太空探索与开发：跟踪数据中继卫星系统

航天器跟踪和数据网的地面站遍布全球，容易引起地面站所在国的各种想法，加上航天飞机于20世纪70年代中期立项，要求高质量通信系统，以增加天地通话时间，提高数据传输速度，于是NASA开始研究基于太空的跟踪与数据中继卫星网，替代地面站遍及全球的航天器跟踪和数据网。新系统的卫星布置在地球静止轨道，可以100%覆盖全球，提供航天器、地面控制和数据处理设备间的双通道传输。网络控制中心最初位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心，2000年搬至白沙综合体。白沙综合体位置靠近赤道，便于和赤道上空的地球静止卫星观察和通信，天气是另一个重要因素，新墨西哥每年平均有近350天的阳光，降水量非常低。

许多跟踪和数据中继卫星在20世纪80年代和90年代通过航天飞机发射，部分由“宇宙神”IIA和“宇宙神”V运载火箭发射。

跟踪和数据中继卫星系统也包括三部分：地面部分、太空部分和用户。任何部分的问题都会影响系统的其余部分，但是各部分都有冗余度。

图12-8　跟踪和数据中继卫星系统

地面部分

跟踪和数据中继卫星系统的地面部分由位于新墨西哥州的拉斯克鲁塞斯地区的白沙综合设施、关岛远程地面终端和马里兰州格林贝尔的特戈达德太空飞行中心的网络控制中心组成。这三个地面设施是网络的心脏，提供命令和控制服务。2000年戈达德太空飞行中心的网络控制中心被迁往白沙综合设施，使跟踪和数据中继卫星系统和航天器跟踪和数据网融合在一起。

开始，NASA在白沙只设计和建造了一个地面终端，叫白沙地面终端。几年后，由于用户需求的增加，NASA在白沙建造了第二个地面终端，叫跟踪和数据中继卫星系统第二地面终端。两者相距3英里，彼此完全独立，保持光纤连接，以便在紧急情况下站点之间的数据传输和备份。还有一个扩展跟踪与数据中继卫星地面终端。因此，白沙现在有2个功能一样的卫星地面终端系统，合称白沙综合设施。白沙地面终端于1978年投入工作，正好赶上航天飞机1979年初首次亮相。第二地面终端1994年开始运作。每个地面终端有19米碟形天线，叫天地联结终端，用于和卫星通信。关岛的天地联结终端，提供全面的网络支持，让卫星覆盖排除区。提供全球覆盖。

关岛远程地面终端是白沙地面终端的延伸。在关岛远程地面终端开始运营前，在印度洋的迪戈加西亚有一个辅助系统。(www.xing528.com)

太空部分

跟踪与数据中继卫星系统的空间部分，即跟踪与数据中继卫星，是系统最具活力部分。跟踪与数据中继卫星布置在地球静止轨道。凭借卫星的位置优势，可以和近地轨道卫星传输数据，并且在地面接收站的视线内。开始的跟踪与数据中继卫星系统用东西两颗主要卫星，以及一颗在轨备用卫星。20世纪80年代，用户需求激增，系统增加到9颗卫星，用三个主要的卫星提供服务，其余在轨卫星为及时提供服务的备星。有些卫星共处在一个特别忙轨道。

图12-9　跟踪和数据中继卫星

前7个中继卫星由加利福尼亚州的TRW公司（现在的诺斯罗普格鲁曼公司航空航天系统的一部分）制造，此后所有卫星由加利福尼亚州的休斯空间和通信公司（现在的波音公司的一部分）制造。

第一代7颗跟踪与数据中继卫星（型号A到G）由航天飞机发射，发射时间1983年4月4日—2005年7月13日。第二代3颗跟踪与数据中继卫星（型号H到J）由“宇宙神”火箭发射，发射时间2000年6月30日至2002年12月4日。第三代2颗跟踪与数据中继卫星合同于2007年12月20日给了波音公司。

用户部分

跟踪与数据中继卫星系统的用户部分包括许多NASA的杰出项目，如哈勃太空望远镜和“陆地”卫星的观察结果经跟踪与数据中继卫星系统到各自的任务控制中心。由于载人航天飞行是构建跟踪与数据中继卫星系统的主要动力，因此航天飞机和国际空间站语音通信和数据转播都由跟踪与数据中继卫星系统担任。

跟踪与数据中继卫星系统的引入，可以100%覆盖全球，美国实现地面网站本土化的梦想。