插图:tuput
中文
ISRO称印度国家卫星系统是亚太地区最大的国内通信卫星系统之一,转发器超过200个。它始于1983年的INSAT-1B,1992年起的INSAT-2系列在印度本土制造。
印度国家卫星系统INSAT,是一组停泊在地球静止轨道上的卫星,传送印度的电视信号、电话线路、气象云图和遇险警报。ISRO称它是亚太地区最大的国内通信卫星系统之一。ISRO的页面说,该系统有九颗在轨运行的通信卫星,在C、扩展C和Ku无线电频段上有200多个转发器(接收信号并把它发回地面的设备),并说它是1983年随INSAT-1B投入使用而建立的。
印度气象局(IMD)把INSAT描述为空间部、电信部、IMD、全印广播电台和国营电视台(Doordarshan)的合办项目。地球静止轨道位于赤道上空约36,000公里(22,300英里)处,在这个高度上,卫星与地球自转同步,停留在同一个点的上空。ISRO的页面于2026年11月5日核查,页面本身没有标注日期,所以卫星数量均按ISRO的表述。
一种设计,四类载荷
拉曼·斯里尼瓦桑(Raman Srinivasan)在NASA卫星通信史的那一章里说,印度坚持要求INSAT至少携带四种不同的载荷,这决定了它不同寻常的设计。他列出的有:面向村庄公共电视机的电视中继,城市之间的电话、传真、数据和电报线路,用于调查国家资源的遥感载荷,以及一套气象系统,它收集几千个无人地面站的读数,并能在气旋逼近时触发沿海村庄的警报器。
最先携带这些载荷的INSAT-1系列,据ISRO的任务手册,是按印度的要求定制设计的,由美国福特航空航天通信公司(Ford Aerospace Communication Corporation)制造。每颗航天器有12个用于固定通信的C波段转发器、两个用于电视广播的S波段转发器,以及一台甚高分辨率辐射计,这是一台拍摄地球可见光和红外图像的扫描相机。地面部分则是印度自己的。ISRO说,INSAT-1A成功建立了卡纳塔克邦哈桑的主控设施,以及电信部的网络管理系统。
促成这一切的那些试验,见SITE卫星教学电视试验(1975年至1976年)的叙述,开创这项计划的人则是维克拉姆·萨拉巴伊的生平介绍的主人公。
1982年的INSAT-1A,与航天飞机首次夜间发射送上天的INSAT-1B
INSAT-1A于1982年4月10日印度标准时间中午12点17分,由德尔塔火箭从卡纳维拉尔角发射升空,ISRO的手册称它是印度第一颗多用途国内卫星。大事年表列出它于1982年9月6日停用。手册说它的推进剂耗尽,给出它的寿命为五个月,并把故障归因于太阳帆板没有展开,加上运行和软件方面的小毛病。NASA为下一次任务编写的新闻资料则把原因描述为反作用控制系统失灵,也就是保持卫星姿态的推力器出了问题。
接替它的INSAT-1B于1983年8月30日搭乘“挑战者号”航天飞机升空,任务代号STS-8。NASA对这次飞行的历史介绍说,由于轨道力学,INSAT-1B的部署决定了航天飞机必须在夜间发射、夜间着陆,这两项都是该计划的首次。宇航员吉翁·布卢福德(Guion Bluford)在飞行第二天释放了卫星,NASA的新闻资料说,一台有效载荷辅助舱(一种固体火箭发动机)在释放约45分钟后点火,把它推向地球静止高度,随后由卫星自己的发动机把轨道修圆。第六天,任务控制中心用拉维·香卡(Ravi Shankar)的“Tala Sawari”叫醒了机组,NASA说这首曲子是为纪念卫星的释放而播放的。
随后,这颗卫星差一点重蹈1982年的覆辙。ISRO说,INSAT-1B几乎遭遇了与INSAT-1A同样的命运,福特和印度的控制人员直到9月中旬才让它的太阳能电池阵展开。到那时,它已经取代INSAT-1A,进驻东经74度。1983年10月它具备了完全运行能力。页面补充说,它一直工作到1990年,所有4,375条双向话路或其等效线路都在使用,并传回了约36,000幅地球图像。
1992年起在印度制造
按ISRO的描述,INSAT-2A是印度制造的第一颗多用途卫星,于1992年8月投入运行。1992年7月10日,一枚阿丽亚娜44L火箭从法属圭亚那的库鲁把它送上了天。载荷有12个C波段、六个扩展C波段和两个S波段转发器,一个传送气象数据的数据中继转发器,一个搜救转发器,以及一台可见光波段分辨率为2公里、红外波段为8公里的辐射计。INSAT-2B于1993年7月23日升空,INSAT-2C于1995年12月7日,INSAT-2D于1997年6月4日,INSAT-2E于1999年4月3日。
并非每颗卫星都完好无损地走完全程。ISRO说,1988年7月发射的INSAT-1C因电源故障,失去了一半的C波段转发器和全部两个S波段转发器,而它的气象成像和数据收集仍在工作。大事年表记载,INSAT-2D于1997年10月4日失效,替代它的INSAT-2DT于1998年1月1日列入名单。
2003年4月10日发射的INSAT-3A带有24个转发器(12个C波段、六个上扩展C波段和六个Ku波段)、辐射计、一台分辨率为1公里的相机和一个搜救转发器。名单随后列出了INSAT-4A(2005年12月22日)、INSAT-4B(2007年3月12日),以及2007年9月2日由印度的GSLV-F04发射的INSAT-4CR。同一份名单把2006年7月10日GSLV-F02发射INSAT-4C一事标为不成功。
INSAT-4CR之后,INSAT这个名称在该名单中只出现在气象卫星INSAT-3D和INSAT-3DR上,大多数新的通信卫星命名为GSAT或CMS。INSAT-4B在寿命末期经过离轨处置,于2022年1月24日退役。
每15分钟一幅气象云图
IMD对其卫星部门的叙述从INSAT之前讲起。1972年至1982年,它接收美国气象卫星的图像,把它们印在相纸上,用于预报。INSAT-1B的数据接收和处理系统于1983年建成,IMD说它把这项工作发展成了一个完整的卫星气象部门。INSAT-1上的辐射计在可见光下分辨率为2.75公里乘2.75公里,INSAT-2上的为2公里乘2公里,IMD说它每三小时获取一次扫描。自1996年起,这些图像在IMD网站上向公众开放。
专用气象卫星卡尔帕纳-1(Kalpana-1)于2002年9月12日发射。IMD说,INSAT-3A于2016年9月退役,卡尔帕纳-1于2017年9月退役。IMD的页面(2026年11月5日阅读)点名INSAT-3D(2013年7月26日发射,位于东经82度)和INSAT-3DR(2016年9月8日发射,位于东经74度)为两颗在轨运行的气象卫星。每颗都有一台六通道成像仪,可见光和短波红外通道的分辨率为1公里,还有一台19通道探测仪,用来建立大气的温度和湿度廓线。IMD说,它每天从每台成像仪获取48次过境数据,错开安排,使预报员每15分钟收到一组新图像。
IMD列出了这些云图的用途,包括跟踪热带气旋的生成和发展、估算降雨,以及判断季风的到来,季风的科学一文对此有解释。INSAT-3D的辐射值和风场数据进入国家中期天气预报中心运行的模式,两颗卫星上的数据中继转发器还传送自动气象站和雨量计的读数。
INSAT-3DS于2024年2月17日由GSLV-F14发射。ISRO的任务页面说,它完全由地球科学部出资,将增强INSAT-3D和INSAT-3DR的服务。
海岸上的警报器
斯里尼瓦桑列出的气旋构想,成了一项服务。IMD关于该系统的培训讲义说,普通预警靠陆地电话线传送,而电话线在气旋中很可能中断,卫星信号则不受恶劣天气影响。所以1985年,IMD与空间部一起,开始通过INSAT上的一个C和S波段转发器发送预警。气旋预警传播系统起初在安得拉邦南部和泰米尔纳德邦北部的海岸沿线有100台模拟接收机。
每台接收机是一个3.6米的网状天线,带有警报器和扩音器。有风险的区域被划分成若干区,一个编码信号会触发其中一个区的警报器,随后会有语音消息,供听到警报的官员收听。据讲义,20世纪90年代初,喀拉拉邦、卡纳塔克邦、马哈拉施特拉邦、古吉拉特邦、果阿邦、西孟加拉邦、奥里萨邦和安得拉邦北部的海岸又安装了150台接收机。它补充说,2002年和2003年在世界银行出资的项目下,安得拉邦装了100台数字接收机,拉克沙群岛的卡瓦拉蒂装了一台,确认消息通过INSAT的移动卫星服务返回钦奈的IMD。讲义没有标注日期,写作时IMD统计有252台模拟接收机和101台数字接收机,并计划转向一套基于直播到户机顶盒的系统。预警更完整的记录见印度的气旋预警如何改进。
遇险警报、电视与发射机
ISRO关于INSAT-3A的页面说,它的搜救转发器是印度对国际卫星辅助搜救计划所作贡献的一部分,ISRO还说INSAT-3DS也带有一个。ISRO的搜救页面点名INSAT-3DR和GSAT-17为它在科斯帕斯-萨尔萨特(Cospas-Sarsat)系统中的空间段,班加罗尔的ISRO遥测、跟踪与指令网络内的印度任务控制中心是来自印度和七个邻国的遇险警报的牵头机构。该页面补充说,印度的地面系统自1989年至1990年起一直在运行。
在电视方面,ISRO的页面说,INSAT一直是覆盖面扩大的重要推动力,国营电视台是主要用户。它报告说,约有1,415台国营电视台发射机通过INSAT工作,卫星电视覆盖了100%的地区和人口,地面发射机覆盖了81%以上的土地和92%以上的人口。该页面把INSAT-4B列在使用中的卫星里,所以它似乎写于该卫星2022年1月退役之前,页面本身没有标注日期。ISRO的节俭太空记录把这些服务放在它其他项目之中来看。
各来源说法不一致之处
ISRO自己的页面有几处彼此不一致。它关于INSAT-1A的网页说这颗卫星于1983年9月被放弃,而任务手册和大事年表给出的都是1982年9月6日,本文采用这个日期。ISRO的大事年表把INSAT-1C定在1988年7月21日,其网页则是1988年7月22日,所以本文只说1988年7月。NASA的新闻资料给出INSAT-1A的发射日期是1982年4月8日,而ISRO的手册、名单和大事年表是4月10日。IMD的页面没有提到2024年2月发射的INSAT-3DS。卫星总数均为ISRO未标日期的数字。
哈桑的控制室
ISRO的INSAT卫星由空间部的主控设施操控。据其自己的页面,位于哈桑的这一设施,在中央邦的博帕尔设有备份,监测和控制ISRO的所有地球静止卫星,从发射后抬升轨道,到测试载荷,再到寿命结束时把卫星移出原来的位置。它的大事记从1982年开始,当时哈桑中心建成,有两面14米天线,往下记录了2005年的博帕尔备份、2020年完成50颗卫星的发射和早期轨道运行,以及2022年随CMS-02发射开始29艘航天器的在轨运行。
资料来源与延伸阅读
- ISRO: Communication Satellites (the INSAT system and the list of ISRO communication satellites)
- ISRO: Timeline
- ISRO: INSAT-1A Mission (mission brochure, 10 April 1982)
- ISRO: INSAT-1A
- ISRO: INSAT-1B
- ISRO: INSAT-1C
- ISRO: INSAT-2A
- ISRO: INSAT-3A
- ISRO: GSLV-F14/INSAT-3DS Mission
- ISRO: Television (satellite based services)
- ISRO: Satellite Aided Search and Rescue
- India Meteorological Department: Satellite Meteorology Services
- India Meteorological Department, Pune: Analog Cyclone Warning Dissemination System (ACWDS), training note
- Department of Space, Master Control Facility: About MCF
- Department of Space, Master Control Facility: Milestones
- NASA: Space Shuttle Mission STS-8 Press Kit, August 1983
- NASA History: 40 Years Ago, STS-8, the First African American in Space, and the First Space Shuttle Night Launch and Landing
- NASA History Division: Beyond the Ionosphere, chapter 16, No Free Launch: Designing the Indian National Satellite (Raman Srinivasan)
本文在 AI 工具协助下研究与撰写,并经编辑核实。仅供一般参考与讨论,不构成专业建议。请参阅我们的编辑准则与免责声明。发现错误?告诉我们。
喜欢这篇吗?下一篇也别错过。
每次一篇好文章,直接送到你的邮箱。绝无垃圾邮件,随时可退订。