監測站如何跟蹤衛星的飛行狀態

提示:衛星的測控包含兩個方面,測量和控制,共有五篇文章進行講解。本文主要講有哪些衛星測量手段,重點是要回憶起上一課“四球交會”法定位原理,並將之逆轉使用(本文共1520個字,閱讀約需3分鐘)。


監測站如何跟蹤衛星的飛行狀態

衛星的測控工作有跟蹤、遙測和指令這三個最常見的學科分類,但從“測控”的字面意思來講,說的就是測量和控制。因此,衛星的測控工作就用兩件事來概括:①看看衛星是不是在軌道上運行,謂之測量;②把即將脫離軌道的衛星拉回到既定軌道上,謂之控制。整個測控過程就好比從深圳世界之窗開車去廣州小蠻腰,車主必須時刻對比導航地圖和實時路況,及時判斷是否正沿著既定的導航路線在走,萬一走錯了,還得想辦法轉彎調頭。

監測站如何跟蹤衛星的飛行狀態

為了完成對衛星的測量和控制,需要選擇地勢開闊的區域佈設超大尺寸的“鍋蓋”或者“籃球”,它們都是負責與衛星進行通信的天線。

監測站如何跟蹤衛星的飛行狀態

天線的周圍一般還要單獨建幾棟高樓,在大樓內佈設大量監控屏幕。以上,就是衛星地面站的基本配置,也稱地球站或關口站

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在中國,北斗系統首先是一個軍用系統,所以地面站基本都建設在部隊營區內,普通百姓罕有機會直接接觸。在媒體上出鏡率比較高的測控手段是“遠望”號測量船,像發射洲際導彈、各類衛星、神舟飛船等大型航天活動,都由它出海伴隨保障。

監測站如何跟蹤衛星的飛行狀態

實際上,為了掌握導航衛星在幾萬公里之外的一舉一動,不管是地上的地面站還是海上的測量船,甚至是天上的飛機和太空裡的衛星,都可以用來觀測。海量的觀測數據最終將送往某個大型地面站,在那裡集中進行數據處理,這個大型地面站也稱主控站或中心站

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北斗系統也就30多顆衛星,用地面站測量還不夠嗎,為什麼還要興師動眾地出動遠望號?

以月亮這顆衛星為例,我們只能在晚上看到它,想在中午12點看到月亮的話,必須瞬移到地球的另一邊去。觀測衛星也是一樣,除了GEO衛星相對我們是靜止,其餘軌道上的衛星均在全世界跑,所以為了看到衛星的運行狀況,最理想的方案當然是在全世界建設地面站。可問題的關鍵是,別的國家不一定同意!所以,即使是實力強勁的美國,也不得不在1962年,造出人類歷史上第一艘遠洋測量船“阿諾德將軍號”。

監測站如何跟蹤衛星的飛行狀態

實際上,GPS的地面站早在2005年就已經是散佈全球的狀態了,圖中位置基本上都是美國的軍事戰略要點。而中國只能與他國採取合作建站的方式,派駐軍隊出國更是天方夜譚。

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測量衛星是怎麼實現的,用高倍望遠鏡嗎?

高倍望遠鏡是測量手段之一,但一般使用的是天文光學望遠鏡。測量衛星的主要手段是依靠大口徑天線。

監測站如何跟蹤衛星的飛行狀態

在上一課講解“四球交會”原理時提到:只要知道四顆衛星的位置和對應的四個距離,就可以完成對手機的定位。現在把思路反過來:如果知道四個地面站的位置,還有衛星與四個地面站的距離,是不是可以反過來把衛星給定位了呢?

監測站如何跟蹤衛星的飛行狀態

答案是肯定的。這種“反定位”技術幾乎就是為了測量衛星位置而量身制定的。實際上,測量船也好,航天飛機也罷,只要裝上了類似地面站的天線,並且動態實時報告自己所處的位置,就可以對衛星進行定位!而衛星的測控工作幾乎就可以理解為:利用在陸海空等各種手段編織的測控網絡,對衛星進行定位導航,引導它沿著既定的軌道線路運行。

衛星在太空軌道上運行,是不是經常偏離軌道?

衛星就像一個6個月大的嬰兒,如果不時時看著他,一個不留神就可能滾下樓梯。影響衛星偏離軌道的因素將在下一課《主控站如何推導衛星的飛行軌道》進行講解。如果衛星失去地面測控網絡的支持,分分鐘就要出軌,有關測控網絡的重要性,將在《注入站如何控制衛星的飛行姿態》進行體現。相關內容請關注微信公眾號鴻雁星空。

總結

| 測控衛星是對衛星在軌道上的運行姿態進行測量和控制。

|| 地面(含海洋、天空)上的多種天線設備可以聯合起來對衛星進行定位。


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