卫星在轨长期管理是保障卫星正常运行和发挥作用的关键。我国在轨卫星管理可以划分为两个阶段，第一个阶段是从1990年至1997年，这一阶段卫星管理数量少、卫星功能简单、管理技术单一，地球同步卫星采用定时管理方式，可以称之为早期定时在轨卫星管理阶段；第二阶段从1997年之后，我国发射的卫星数量激增、功能复杂，管理要求显著提高，管理技术大大提升，地球同步卫星采用全时管理方式，实现了卫星长期管理由初期“单星经验型”到“多星智能型”转变，管理的卫星数量和水平跃居世界前列。

随着我国航天事业发展，中低轨道卫星在轨数量将大量增加，小卫星、星座要求航天测控网具备多星同时在轨测控能力；二代导航卫星星座、高精度对地观测卫星等要求提高飞行器轨道测量和定位精度；遥感卫星为提高使用效率要求更灵活的测控服务，因此未来的在轨卫星管理技术必须进一步扩展轨道测控覆盖率、提高测控设备使用率、提高测控时效性和灵活性，才能满足我国航天事业发展对卫星在轨测控的要求。

形成天基为主、地面为辅的在轨卫星测控网

利用以跟踪与数据中继卫星系统为主建设的天地一体化测控网, 不仅能有效地提高网的测控覆盖率和多目标测控能力, 而且能够完成各类对地观测卫星的高速实时数据传输的任务。以一颗多址能力为前向1路、返向5路的中继卫星为例，在现有管理模式下，它具有支持100颗低轨卫星在轨工程测控的能力。以天基为主、天地结合在轨卫星测控网与现有的基于地基测控网管理低轨卫星相比，除了卫星管理数量的增加，还可以克服现有基于地基测控网在轨卫星管理时间域集中和模式单一的缺陷，比如在中继卫星多址服务方式下，均匀测控模式可以减小卫星测控间隔，轮询测控能确保在最短时间内发现卫星异常，连续测控模式能满足长时间测控需求和减小卫星测控间隔，这些多服务模式的使用将带来卫星在轨测控数量、管理质量和时效性的显著变化，提高卫星在轨测控安全性、灵活性和管理效率。

充分发挥资源调度的作用

地面测控设备、中继卫星和相关运行系统统称为测控资源，这些测控资源不可能无限地增加。如何利用有限的测控资源支持更多数量的卫星管理，需要充分发挥资源调度的作用。以美国空军卫星测控网（AFSCN）的测控调度问题为例：1992年到2002年间，AFSCN的测控站数量没有发生变化，但是随着卫星的增加，每天的平均测控服务需求数目上涨了40～50%，其中存在冲突的任务数量更是上涨了5.4～6.6倍。1992年，通过测控调度算法能够达到近98%的任务满足度，到2002年，通过测控调度算法可使任务满足程度达到94%以上，仅下降了不足4%，充分体现了通过测控调度实现测控资源综合利用所实现的巨大效益。

发展多目标测控管理技术

经过30多年的发展，我国卫星测控系统已经形成了多星测控能力，通常它侧重于对多个不同类型的卫星进行并行管理或者相同卫星的串行管理。未来海量小卫星组网以及大量的卫星星座运行，需要在同一时间，对多颗同类型卫星进行管理, 它们之间较单星运行相比，更多地强调协调性和依赖性，同时卫星间特征的相似性为单个卫星故障的检验提供了更多信息，因此需要在现有多星测控的基础上，针对这些特点，提升多目标测控服务的能力，着重编队卫星管理，充分挖掘多目标服务的优势。

关键故障自动实时处置

与过去试验卫星数量居多相比，今后越来越多的是为用户提供服务的应用卫星，它们更强调卫星业务可用率。以地球同步轨道通信卫星为例，它要求卫星一年的服务率大于99.99%。尽管卫星在设计制造过程中为了整星的安全，采用各种技术确保卫星在各种情况下平台安全，但出现重大异常时，这种安全保护措施的执行会中断卫星的业务运行，进而影响卫星年度有效使用率。目前的普遍的做法是由操作人员判断故障原因，进而采取上行发令或注数，整个处理过程时间长、对操作人员要求高，会出现处理不及时导致卫星业务中断的现象。因此，为更好满足卫星业务高效运行和确保卫星安全，卫星在轨测控必须具有卫星关键故障自动实时处置能力。目前我国已经做了成功的尝试，并在某颗地球同步轨道卫星的太阳干扰保护的过程中发挥了作用，成功地避免了卫星姿态失稳。

提供灵活的按需测控服务

过去由于受测控站分布的限制，建设在国内的测控站只能为低轨卫星提供每天上午、下午一定时段的升、降轨各几圈测控服务，其它圈次卫星不可见。卫星载荷和数据回传开、关机的时间通常是提前1天或几天注入星上计算机，地面很少修改已经注入的工作程序。现代对地观测卫星从提高卫星利用率和使用效能出发，提出了按需要测控服务的要求。据了解，光学成像卫星如果能及时调整工作计划避免云层遮挡，可以将卫星有效图像率提高一倍以上。因此，如果充分利用中继卫星的全球覆盖和多址服务能力，开发按需服务能力，地面测控系统就能够为卫星用户提供反应迅速、高效灵活的按需测控服务，将显著提升卫星的应用效果和卫星用户满意度。

延伸阅读

我国航天测控事业实现多阶段技术跨越

我国航天测控事业经过50年不断发展，先后实现“飞向太空、返回地面、同步定点、飞船回收、多星管理、深空探测”等多阶段技术跨越，形成独具中国特色的多功能现代化综合测控网，为我国航天事业和国民经济、科技、社会发展作出了突出贡献。

1967年6月，原国防科委组建了卫星地面测量部，即西安卫星测控中心前身，这标志着我国航天测控事业开始。

据西安卫星测控中心主任余培军介绍，50年来，一代代航天测控人白手起家、艰苦创业，胜利完成我国第一颗卫星、第一颗返回式卫星、神舟系列飞船等300多次发射测控任务，创造了我国航天史上多项第一。

——飞向太空。1970年4月24日，东方红一号卫星发射成功，我国成为世界上第五个发射卫星的国家。任务中，分布在各地的地面观测站，对卫星实施精确跟踪测量，成功预报了卫星飞临世界244个城市上空的时间和方位。

——返回地面。1975年11月26日，我国发射了第一颗返回式卫星。测控回收人员用无线电定向仪等设备，捕获了高速返回的卫星，创造了卫星回收一次成功的奇迹，我国成为继前苏联、美国之后第三个掌握卫星回收技术的国家。

——同步定点。1984年4月8日，我国发射了第一颗试验通信卫星东方红二号。测控人奋战8昼夜，成功将卫星定点于东经125度、赤道上空36000公里的地球同步轨道，我国成为世界上第五个掌握地球同步卫星测控定点技术的国家。

——飞船回收。1999年11月21日，在没有任何技术和经验借鉴的情况下，我国成功回收了神舟飞船返回舱。至今，我国11次发射神舟飞船，测控人一次次出色完成任务，先后创造了“救援人员30秒赶到落地现场”、返回舱预报落点与实际落点仅差280米等纪录。

——多星管理。随着我国在轨航天器数量增加，多星管理能力亟待提升。近年来，测控人自主研发了多星共位控制、星座构型控制、多星编队飞行等多套精密轨道控制软件，轨道计算和控制精度始终处于国际先进水平，目前已具备同期对上百颗在轨航天器实施轨道测定、状态监视、姿态调整、轨道控制和维护维修的能力。

——深空探测：在我国月球探测等工程的牵引带动下，测控人攻克了远距离跟踪测量等关键技术，测控能力实现了从地球轨道向月球、深空轨道航天器跟踪测控的重大跨越。在嫦娥一号绕月飞行中，首次使测控通信距离远达40万公里。在嫦娥二号任务中，将测控通信距离纪录扩展到了8000万公里。2013年对欧空局“金星快车”进行了跟踪测量试验，测控通信距离成功突破2.5亿公里。在嫦娥三号任务中，采用干涉测量等先进深空测量手段，确保了探测器精准落月，顺利开展月面探测等空间技术试验，为我国后续开展火星等极远星际探测奠定了基础。

余培军介绍说，近年来，在测控科技人员的不断探索之下，“二代导航数据分析中心”“宇航动力学精密轨道确定软件”等一批拥有自主知识产权的研究成果不断涌现，前瞻性基础研究和应用基础研究得到逐步加强，我国航天测控领域重大关键技术瓶颈有了新的突破，轨道确定和控制精度达到国际先进水平。

（本文来源：《国际太空》2018年第1期）