Yeni BilgiTianlian-1: Shenzhou ve Tiangong Uzay Baz İstasyonu
Bir süre önce Tiangong-2 ve Shenzhou-11 kombinasyonu Tianlian-103 uydusunun ölçüm ve kontrol yayına girdi ve astronotlar CCTV tarafından uzayda gerçek zamanlı olarak yayınlanan haber yayınını izledi.
Bu, "Tianlian-1" uydu sisteminin getirdiği güçlü uzaydan dünyaya iletişim yeteneklerini ilk kez sergileyişi değil. Üç yıl önce, Shenzhou 10 ve Tiangong 1'in buluşma ve yanaşmalarından sonra, astronot Wang Yaping ülkemiz tarihindeki ilk uzay dersini verdi.Uzay aracı 40 dakika içinde dünyanın etrafında yarım daire çizdi, ancak video sinyali geldi. yere Net ve sürekli iletim değil. Uzay dersini izleyen ilkokul ve ortaokul öğrencileri de uzaydaki astronotlarla sorunsuz iletişim kurabiliyor. "Tianlian No. 1" olmadan sadece yer izleme ve kontrol istasyonuna güvenirseniz, bu senaryo gerçek olmayacaktır.
Canlı yayın ekranının sağ üst köşesindeki "Tianlian" işareti, video sinyalinin bu sırada Tianlian-1 röle uydu sistemi üzerinden iletildiğini gösterir.
Cep telefonu anteninin gönderme ve alma mesafesi büyük değildir ve cep telefonunun mobil şebekeye her zaman, her yerden erişebilmesinin nedeni, mobil operatör tarafından düzenlenen çok sayıda mobil şebeke baz istasyonuna bağlıdır. Shenzhou ve Tiangong gibi uzay araçları uzayda uçarken, yerle iletişimi sürdürmek için, sinyal iletimi için mobil iletişim baz istasyonuna benzer bir ölçüm ve kontrol istasyonuna ihtiyaç duyarlar.
Radyo düz hat yayılımının özellikleri ve dünyanın eğriliğinin sınırlandırılması nedeniyle, yer ölçüm ve kontrol istasyonunun kapsayabileceği menzil sınırlıdır. Tahminlere göre, Shenzhou ve Tiangong için yörünge iletişiminin tam kapsamını elde etmek istiyorsak, dünya çapında 100'den fazla ölçüm ve kontrol istasyonu inşa etmemiz gerekiyor ki bu neredeyse imkansız: bir yandan ülkemin toprakları sınırlı, ve yurtdışında çok sayıda istasyon kuruluyor.Politik faktörleri hesaba katmak zor.Öte yandan, dünya yüzeyinin yaklaşık %70'i okyanustur.Uzay aracı okyanusun üzerinden geçtiğinde, ancak geniş izleme yoluyla iletişim kurabilir. ve maliyeti daha da artıran gemileri kontrol eder.
Tianlian-1 kullanıma sunulmadan önce, ülkem denizaşırı birkaç izleme ve kontrol istasyonu kurmuş ve okyanusta birkaç "Yuanwang" araştırma gemisi konuşlandırmış olsa da, uzay aracının yörüngesinin iletişim kapsama oranı sadece %13'e ulaşabiliyordu.
Tianlian-1 uydusu "gerçek kapasite"
Tianlian-1 röle uydusunun ortaya çıkışı, gök-yer iletişimi sorununu çözmüştür. Uzay araçları ve diğer uydular için bir veri aktarım istasyonudur.Dünya ekvatorunun 36.000 kilometre üzerinde jeosenkron bir yörüngede çalışır.Aşağılayıcı üstünlüğünden yararlanabilir.Ya da izleme, ölçüm ve kontrol ve veri aktarımı için yer hedefleri.
Yer izleme ve kontrol istasyonları ile karşılaştırıldığında, Tianlian-1 gibi röle uydularının en büyük avantajı geniş kapsama alanıdır. Tek bir Tianlian-1 uydusu, Shenzhou ve Tiangong yörüngelerinin iletişim kapsamının %50'sine ulaşabilir.Üç Tianlian-1 uydusu bir sistem oluşturacak şekilde birbirine bağlandıktan sonra, tüm yörüngenin tam iletişim kapsamı elde edilebilir.
Aynı zamanda, röle uydularını kullandıktan sonra, uzay-dünya iletişiminin bant genişliği büyük ölçüde iyileştirildi. Yerden uzay aracına olan uplink iletişim bant genişliği Kbps mertebesinden Mbps mertebesine yükseltilmiş ve downlink iletişim bant genişliği Mbps mertebesinden 100 Mbps mertebesine yükseltilmiştir.
Shenzhou 7 görevi sırasında, Tianlian-101 yıldızı başlangıçta test edildi ve daha yüksek bant genişliği, yer kontrolörlerinin uzay aracının ve hatta astronotların sakallarının daha net bir resmini görmelerine izin verdi.
Röle uydularının birçok faydası vardır, ancak bunların geliştirilmesinin birçok teknik zorluğun da üstesinden gelmesi gerekir. Tianlian-1 röle uydusunun anten ışını dardır, sadece 0,15 derece ile 0,3 derece arasındadır ve bu, neredeyse önündeki nesneyi görebilen bir kişiye eşdeğerdir.
Bu durumda, uydu ile uzay aracı arasında bir iletişim bağlantısını sürdürmek için uydu, uzay aracının konumunu yüksek hassasiyetle yakalayan teknolojiyi kullanmalıdır. Nispeten büyük bir anten elektrik boyutu (anten çapı/sinyal dalga boyu) elde etmek için Skylink uyduları, 26 ve 40 GHz arasındaki frekanslara sahip Ka-bant sinyallerini kullanır. Bu bantta çalışan antenler, anten boyutunun doğruluğu konusunda son derece yüksek gereksinimlere sahiptir. Çapı birkaç metre olan bir anten, uzaydaki aşırı sıcaklık farkı ortamında bile 0,4 mm'den daha az yüzey hatasına sahiptir.Böyle bir antenin tasarlanması ve üretilmesi son derece zor bir iştir.
Tianlian-1 çalışırken, anten karmaşık yörünge ve değişen hız ile hareket halindedir. Antenin dönen kısmının kütlesi 150 Kg kadar yüksektir.Antenin dönen kısmının etkisinin nasıl dengeleneceği ve uydu duruşunun stabilitesinin nasıl korunacağı da teknik bir zorluktur.
ülkemin havacılık teknisyenleri bu teknik zorlukları birer birer aştılar ve 25 Nisan 2008'de Tianlian-101 yıldızını başarıyla uzaya fırlattılar. O yılın Eylül ayındaki Shenzhou-7 görevi sırasında, Tianlian-101 uydusu bir iletişim testi gerçekleştirdi ve Shenzhou-7 insanlı uzay aracının hassas yakalama, bağlantı kurma, veri aktarma, ölçüm ve kontrol ve izleme görevlerini başarıyla tamamladı. Takip eden iki yıl içinde, Tianlian-102 uydusu ve Tianlian-103 uydusu başarıyla fırlatıldı ve orta ve düşük yörüngeli uzay aracının %100 yörünge kapsama alanına sahip bir röle uydu sistemi oluşturuldu.
Şu anda, Amerika Birleşik Devletleri dışında, ülkem, küresel kapsama sahip uzay tabanlı bilgi iletim sistemine sahip tek ülkedir. Avrupa, Japonya ve Rusya da röle uyduları fırlatmış olsalar da, küresel bir kapsama kabiliyeti oluşturmuş değiller.
Genel olarak konuşursak, üç eşzamanlı yörünge uydusundan oluşan bir küresel kapsama iletişim ağı, uyduları genellikle 120 derecelik bir boylam aralığı ile senkron yörüngede eşit olarak düzenler. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki TDRSS ağı bu planı benimser. Ancak Tianlian-1 bu şemayı benimserse, bölgemiz dışındaki Tianlian uyduları için bir kontrol istasyonu kurmak gerekir.
Denizaşırı belirsiz faktörlerin etkisini ortadan kaldırmak ve tamamen bağımsız bir uzay tabanlı bilgi iletim sistemine sahip olmak için, Tianlian-1 başka bir şema benimser: iki Tianlian uydusu arasındaki boylam mesafesi yaklaşık 160 dereceye ayarlanmıştır ve bunlar sırasıyla düzenlenmiştir. Ülkemizin doğu ve batı taraflarında, ülkenin doğu ve batısında bir kontrol istasyonu kurulur ve bir sistem oluşturmak için bunları kontrol merkezine bağlamak için yüksek hızlı optik fiberler kullanılır. Üçüncü yıldızı doğu ve batı yıldızları arasına yerleştirmek, güçlendirme ve kısmi yedekleme görevi görür.
US TDRSS Ağının Uydu Düzeni
Tianlian-1 Samsung ağının uydu konumu
Tianlian-1, insanlı uzay uçuşlarına yeni katkılar sağlamanın yanı sıra başka birçok kullanım alanına da sahip. Örneğin ülkemdeki yer gözlem uyduları için veri aktarımı sağlayabilir.Uydular ülkemin ulusal yer istasyonlarının göremediği yörünge yaylarında çalıştığında, Skylink uyduları aracılığıyla gerçek zamanlı olarak yüksek çözünürlüklü veriler de iletilebilir. Geçmişte, senkron yörüngede uydular fırlatılırken, roketin uçuş yolunda her zaman bir iletişim kör noktası vardı ve bu süre zarfında yer kontrolörleri roketin çalışma bilgisini alamadı.
Tianlian-1'in iletişim rölesi, bu tür kör noktaların gelecekteki lansmanlarda varlığını sürdürmesini önleyecektir. 2008 yılındaki gizliliği kaldırılan bilgilere göre, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki TDRSS ağı, yalnızca NASA'nın uzay faaliyetlerine hizmet vermekle kalmıyor, aynı zamanda Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Keşif Ajansı'nın casus uyduları için de veri aktarma hizmeti veriyor. Mevcut yurt içi kamu bilgilerinde, Tianlian-1'in hizmet nesneleri arasında "özel amaçlı uçaklar ve diğer uçaklar gibi uzay uçuşu olmayan kullanıcılar" da yer alıyor. Uzay uçuşuna ek olarak, hangi uçak uzaya gitmeli? Okuyucular ve arkadaşlar hayal güçlerini tam anlamıyla kullanabilirler.
Yazar, Çin Bilimler Akademisi Ulusal Uzay Bilimi Merkezi, Uzay Hava Durumu Devlet Anahtar Laboratuvarı'nda araştırmacıdır.
