对航天器出现异常情况下及时实施故障分析和太空抢救具有重要意义。
“天链一号01星”将在三个方面得到应用并将产生巨大效益：一、中国目前拥有的6艘远望号测量船队加上10余个地面站，才能为神舟飞船提供12％的全球测控覆盖率。而一颗天链中继卫星即可覆盖卫星或飞船50％的飞行弧段，无论是经济效益还是使用效率都有了质的提高。二、航天器在太空中出现故障，抢救时机往往以秒计，一旦错过就可能造成永远无法挽回的损失。随着中国卫星数量的增多，故障率不可避免要增加。中继卫星投入应用后，将使航天器故障能够及早发现、尽早解决。三、资源卫星、环境卫星等应用卫星获得的科学数据，要在卫星经过地面站上空时才能下传使用，如果突发重大自然灾害，就会失掉最佳的应对处置时机。中继卫星可使各类卫星实现数据实时下传，及时应用，是各类应用卫星的效能倍增器。
除此之外，西安卫星测控中心和北京中继卫星管理控制中心联合开发出一套新的航天器管理系统，经过反复仿真演练，形成了管理任务计划的申请、调度、分配各类规定和文书。西安卫星测控中心是中国航天测控网的信息交换数据处理中心；北京航天指挥控制中心是中国航天的指挥中心，具有多种卫星同时管理的能力。“天链一号01星”发射后，这套新的管理系统将接受实践检验。这在航天器管理上是一个不小的突破。
“天链一号01星”卫星的成功还标志着我国军事科技信息化有了质的提高。敌国的一举一动，至少在中国周边的所有军事动向都将真正在我军掌控之中。众所周知，美国的航空母舰一直在中国周边游荡，“天链一号01星”的升空定位可以及时测控及时定位跟踪美国的航空母舰。让航空母舰变成一艘靶船，享受远程反舰导弹饱和攻击的特殊照顾。
天链1号的成功，将实现中国从区域强国逐步走向全球军事影响，建立全球卫星预警机制的开始。从中国发射的遥感三号和四号的实验成功，必然会为中国全球实时预警机制提供卓越的技术平台支持。
天链一号跟踪与数据中继卫星的S Ka波段双馈源抛物面天线，天线口径为3.05米。
中国中继卫星计划
中继卫星（简称TDRSS）是20世纪航天测控通信技术的重大突破，全称是跟踪和数据中继卫星，享有“卫星的卫星”之誉，其“天基”设计思想，从根本上解决了测控、通信的高覆盖率问题，同时一还解决了高速数传和多目标测控通信等技术难题，并具有很高的经济效益。可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务，极大提高各类卫星使用效益和应急能力，能使资源卫星、环境卫星等数据实时下传，从而为应对重大自然灾害赢得更多预警时间，也可为战争提供实时图片传输等重要信息。
为什么要大力发展中继星,一个很简单的例子如GPS导航系统，它的通信系统功能扩展必须用到中继卫星。而我国正在发展自己的北斗卫星导航系统,其战略意义不言而喻。另外以美国为例,它的"长曲棍球"侦察卫星对别国进行侦察所获取的数据，大部分是通过美国的中继星传回去的。
早期的侦察卫星，因为使用的是胶片相机，上去飞几天后必须回收胶卷，这就是上世纪的返回式卫星。由于必须落地回收胶卷才能获取情报，使得战场情报价值大打折扣。后来随着数码相机和合成孔径雷达卫星的应用，卫星拍摄的照片和雷达波图像都是数据形式，可以通过数据链传回地球。但是收地球曲率的影响，卫星还是必须在飞经本国上空空域时才能下传数据，因此情报即时性仍然受到影响。而有了中继卫星的帮助，卫星传输能力就有了极大的提高，两颗以上的中继卫星基本就可以覆盖整个地球的数据传输区域。其他卫星在任意方位只要将数据传给中继卫星就可以实现与地面的数据实时传输，这点非常重要。“天链一号”就是提供这种数据中继服务。
我国从上世纪80年代初期就开始跟踪中继卫星（TDRSS）这一新技术，并在“九五”期间开展了一系列的预研工作，到目前为止已取得了一定的成果。根据我国中继卫星论证方案，我国跟踪与数据中继卫星系统的发展大致分两步走。第一步：先建立单星系统，即天链一号，使其最大返向数传速率达几百兆，对用户航天器的轨道覆盖率达50%以上.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。第二步：采用东方红四号大型卫星平台建立双星系统，通过2颗星使对航天器的轨道覆盖率达到85%。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。
空警2000大型预警机可与天链一号中继卫星配合，有效提升战场信息化能力。
大幅提升解放军指挥能力
中国“天链一号01星”顺利升空的消息，立即引起了国际社会的高度关注，美联社、路透社、美国宇航局等媒体与相关机构均在第一时间内进行报道。相关报道除了表示中继卫星顺利发射，意味着中国航天事业进一步发展外，还有军事专家认为这会大幅提升中国的军事指挥能力。
美国宇航局资深航天专家雷纳德·戴维表示，中国军事现代化至关重要的一点，就是拥有先进的天基C4ISR(指挥、控制、通讯、计算机、情报、侦察与探测)和目标锁定能力。五角大楼内部评估报告认为，中国一直致力于研制灾害/环境监测卫星（实为军事侦查卫星）。第一阶段的“环境卫星计划”由3颗卫星组成，其中两颗装备有红外与多孔径成像系统，第三颗装备有穿地雷达；第二阶段的“环境卫星计划”由8颗卫星组成，其中4颗是照像卫星，另外4颗是雷达探测。据五角大楼军事专家估计，中国已经发射升空的3颗“北斗卫星”，对中国以及周边邻国的侦察精度已经达20米。报告称：“‘北斗’是非常先进的定位系统，该系统适合军队、舰船和车辆使用，也适合领导人发送或者接收保密指令。”
两年前，五角大楼就盯上了中国的中继卫星研发状况：“中国可能正在研发一种能提高监测范围的中继卫星，这种中继卫星能极大提高卫星数据的传播速度，向各作战部队和军事单位传输相关数据，从而提升中国军队的指挥能力。”
远望5号远洋航天测量船，与天链一号中继卫星配合，大幅度提升航天测控范围。
大幅提升航天测控能力
在距地球上千公里外的太空轨道中运行着数千颗卫星，这些航天器犹如人们放入太空中的“风筝”，而控制这些航天器的“无形之手”，就是航天测控。航天测控由各种各样的测控平台组成，直接对航天器实施跟踪测量和控制，使航天器能够按照人们的要求运行和工作。
美国在全球各地有数十个固定和机动的测控站。俄罗斯的测控站也非常多，主要分布在原苏联境内，其中拜科努尔发射场就有4个测控站,其它地方的太空跟踪系统和测控站不下20个。目前中国航天测控网中固定站有东风、青岛、长春、闽西、厦门、渭南、南宁、喀什、卡拉奇（巴基斯坦）、纳米比亚、马林迪站（肯尼亚）等13个陆基测控站，数个机动测控站和回收测量站。
海上测量船是对航天器及运载火箭进行跟踪测量和控制的专用船，它是航天测控网的海上机动测量站，可以根据航天器及运载火箭的飞行轨道和测控要求配置在适当海域位置。除跟踪测量遥控航天器外，还可以用于营救返回溅落在海上的航天员。
目前美国现役的测量船有“红石”号、“靶场哨兵”号和“观察岛”号3艘；俄罗斯现役的测量船有“加加林”号、“柯玛洛夫”号、“克雷洛夫”号等21艘，多数已老旧。中国现役的测量船有“远望”1-6号共6艘，其中远望5、6号2艘刚刚建成服役。
然而，由于受到地理、经济、政治等条件的限制，一个国家不可能通过在全球各地建立测控站的方式来满足所有的航天测控需求，即使目前最大的陆地测控网，也只能覆盖大约15%的测控范围。为此，各国发展了其它的测控方式，以弥补陆地测控站无力触及的测控盲区。在太空中建立中继卫星传输系统，是航天强国的必由之路，将为频繁、高强度的航天发射任务带来极大的便利。
中国卫星测控网（“天链”中继卫星管理控制中心在北京）
这是神舟七号飞行过程中，各测控站的测控范围。外圈最大的绿色框就是天链一号的测控范围，可见其效能之高，一旦中国未来将三颗中继卫星全部发射成功，将可以实现全球性的航天测控任务。
我们在看神舟七号直播时，在北京航天飞行控制中心的测控大厅里可以看到来自飞船的图象，景海鹏在返回舱值班，这个图象就是通过天链一号中继卫星传送回来的，这个实验也是这次神舟七号飞行任务当中三项重点任务之一。
中继卫星相当于把地面上的测控站升高到了地球卫星轨道高度，一颗卫星就能观测到大部分在近地空域内飞行的航天器，两颗卫星组网就能基本覆盖整个中、低轨道的空域。因此由两颗卫星和一个测控站所组成的跟踪和数据中继卫星系统，可以取代配置在世界各地由许多测控站构成的航天测控网。中继卫星可以摆脱对绝大多数地面站的依赖，自成独立的专用系统，更有效地为军事服务。
在2008年9月25日发射的神舟七号宇宙飞船及9月27日翟志刚的太空行走中，天链一号01星已经发挥了重要作用。
美国NASA的第二代中继卫星TDRS-I
世界各国的中继卫星
中继卫星不同于其他种类的卫星，也不同于一般的通信卫星，一般的通信卫星作为空中转发站，两头眼务的对象都是地面站，中继卫星在地球同步静止轨道上运行，既能直视中低轨道用户航天器，又能直视地面站，服务对象是运行于中低轨道的用户航天器，是沟通用户航天器与地面站的桥梁，这是中继卫星系统的一个重大独特之处。中继卫星调度问题不同于其他卫星调度问题，即使只有一颗中继卫星，其调度复杂问题也很复杂。TDRSS系统使航天测控通信技术发生了革命性的变化，目前还在继续向前发展，不断地拓宽自己的应用领域。美国与俄罗斯两国的跟踪与数据中继卫星系统均已进入应用阶段,正在发展后续系统；欧空局和日本在这类卫星的发展中采用了新的思路和技术途径。中国正在积极推进研究跟踪与数据卫星系统。
美国第一代TRDS中继卫星体积庞大，均用航天飞机的货舱携载到太空释放
美国
美国第一代数据中继卫星。1983年4月,美国从“挑战者”号航天飞机上发射了第一颗跟踪和数据中继卫星(TDRS-1)，它是当时最大的通信卫星，也是首次在一颗卫星上同时采用S、C和Ku3个频段的通信卫星。卫星重2吨多，太阳电池翼伸开后，翼展达17.4米，横向跨度为13米。卫星工作10年后，太阳电池阵仍可提供1850瓦功率。星体采用三轴姿态控制稳定方式。
卫星上装有 7副不同类型的天线。两副直径4.9米抛物面天线在卫星发射过程中收拢成筒状，入轨后通过机械螺杆控制撑开呈伞形，每个天线有两副馈源,分别用于S和Ku频段的跟踪和数据中继。一副直径为2米的抛物面天线用于对卫星通信地球站的Ku频段双向通信。这3副天线均装在精密的万向架上，由地面指令控制，能自动跟踪其他航天器，指向精度达0.06°。
星体中部是30个螺旋组成的S频段相控阵天线，用作多址通信。还有一副直径1.12米的Ku频段抛物面天线和一副C频段铲形天线，用于美国国内通信。Ku、S频段转发器能提供的通信容量有20个S频段多址信道,2个S频段单址信道和2个Ku频段单址信道。此外，12个C频段转发器可传输电话、电视和数据等。
1993年1月，第6颗跟踪与数据中继卫星(TDRS-6)发射后，该系统具有了在轨运行和轨道备份能力，这才真正完成其组网过程。1995年7月13日发射了第7颗TDRS卫星作为应急备用星，结束了长达10余年的第一代跟踪与数据中继卫星系统的建设工作。
美国之所以如此坚持不解地努力发展这一系统，重要原因就是它是一种作用很大的卫星。由于发射失败和卫星本身故障，直到1991年发射第5颗卫星(TDRS-5)时，美国只能保持一颗完好的卫星在轨，虽然其间也曾有过2颗上作卫星在轨的情况，但没有足够的轨道备份。尽管如此，这种卫星系统已发挥了很大作用，它曾为12种以上的各种中、低轨道航天器提供跟踪与数据中继业务。其中包括著名的哈勃望远镜。如今，美国正在研制下一代的高级跟踪与数据中继卫星系统(ATDRSS)新一代跟踪数据中继卫星计划再发射3颗卫星，称为TDRS-H,I,J.其中TDRS-H和I已于2000年6月和2002年9月发射升空。TDRS-H处于部分工作状态,TDRS-I处于校验状态。目前,美国TDRSS系统的空间部分由地球同步轨道上的6颗在轨中继星组成,即TDRS-F1、F3、F4、F5、F6、F7(TDRS-F2发射失败)。另外,还有ATDRSS系统的TDRS-H、I。美国第二代TDRS的特点是增强了多址相控阵天线的能力，增加了阵元数量及通信能力，另外在馈电链路和轨道间链增加了Ka频段通信，通信能力由现在的300Mb/s增加了650Mb/s。
俄罗斯
苏联/俄罗斯采取先利用通信卫星、再研制专用卫星等途径，从而以较低投入建立了广泛的通信能力。从1985年开始，苏联/俄罗斯发展了两代专用通信与数据中继卫星。其中民用系统称为“射线”，射线1号于1994年12月发射，定点在东经95°。卫星重2.2吨，装载3台Ku波段转发器和抛物面单址天线及多址相控阵天线，设计寿命5年，太阳电池功率1.8千瓦，卫星最大跨度16米。在3颗“射线”卫星定点在东经95°、西经16°和西经160°地球静止轨道位置后，和平号空间站实现了与地面的连续实时通信。
“射线”系统的主要用途是为低地球轨道卫星提供通信和控制，为礼炮号空间站、和平号空间站、联盟号系列载人飞船与地面测控站之间提供双向电视、数据交换。同时还可以用于电视转播、电视会议和应急通信。该系统所能提供的业务还包括：世界范围电视会议业务和遥医学业务；实时电视转播业务；电视信息的双向交换业务并构成电视转换网；在俄罗斯境外和境内边远地区出现灾害和人为事件后，提供紧急通信服务。其低轨道航天器和地面控制站之间的电视交换业务大约每月10次，平均每次30分钟。
苏联/俄罗斯通信与数据中继卫星分为东部（卫星位于西经160°）、中部（卫星位于东经95°）和西部（卫星位于西经16°）3个独立的网络。东部网曾主要为礼炮号空间站和其它低轨道航天器服务。中部网曾主要服务于和平号空间站和联盟号系列飞船。西部网除了扩大对和平号空间站的轨道覆盖，减少对海上测量船的依靠外，重点进行商业服务，提供电视、话音和数据业务。
俄罗斯的军事数据中继卫星系统称为“急流”，使用的卫星称为“喷泉”。卫星天线采用相控阵天线技术，采用Ｃ波段。俄罗斯卫星的轨道机动能力一般较强，但寿命较短，因此每2～3年至少要发射一颗。
日本中继卫星Rstar概貌
日本
日本十分重视数据中继与跟踪卫星的发展，其发展分四步走：第一步是利用工程试验卫星6号进行试验；第二步是利用通信工程试验卫星进行试验；第三步是利用光学轨道间通信工程试验卫星进行试验；第四步是发射两颗实用型数据中继技术卫星。
日本工程试验卫星6号于1994年8月发射，但是未进入预定轨道，不过仍进行了S波段中继链路、Ka波段中继链路、激光通信链路数据中继试验。日本通信工程试验卫星原计划与日本先进地球观测卫星进行数据中继试验，并与美国航宇局、欧洲空间局的卫星进行系统互操作试验，但因为火箭故障使该星受损而无法使用。2002年9月10日，日本成功发射了数据中继试验卫星-W，该卫星主要用来试验数据中继技术。
2005年8月23日，日本发射了光学轨道间通信工程试验卫星。该卫星为600千克（发射质量）的三轴稳定卫星，运行在550千米高度的圆轨道，设计寿命为１年。该卫星的使命是通过与“阿蒂米斯”进行光通信试验，验证卫星之间的大容量光通信功能，为未来空间活动做准备，包括用地球观测卫星进行全球性数据采集和为载人航天任务提供稳定的通信，因为光通信可提供带宽比较宽的射频和比较轻的空间设备。
光学轨道间通信工程试验卫星与阿蒂米斯卫星之间的光学链路试验持续到2006年，并在不同的环境条件下建立几种光学链路，以完全证明光学轨道间通信工程试验卫星技术。光学技术用于数据中继具有几种优点：提供高数据率的能力、低功率终端、实现安全且抗干扰的通信。地球观测、电信业务、科学应用及太空运行能够真正地受益于这种数据传输的新方法。
2006年3月22日～31日，日本国家信息通信技术研究所光学地面站与光学轨道间通信工程试验卫星之间成功地进行了光学通信试验。这是世界首度成功进行的低地球轨道卫星与地面站间的光学通信试验。2006年6月7日，日本利用激光束成功进行了光学轨道间通信工程试验卫星与德国宇航中心移动地面站之间的光学通信试验，这次试验成功意味着利用一颗卫星与移动光学地面站建立灵活的光学通信网络的可能性。
在积累一定的经验后，日本最终将发射两颗实用型数据中继技术卫星。另外美国航宇局、欧洲空间局和日本宇宙探索局都在发展S、Ka波段的数据中继与跟踪系统，三方拟建立互操作系统，以实现三方联网。但极力追求某项功能的先进性使得日本在航天活动中屡屡失败，这是其硬伤。
欧盟
早在1986年下半年欧空局就批准了数据中继预研计划（DRPP）。欧洲的数据中继和技术卫星计划（DRTM）采用两步走的策略发展中继卫星系统：高级中继和技术卫星（ARTEMIS“阿蒂米斯”）和实用数据中继卫星（DRS）。阿蒂米斯试验卫星的主承包商为意大利阿莱尼亚宇航公司，由该公司牵头组织了多家宇航企业参与。它是一颗地球同步轨道卫星，主要用于数据中继关键技术的开发与验证，另外还包括高级通信业务、离子推进器等一系列先进技术的开发与试验。卫星采用三轴稳定平台，卫星上装有三大载荷。Ka频段数据中继部件，L频段路上移动通信载荷和激光数据中继通信部件等。卫星在轨展开尺寸：高4.8米、太阳帆板展开总长25米、天线展开总宽8米；电源功率2.5kW，设计寿命约10年，卫星起飞重量3100kg。卫星星间链路天线（IOLA）是一副S、Ka双频段偏置抛物面天线，直径2.85米。ARTEMIS试验卫星经过多年开发终于在2001年7月12日由Ariane5火箭从法属圭亚那库鲁航天发射场发射升空，然而好事多磨，由于火箭故障卫星未能进入预定轨道。接下来就上演了一出长达18个月的太空营救行动。
中国
除了正在运行的天链一号01星之外，中国下一代数据中继卫星系统正在紧锣密鼓的推进之中。其将采用东方红四号平台。东四平台是我国近年来在成功开发东三平台基础上，航天科技者通过技术升级和科学探索推出的新一代航天卫星平台，将会成为中国今后十几年内各类大卫星的主要载荷平台。东四平台能力大幅度提高：平台设计寿命达15年，采用全三轴稳定控制方式，输出总功率为10.5千瓦，并具有扩展到10千瓦以上的能力，可为有效载荷提供功率约6～8千瓦，整星最大发射重量可达5200千克，并且在姿态控制和在轨定点控制达到了国际先进水平。
此外中国还在研究对月球轨道进行中继卫星测控的方案，以为未来的中国载人登月计划做充足的准备。
中国航天将逐步完善天链系统和光学，红外等多线以及SAR雷达成像和合成孔雷达卫星的预警体系，建立属于中国自己的天基系统平台。2009年中国新一代的遥感卫星即将上天，另外新一代的海洋卫星也已经开始制造（可探测潜艇轨迹），相信中国航天必然会带来更大的惊喜给我们。
天链一号发射成功纪念首日封，右上为中国航天事业缔造者之一，聂荣臻元帅诞辰百年纪念邮票
天链一号中继卫星轨道参数：
CTDRS位于77E印度洋赤道上空的静止轨道
1 32779U 08019A08268.71246101 -.0000012800000-0 10000-3 01417
2 32779 000.1478 280.8972 0004638 304.6076 111.907401.00273116 1547
近地点 35767公里
远地点 35806公里
倾角 0.148
升交点赤经 280.897
偏心率 0.0004638
近地点幅角 304.608
每日绕行次数 1.00273116
周期 23h 56m 04s (1436.7 分)
半长轴 42 164 公里
平近点角 111.907
