20 世纪随着科学技术水平的发展, 人类逐步具备了通过航天活动探索地球以及地球以外天体的能力。根据探测目标和任务的不同, 人类航天活动主要分为地球卫星、载人航天和深空探测三大领域。而各空间活动在具体实施中由不同系统按照各自的分工, 遵照既定的规则, 分工合作, 协同完成。航天测控系统是任何空间活动中不可缺少的一个重要组成部分, 负责对直接承载空间活动的飞行状态的运载器及航天器进行跟踪、测量、监视、控制。不论是无人航天系统, 还是载人航天系统, 它们在执行航天任务时都必须借助航天测控系统进行任务规划, 实施空间操作, 使地面人员随时掌握飞行情况, 达到运行使用的目的。最初的航天测控系统是在60 年代中期卫星观测网的基础上发展起来的, 当时的卫星观测网包括测控中心和南宁等7 个测量站, 是我国航天测控系统实现从无到有的跨越。1965 年4 月, 该网圆满完成了我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”的跟踪测轨任务。到70 年代初, 在航天测控领域首次提出了测控网的概念, 并按测控网进行了规划设计, 根据当时我国的国情提出了测控设备布局适应多场区、多射向、多弹道飞行试验特点和不同发射倾角、不同运行轨道卫星测控要求的发展思路, 确定在已有的测控、通信能力的基础上, 远近结合、全面规划、箭星兼顾、综合利用, 逐步建成一个布局合理、工作协调、适应性强的航天测控网。遵从上述原则, 于70 年代末80 年代初, 初步形成了我国的近地轨道卫星测控网和地球同步通信卫星测控系统。1988 年近地轨道卫星测控网完成了我国第一颗太阳同步轨道卫星“风云一号”的测控任务。1984 年1 月地球同步卫星测控系统完成了我国首次地球同步试验通信卫星“东方红二” 的发射测控任务。90 年代初, 为适应载人航天任务的特殊需求,我国开始建设新一代航天测控网, 逐步建立了陆、海基统一S 频段( USB) 测控网及S 频段测控网网管中心; 新建了东风发射指控中心和北京航天指挥控制中心, 改造了西安卫星测控中心; 进行了测量船、各测控站测控通信设施的适应性改造; 建立了以数字程控交换为核心, 以卫星通信、光纤通信为主干信道的集话音、数据、图像传输于一体的大型科研试验通信专用网。新航天测控网可靠性更高、适应性更强, 对中、低轨航天器的覆盖率达15%以上, 天地数据传输速率达2MbPs, 满足了载人航天的测控通信要求。同时其技术性能也使我国航天测控网跻身国际先进行列。1999 年11 月S 频段测控网成功完成了我国第一艘无人飞船“ 神舟一号”的测控通信任务, 至此我国航天测控系统实现了由弱到强的转变。
在过去50 多年的时间内, 我国航天测控系统经历了从无到有、从弱到强的发展历程, 逐步形成了符合我国国情的航天测控系统, 具备了对载人飞船和各类不同轨道的应用卫星的发射及在轨运行以及返回式卫星提供测控支持的能力[1] 。我国航天测控系统立足国内, 坚持独立自主、自力更生、自主创新之路, 一代代航天测控人发扬艰苦奋斗、无私奉献的航天精神, 走出了具有中国特色的发展之路, 搭起了我国航天测控的平台和通向太空的天梯, 在世界航天测控领域拥有了发言权。目前我国在用的航天测控网主要包括统一C频段航天测控网、统一S 频段航天测控网; 正在积极建设天基测控通信网和深空测控通信网。
1、 C 频段航天测控网:统一C 频段航天测控网由西安卫星测控中心和2 套全功能固定站、1 套船载站、若干限动站和遥测单收站组成, 主要完成C 频段地球静止轨道卫星转移轨道段和定点后长期管理的测控任务。全功能站主要完成卫星发射转移轨道段测控支持; 限动站和遥测单收站主要完成卫星定点后长期管理的测控任务。在地球同步卫星长期管理段已形成了/ 1 套限动站、3 套单收站共同支持3~ 4 颗定点卫星0 的多星测控管理模式。C频段航天测控网为我国C 频段地球静止轨道卫星的发射和定点管理提供了有效的测控操作。
2、S 频段航天测控网:统一S 频段航天测控网包括2 个航天指挥控制中心( 北京航天指挥控制中心和西安卫星测控中心) 、国内6 个固定站、2个活动站和4 艘远望号测量船, 此外还进行了国外建站( 卡拉奇站和纳米比亚站) 和国际联网( HBK站和马林迪站) 。这些测控中心、测控站( 船) 通过两种数据传输手段( 地面传输网和卫星通信网)有机结合、协调工作, 共同完成对载人航天、中低轨卫星和部分地球同步卫星的测控通信任务。同时, 由于其主要技术性能与国际渐趋兼容, 因此具备与国际联网, 进行国际测控合作的能力。
3、测控网络管理:网管中心设在西安卫星测控中心, 具备对测控设备的远程监视能力和一定的控制功能, 负责整个测控网的日常管理。测控资源的自动化调度水平逐渐提高, 能够实现中心对航天器的透明操作。