航天测控通信网为火箭、航天器发射和飞行过程中,传递测控和其他信息的通信网络。如今,人类已先后将5,000多个卫星、飞船、航天飞机和空间站等航天器送入太空。然而,太空并未因此变得杂乱无序,引导着这些航天器始终按照自己的轨道有序飞行的神奇力量,就是来自于庞大的航天测控通信网。
航天测控通信网是航天工程不可缺少的重要组成部分。地面控制人员通过航天测控通信网对航天器进行跟踪、控制和交换信息。这种系统的雏形是20世纪40年代初期开始建立和使用的靶场测量系统。随着航天和电子技术的发展,测控系统逐渐超出靶场应用范围,发展成为多功能、大信息量和高度自动化的航天测控通信网。
早期航天测控系统由测控中心和分布在各地的航天测控站组成。通过电缆、光缆、明线载波和无线电路把航天测控中心与各测控站以及航天器发射场、回收场联系起来,形成航天测控通信网,完成测控中心、测控站和航天器之间的信息传递。现在航天测控系统正向高功能、综合利用和部分测控功能从地面转向空间发展。
近地轨道跟踪和深空任务跟踪完全不同。深空任务从地球的大部分地方都可以长时间观察到,因此需要的地面站少,但是需要大天线和极灵敏的接收器来接收非常微弱的信号;近地轨道任务在某一时间只有地球上很小部分可以看到,卫星在上空运行角速度大,要大量分布全球的跟踪站,因此天线不必太大,但是跟踪要快。
早期美国航空航天局主要运营三个测控通信网:航天器跟踪和数据采集网、载人航天网和深空网,各网有不同的使命:
*航天器跟踪和数据采集网用于科学和应用卫星;(www.xing528.com)
*载人航天网用于“水星”“双子星座”“阿波罗”和其他载人太空任务;
*深空网用于月球、行星和星际无人探测器,也支持载人航天任务。
跟踪和数据采集网的前身是海军研究实验室的小型跟踪网。到20世纪70年代初航天器跟踪和数据采集网与载人航天网合并成太空飞行跟踪和数据网。
1983年后又发展成跟踪和数据中继卫星系统,它由地球静止轨道上的跟踪和数据中继卫星与新墨西哥州的白沙地面站组成,能对中、低轨道航天器进行连续跟踪测量和控制。
图12-1 美国航天测控通信网变迁
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