“數據中繼試驗衛星”(Data Relay Test Satellite，DRTS)是日本宇宙開發事業團(NASDA)為滿足地球觀測衛星及”國際空間站”日本實驗艙的數據傳輸需求而開發的中繼衛星。為發展數據中繼技術，日本先後研製了工程試驗衛星-6(ETS-6)和“通信工程程試驗衛星”(COMETS)，開展相關技術試驗。在此基礎上，進一步發展了DRTS衛星。
衛星由三菱電機公司(MELCO)作為主承包商，研製工作始於1996年。日本原計畫發射2顆DRTS衛星，分別定點東經90°和西經170°的地球靜止軌道上，2002年9月10日，第1顆DRTS衛星發射，2003年1月開始業務運行，並起名為“回聲” (Kodama)。第2顆衛星取消發射。
基本介紹
- 中文名：數據中繼試驗衛星
- 外文名：Data Relay Test Satellite，DRTS
- 國家：日本
- 發射時間：2002年
- 簡稱：DRTS衛星
- 主要功能：數據傳輸
- 所屬領域：航空航天、科學
發展背景,主要性能參數,衛星特點,衛星性能,
發展背景
為使地球觀測衛星的觀測數據傳輸和今後的空間站，特別是日本空間艙（JEM)的套用實現標準化，日本宇宙開發事業團（NASDA)已決定開發數據中繼衛星，建立數據中繼衛星系統，同時還開展了一系列的開發活動。這其中包括1994年8月發射了技術試驗衛星（ETS) -VI,儘管這顆星未能進入預定的對地靜止軌道，但在其轉移軌道上利用該星進行了衛星間通信的基礎試驗；還計畫於1998年2月發射通信廣播技術衛星（COMETS)進行標準的通信實驗。而為滿足對今後不斷增大的大容量數據傳輸網路方面的要求，NASDA還計畫在2000年發射兩顆數據中繼技術衛星（DRTS),它較COMETS 提高了衛星間通信動能，增大了通信容量，NASm將用這兩顆衛星進行大容量數據傳輸網路驗證實驗。
DRTS的衛星間傳輸網路採用兩個波段——S波段（2GHz)和Ka波段 (20~ 30GHz),最快的數據傳輸速率可達240Mb/s。兩顆DRTS衛星將分別配置在東經90°和西經170°的對地靜止軌道上，以捕獲和跟蹤在地球軌道上運行的觀測衛星、空間站和天地往返機（如HOPE等）等作為通信實驗對象的太空飛行器，將這些捕獲和跟蹤數據傳送給地面系統。
在選定三菱電機公司作為DRTS的主承包商後，又確定了以鎌倉製作所作為開發基地，於1996年開始了 DRTS的開發工作，1997年2月完成了系統的初步設計評審（PDR)工作，隨後進行詳細設計和研製開發模型。2002年9月10日，第1顆DRTS衛星發射，2003年1月開始業務運行，並起名為“回聲” (Kodama)。第2顆衛星取消發射。
主要性能參數
DRTS衛星呈長方體，收攏尺寸2.2m×2.4m×2.2m，天線和太陽電池翼展開後最大包絡為6.65m×16.36m×6.23m。平台結構為中央承力筒式。熱控分系統為被動式和主動式並用。供配電分系統採用32～51.5V浮動母線，有2組50A·h氫鎳蓄電池，採用數字式程式分流方式。姿態控制採用整星動量偏置方式，控制精度在正常模式下為0.05°(滾動和俯仰)、0.15°(偏航)；當天線轉動時，姿態誤差最大不超過0.07°(滾動和俯仰)、0.2°(偏航)、推進分系統包括500N遠地點發動機、20N和1N推力器，南北軌道控制採用200mN電弧推力器。
DRTS衛星與低地球軌道上的“先進陸地觀測衛星”(ALOS)和日本實驗艙開展了通信試驗，同時，其星間鏈路與美國的“跟蹤與數據中繼衛星”(TDRS)及歐洲的“阿特米斯”(Artemis)衛星可互操作。迄今，DRTS衛星與6個不同的太空飛行器開展了數據中繼試驗，其Ka頻段前向速率為100kbit/s～50Mbit/s，返向速率為100kit/s～240Mbit/s;S頻段前向速率為100bit/s～300kbit/s，返向速率為100kbit/s～6Mbit/s。 DRTS衛星主要性能參數見下表。
| 參數 | 指標 | |
|---|---|---|
衛星平台 | DRTS平台 | |
穩定方式 | 三軸穩定 | |
質量/kg | 2800（發射）/1500（入軌） | |
設計壽命/年 | 7 | |
功率/W | 2100（壽命末期） | |
軌道位置 | 東經90° | |
轉發器 | S頻段 | 1個前向和2個返向信道，下行頻率2.025～2.11GHz，上行頻率2.2～2.29GHz |
Ka頻段 | 1個前向和1個返向信道，下行頻率23.175～23.545GHz，上行頻率25.45～27.5GHz | |
饋電鏈路 | 下行頻率19.7～20.2GHz，上行頻率29～30GHz | |
天線 | 1副3.6m口徑星間鏈路天線和1副1.8m口徑星地鏈路天線 | |
衛星特點
為設法提髙衛星間的通信性能，實現髙 精度地捕獲與跟蹤作為通信實驗對象的航天 器，提髙搭載的有效載荷儀器的質量比，設 計的DRTS衛星需具備以下特點：
(1)高性能的ICE
在ICE（衛星間通信系統）中，提髙了IOC天線的孔徑效率和跟蹤接收機的性能（加寬頻帶，降低噪 聲），這樣就增加了Ka波段回程通信容量和通信通道數，擴大了傳輸速率範圍。
(2)1000kg級的衛星公用艙
在公用艙設計時，最大限度地利用了 COMETS等現有的經飛行驗證的儀器，以降低成本。與此同時還考慮將該DRTS 公用艙作為1000kg級衛星公用艙的可發展性和可擴充性等問題。
(3)具備自適應控制功能的控制系統
在姿態控制系統與天線控制系統間的協調控制方面，為減小伴隨髙速驅動IOL天 線所產生的干擾對衛星姿態的影響，採用了以這種干擾的預測值為基礎的前饋補償法來 預測質量特性。為將質量特性預測誤差所致 影響減至最小，增加了根據姿態角誤差線上 進行參數識別的自適應控制功能。
(4) 髙有效載荷比，結構緊湊
本體採用碳纖維增強塑膠（CFRP)做無骨架殼體和支撐結構，實現結構輕型化，星載有效載荷系統質量與發射質量比達 6.6%(星載有效載荷系統質量為335kg),星載有效載荷系統質量與衛星乾質量比髙達28%。由於採用公用艙和有效載荷艙分離組裝式結構，所以公用艙和有效載荷艙可分頭組裝、並行試驗。另外，為使大型天線有效地收攏在火箭整流罩內，不僅結構分系統、熱控分系統、推進分系統等的設計實現了最佳化，同時也使衛星結構更加緊湊。
(5)採用500N的雙元遠地點發動機和多種推力器的推進系統
推進系統採用了一種可適於1000kg公用艙（質量和尺寸）的500N雙元遠地點發動機，南北軌道控制採用DC電弧推力器，旨在解決包括可搭載性和推進劑攜帶暈在內的推進系統輕量化問題，姿態控制和東西軌道控制所採用的是1N級的肼推力器。
(6)採用NiH2 50Ah的蓄電池
電源系統採用了NiH2 50Ah的蓄電池， 這種蓄電池具有能量密度高、可搭載性強、 循環壽命長和可大電流放電等優點。
衛星性能
DRTS的性能可分為兩類，也就是衛星 間鏈路性能和FLC性能，這兩類性能又是由包括衛星系統和地面系統在內的綜合系統性能來實現的。
另外，DRTS的IOL系統性能是在COMETS原有性能的基礎上，充分考慮了將要與DRTS進行實驗的各種實驗太空飛行器的要求後確定的。因此較COMETS的性能提髙了，同時還增加了若干項功能，歸納總結如下：
(1) IOL天線
增加了天線增益，提髙了天線方向圖的旁瓣特性（改變了天線方式，採用了介質支撐物）
降低了軌道上的熱扭變誤差
(2)中繼器
適應KSA的大容量傳輸（增大了發射機的輸出，實現了寬頻化）
擴大了動態接收範圍
相位噪聲低（改善了頻率合成器的相位噪聲性能）
(3) FIC天線
進行了可適應DRTS-W、DRTS-E 和軌道位置變更的設計
採用由姿態控制系統進行FIC天線指向控制方式
(4)捕獲跟蹤儀器
縮短了捕獲跟蹤所需的時間（旋轉和捕獲時間）
可適應運行軌道不規則、軌道高度低於1000km的太空飛行器（採用按指向角指令進行捕獲跟蹤的方式）
