刊登日期 : 2026-09-09
中國航天的「天宮課堂」2026年迎來「港澳專場」，主講的是第一位港產航天員黎家盈。而大家未必知道的是，「天宮課堂」的授課和天地對話之能流暢清晰地進行，背後有一位「無名英雄」，它是「天鏈」中繼衛星。「天鏈」中繼衛星是如何運作的？
地球曲率影響通信測控
要說天鏈中繼衛星，先得了解航天器的通信和測控。
受地球曲率，亦即地球表面的弧度影響，每個地面測控站對在地球低軌道（大約距離地球300多至400多公里）運行的飛船、空間站或衛星，最長測控通信時間只有8分鐘，所以要對低軌道航天器作全時段、全覆蓋通信和測控，理論上必須在全球各地分布100多個測控站，惟箇中涉及龐大經費，又牽涉政治外交問題，較難實現。
對低軌道航天器的通信測控，中國以往是靠分布國境內10多個測控站，以及駛至各海域的「遠望」系列遠洋測量船，再加上極少數設於海外的測控站。可是這些方式加起來的覆蓋範圍仍然有限，總共只有15%左右。
2003年中國第一位航天員楊利偉乘神舟五號載人飛船升空，期間數次與地球「天地對話」，但因測控通信範圍限制，對話只能在神五飛越測控站「看得到」的上空時進行，持續時間很短。且當時天地之間通訊的頻寬很小，不足以雙向視像對話，結果楊利偉只能聽到地面的聲音，看不到畫面；地面人員雖然聽到聲音，看到楊利偉，可是畫質很差且不流暢。
「衛星的衛星」居高臨下
因應後繼的航天事業發展，中國必須徹底解決問題，務求天地間的通信和測控沒有盲區，方法是發展自己的中繼衛星，也就是後來的天鏈中繼衛星系統。
中繼衛星被形容為「衛星的衛星」，它運行在距地面大約3.6萬公里的地球同步軌道上（亦即衛星繞地球運行一周的時間，與地球自轉周期相同），可充分發揮「居高臨下」優勢，為中、低軌道上運行的航天器雙向轉發通信和測控數據，其作用相當於在太空建立一個「基站」。
在此操作下，數據傳輸雖然變得路徑更長，但因身處高軌道的中繼衛星能覆蓋範圍極大，地球曲率造成的覆蓋「盲位」隨之縮小。
那能否完全消除「盲位」呢？其實以3.6萬公里軌道計算，只要平均分布3顆中繼衛星，即能組成一張完整覆蓋網，實現地球測控站與中、低軌道航天器之間的全時段通信。若擁有愈多、愈先進的中繼衛星，效果會愈好。
實現100%全範圍通信測控
當然，中繼衛星不是中國首創，早在1983年，美國用穿梭機發射了世界上第一顆中繼衛星，之後又陸續發射組網，開啟航天測控新紀元。俄羅斯、歐盟等亦有同類的衛星。
2008年4月，第一顆「天鏈」衛星——「天鏈一號」01星發射升空，它使中國對中低軌道航天器的通信測控覆蓋率大幅提升至50%左右，不久後升空的神舟七號飛船，就靠它來中繼數據。有後發優勢的「天鏈一號」技術達當世界先進，它提供的通信頻寬，與神舟五號不可同日而語。
隨後「天鏈一號」的02星和03星，分別於2011年7月和2012年7月發射。它們與01星聯網，構成中國第一代中繼衛星系統，並對中、低軌道航天器實現接近100%全範圍通信測控；中國成為繼美國之後，第二個擁有完整中繼衛星系統的國家。
2013年，神舟十號女航天員王亞平在空間實驗室首次「太空授課」，正是「天鏈」之功。
天宮課堂有「港澳專場」
中國此後又發射了多顆「天鏈一號」、「天鏈二號」、「天鏈三號」中繼衛星，令測控目標數量繼續增加，覆蓋更完善，其中主力為中國空間站服務的「天鏈二號」和「天鏈三號」能提供的數據傳輸速率較前者大幅提升。
至此，航天員在空間站極速上網變成平常事，「天宮課堂」的直播聲畫、航天員與地球上學生的「天地對話」更加清晰流暢。
2026年9月9日，中國航天舉辦「天宮課堂·港澳專場」，首位香港航天員黎家盈在「天宮」向港澳學生介紹在太空生活，例如空間站的睡眠區、航天員的飲食等。她還特別提到早上用風烘烤機焗蛋糕，香噴噴味道讓她想起最愛的雞蛋仔。
大家關注「天宮課堂」之餘，會知道在3萬多公里之外，默默支撐這一切的「天鏈」中繼衛星。
（封面圖像由AI生成）
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