2026年7月23日，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将天链二号06星送入预定地球同步转移轨道。7月29日，在文昌航天发射场，长征七号改运载火箭又圆满完成了天链三号01星的发射任务。如果说天链二号06星是为第二代系统画上了句号，那么天链三号01星则意味着第三代中继卫星系统正式拉开序幕——这套太空“路由网”，正在一步步拓展它的空间业务疆域。
中国为什么要费尽心力在太空中搭建这样一张“路由网”？它究竟解决了什么地面无法解决的难题？从近地轨道到月球、火星，天链这张“路由网”还能走多远？
天链卫星工作示意图（北极视角）作者供图
科学放大镜
3颗天链卫星，就能盯住整个地球？
3颗卫星分别守在太平洋、印度洋、非洲上空3个位置，再加上中低轨卫星自身有一定高度，天链卫星能稍微越过地球边缘，捕捉到运行在另一面的卫星信号，因此可以实现对全球近100%的覆盖。
鹊桥看得见地球，还需天链帮它传话？
鹊桥虽然总是能看到地球，但是由于地球自转，它们无法总能看到我们所在这一面（正如我们总能看到月球，却无法看到月球背面）。所以，它们的数据还需要天链转发。
空间站往上“爬”，可以解决通信难？
中国空间站飞得更高，确实能扩大视野，但不能解决问题。例如，它飞到地球另一面时，如果没有中继卫星，就无论如何也联系不上。此外，更高轨道上（如进入范艾伦带）的空间辐射非常严重，长期驻留将是致命的。
为什么需要天链
“欲穷千里目，更上一层楼。”王之涣写下这千古名句的时候，也许并未意识到自己的诗句揭示出大地是个球体——它柔缓而坚定地弯曲着，把遥远的东西隐藏到地平线以下。所谓“地平线”，实际上是观察者的视线与球面相切所形成的大圆。通过登高，让自己远离球面，可以扩展这个大圆的半径，从而看得更远。
不过，要想看到千里之外，爬几层楼是远远不够的。即使在万米高空的飞机上，也只能看到大约360公里远。中国空间站离地面大约400公里，视野覆盖面积约1500万平方公里。这个数字大于我国国土面积，但和5.1亿平方公里的地球表面积相比，其实还不到3%。
这就引出了一个问题：既然中国空间站的视野如此之小，大部分时间看不到能够联络的地面设备，那么中国空间站的测控与实时通信是怎么做到的？答案是把联络站（包括测控和通信功能）也建到太空中去，秉承“更上一层楼”的精神，让它比中国空间站还要高得多——距地约36000公里。一方面，由于高度优势，联络站可以把飞行在朝它这半面的所有中低轨卫星（包括中国空间站）尽收眼底。另一方面，这里是地球同步轨道，从地面人员看来，这座联络站始终“悬停”在空中一个固定位置，可以提供24小时不间断服务。
这样的太空联络站就属于中继卫星。它们利用可以同时看到中低轨卫星和地面站的优势，充当中低轨卫星和地面站之间的“信息快递员”，所以也称“卫星的卫星”。我国自2008年开始建设自己的中继卫星系统“天链”，已在地球同步轨道部署多颗卫星，核心3组位置分别定点于非洲、印度洋和太平洋上空，实现了对全球近100%的覆盖。
这3处选址很有趣，相当于在我们左边、前方、右边各坐一人：一人观察左前左后，一人观察正脸，一人观察右前右后，基本上把我们整个脑袋看全了。
作为运行在地球同步轨道上的数据中继卫星，天链主要为载人航天器、中低轨道资源卫星提供数据中继和测控服务，并为航天器发射提供测控支持。它的服务对象包括神舟飞船、中国空间站这些“明星客户”，所以自己往往被淹没在主角的光环里，显得默默无闻。但若稍加留意，还是能发现它们的。在历次“天宫课堂”视频右上角，总能看到低调的“天链”标识；在发射任务的调度口令里，常常听到“天路跟踪正常！遥测数据正常！”这里的“天路”指的就是天链背后的团队。
天链一代让天地通信不再“断线”
在载人航天的早期阶段，天地通信始终是最大的挑战之一。2003年10月，杨利伟乘坐神舟五号飞船遨游太空，成为我国首位进入太空的航天员。那一刻，全球都在关注着这位航天英雄。然而，当时的通信条件捉襟见肘——地面测控站几乎全部分布在国内和3艘远望测量船上，海外测控站只有2个。飞船每90分钟绕地球一圈，只有当它飞过测控站时，地面才有条件与杨利伟进行几分钟的语音联络，时间窗口非常严格。飞船绝大部分时间都处于“沉默飞行”状态，地面无法实时掌握飞船的全部动态。
面对地面测控网对中低轨航天器覆盖率受限的状况，我国一边努力增设海外测控站，一边开展数据中继卫星的研制。研制团队以当时最新的东方红三号卫星平台为基础，攻克了一系列关键技术难题，包括高速运动目标的精确捕获跟踪、大型天线姿态控制等。
2008年4月，天链一号01星从西昌卫星发射中心升空。这颗卫星的入轨，标志着我国中低轨航天器终于拥有了天上的数据中转站。同年9月，天链一号01星迎来了首次实战检验。翟志刚从神舟七号飞船出舱、在太空挥舞国旗的一幕，通过天链实现了实时画面传输。相比之前的任务，直播时间显著延长，画面质量也大幅提升，电视观众甚至能清晰地看到航天员面罩反射的飞船细节。其幕后功臣正是天链一号01星，它将测控/通信覆盖率从原来的约18%提升到约50%。
一颗卫星只是起点。翟志刚回忆说，当时开启舱门时遇到障碍，不得已用上了“撬棍”，就是为了抢在飞船离开测控区之前完成出舱任务。
2011年7月，天链一号02星发射，将测控/通信覆盖率进一步提升至85%左右。2012年7月，天链一号03星入轨，三星在轨组网，分别定点于太平洋、印度洋和非洲上空，形成东、中、西的战略布局。这标志着我国第一代数据中继卫星系统正式建成，中国成为世界上第二个拥有对中低轨航天器全球近100%覆盖能力的国家。此后，天链一号04星（2016年发射）和05星（2021年发射）接替老卫星并完善系统，确保其长期稳定运行。
天链一号实现了“从无到有”的突破。它不仅大幅延长了测控弧段，还显著提高了数据传输带宽，让高清图像和更多科学数据能够实时回传，为后续空间交会对接、天宫一号与天宫二号等任务提供了可靠保障。从此，中国航天迈入天基测控的新时代，航天员在轨工作生活的安全性与自主性得到根本提升。2013年6月，在天链一号的有力支持下，神舟十号乘组在天宫一号开展了我国首次太空授课，与地面师生进行双向实时互动交流。
天链二代接住空间站的“数据洪流”
随着中国空间站建设进入快车道，对中继卫星的需求也水涨船高。一代系统虽已成熟，但面对空间站多舱段、多用户同时运行，以及更高分辨率视频、大容量科学数据传输的需求，天链亟待进一步升级。
当天链一号2010年还在奋力组网的时候，天链二号的研制已悄然启动。2019年3月，天链二号01星发射，标志着二代系统登场。2021年和2022年，天链二号02星、03星相继入轨，完成三星组网，第二代系统正式建成。两代天链并非各干各的，而是多代多星组网，协同服务。
天链的服务对象是航天器，运动速度远比地面上的人或车快得多。所以，不同于普通通信卫星，天链需要解决高速相对运动下的精确跟踪、天线指向快速调整等难题，通过星间链路和星地链路协同，实现数据的中继传输。
与一代天链相比，二代天链采用了更先进的东方红四号卫星平台，设计寿命从约8年提升至12年及以上，有效载荷能力更强，配置多副新型天线，传输速率提升约一倍，并可同时支持更多服务目标。这样，它就能够更好地服务中国空间站等复杂在轨组合体，甚至兼顾更高轨道用户。
天链一号只有一副大天线，同一时间只能给一个航天器提供高带宽的数据传输服务，而天链二号配备了两个大口径天线，能够同时给两个处在不同轨道的航天器提供测控支持。中国空间站有多路视频信号和海量的科学研究数据需要传输，天链二号能提供100%覆盖且不间断的测控支持。
科技发展的步伐甚至体现在同一代天链系统的迭代中。自2025年至今，天链二号陆续迎来了04、05、06星，这3颗卫星并不是简单的功能备份，和天链二号01、02、03星相比，新成员拥有更高的配置。研制人员为这些卫星量身定制了许多单机产品，确保卫星在发射、变轨、定点等关键环节与地面保持联系畅通，有效保证卫星的测控安全。
如今，天链已经成为以中国空间站为代表的中国航天不可或缺的一部分。在它的支持下，航天员太空拜年成为春晚的固定节目；“天宫课堂”走进无数胸怀太空的孩子的心灵；就连每次神舟任务出征时，前一个神舟乘组在中国空间站里观看发射直播，都成了司空见惯的画面。
在非载人航天领域，天链同样发挥着重要作用，如为中、低轨道资源卫星、高分系列卫星等提供数据中继服务，大幅提高了遥感数据的传输效率。以往，卫星拍摄完灾区或台风影像后，必须等到飞过地面站上空才能传数据，现在，天链让卫星“拍完即传”，为防灾减灾、应急响应争取宝贵时间。环境监测卫星获取的图像和数据也能迅速传回地面，为生态环境保护和城市规划建设提供有力支撑。
如今，天链二号06星刚刚发射没几天，天链三号01星便紧随其后升空。这种密集发射并非巧合：天链二号06星是天链二代的最后一颗组网星，它的入轨标志着第二代系统完成最终部署；而天链三号01星则是全新一代的开端，采用了更先进的技术平台，搭载新一代载荷，实现更强的并行数据传输和更高的通信速率，为未来中国空间站扩建、载人登月等更高需求提前铺路。两代系统并非简单替换，而是将长期共存、协同工作，共同编织一张更密、更快、更稳的太空“路由网”。
打造通往深空的“信息天路”
天链中继卫星系统在深空探测领域也发挥着重要作用。目前，天链主要通过发射上升段测控和有限的深空数据中继支持深空任务，未来有望与专用深空中继卫星（如鹊桥系列）协同，形成更高效的地月-行星际信息网络。
2020年7月，天问一号火星探测器成功发射，为了确保我国首次火星探测任务顺利完成，天链一号02星和天链二号01星早在发射前就完成了系统任务适应性改造等多项技术状态准备。在火箭上升段和地火转移轨道初期，两颗天链卫星与地面测控站接力，对火箭和探测器进行跟踪、遥测和数据中继。这确保了发射关键弧段的实时监控，尤其是在地面站覆盖不到的区域。这也是中国首次在行星际距离上综合利用天基中继资源的实践。
近年来，科技工作者提出使用天链和鹊桥合作的方案，为我国的月球计划提供支持。鹊桥号与鹊桥二号是月球专用中继星，提供地月间中继通信。前者运行在地月L2点，主要服务嫦娥四号月背探测任务；后者运行在绕月大椭圆轨道上，主要服务嫦娥六号至八号等月背/极地任务。
通过在部分天链卫星上加装“对天面”天线，可实现对月球中继星的覆盖。3颗核心天链星即可达到较高覆盖率，4颗的覆盖率可接近100%。这样一来，月球探测器的数据可先传给鹊桥系列，再由鹊桥转给天链，最终高速下传地面；指令也可反向传输。这种“星星双中继”模式能提升地月通信的可靠性和实时性，尤其适合国际月球科研站长期运行需求。鹊桥二号的更高通信速率与天链的成熟组网能力互补，有望形成高效的地月信息“热线”，为月面基地、巡视器、载人登月任务提供备份或增强中继，尤其是在月球南极等复杂区域。
我国天问三号火星探测任务已全面展开，计划2028年前后发射，2031年前后携带火星样品返回，届时将面临更复杂的通信需求。天链可能继续承担发射段和地球轨道段支持，未来或通过升级通信链路、更高功率天线，尝试在地球-火星转移轨道中提供辅助中继，缩短数据延迟。后续天问四号（木星/木卫探测）等任务也可能需要类似支持。
天链的深空参与体现了中国航天近地强基、深空拓展的思路。目前，它以辅助支持为主，但通过技术升级和系统协同，有望成为连接地球与行星际探测器的可靠信息“天路”，助力中国从月球到火星，再到更远深空的持续探索。未来，随着更多天链卫星入网和星间链路成熟，这一支持将更加实时、高效和智能，为中国航天乃至人类太空探索持续注入强大动力。
（作者为中国科普作家协会会员）
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