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FreeBuf|卫星黑客利器：OpenATS新版本更新

一、卫星追踪背景以及测控网简单介绍
随着卫星互联网在全球的加速布局以及我国今年正式将卫星互联网纳入新基建范畴 ， 卫星互联网迎来大规模布局和加速发展 ， 特别是以低轨卫星星座StarLink为代表的大型卫星互联网星座 。 由于卫星的特殊用途和优势 ， 卫星网络是国家战略通信资源 ， 背后离不开军事和国家安全的背景 。
卫星轨道的种类和区分在我前几篇文章中略有提及 ， 感兴趣的可以去我历史文章翻阅一下 ， 在此就不详细介绍 。 低轨卫星的轨道高度一般较低 ， 这也是降低通信延迟的一个理想轨道 。 但根据天体运动等物理学我们可以得知 ， 距离我们地球越近的卫星 ， 它就需要更高的运动速度来摆脱地球的引力 ， 当近似接近地表时 ， 速度必须达到第一宇宙速度7.9km/s才能摆脱地心对它的引力而不会掉下来 。 所以低轨卫星的在轨相对速度一般为7km/s左右 ， 较快的速度带来的一个最直接需求就是需要天线精确追踪指向卫星 ， 这就是卫星天线带有追踪功能的根本原因 。 其实除了相对静止卫星的其它卫星 ， 几乎都需要追踪系统来支持 。 卫星距离我们较远 ， 少则几百公里 ， 天线较多采用高增益的抛物面天线 ， 抛物面天线的波束窄 ， 如果想要达到精准指向 ， 系统精度要求非常高 。 常见的追踪方式有脉冲追踪、信标追踪等 ， OpenATS采用的是星历追踪 。
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追踪天线涉及技术较多 ， 价格也是非常昂贵 ， 1m直径的天线动辄几十万起步 ， 能让爱好者自己制作追踪系统是当初制作OpenATS的主要原因 。 本人是做卫星安全研究方向 ， OpenATS已经在我的工作研究中发挥了非常大的作用 ， 不玩天线的“卫星黑客”其实都是噱头 。 前期的OpenATS国内有一些无线电爱好者、学校学生已经在用来追踪卫星或者是空间站通信等用途 。 卫星通信行业的人应该熟悉 ， 低轨卫星过境时间非常短 ， 最短的几分钟左右 ， 如果想长时间进行数据接收或者是稳定测控任务 ， 需要在全国各地分布搭建接收站和测控站 。
国际上著名航天大国都在不同国家部署自己的深空测控站以支持航天任务：
美国NASA的深空测控网（DSN）主要由3个大的站点组成 ， 位于加州的戈尔德斯通站（北纬35°25′36″ ， 西经116°53′24″）、西班牙的马德里站（北纬40°25′53″ ， 西经4°14′53″）和澳大利亚的堪培拉站（南纬35°24′05″ ， 东经148°58′54″） 。 刚好经度间隔120°左右 ， 可以错开接收来自深空网络的探测器、卫星信息 ， 例如火星探测器 ， NASADSN隶属于JPL管理 。
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澳大利亚堪培拉的70m直径深空天线 ， 也是唯一可以向旅行者2号发送命令的天线
ESA（欧空局）的深空测控站主要有澳大利亚新诺舍站（南纬31°2′53.61″ ， 东经116°11′29.4″）、西班牙塞夫雷罗斯站（北纬40°27′9.68″ ， 西经4°22′3.18″）、阿根廷延马拉圭站（南纬35°46′33.63″ ， 西经69°23′53.51″） 。
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ESA塞夫雷罗斯测控站
我国测控领域有长春、闽西、厦门、渭南、南宁、青岛和喀什测控站 ， 当然还有测控船的支持例如“远望号”测控船 。 央视直播火箭发射的时候会喊道：“青岛测控站雷达跟踪正常 ， 遥测信号正常 。 ”类似这样的话语 ， 这些不同地区的测控站肩负着跟火箭和卫星进行通信、下发指令的任务 。 我国深空测控站有著名的喀什3个35m天线阵列组成的测控站（北纬38°26′34.7″ ， 东经76°43′40.3″）、佳木斯66m天线测控站（北纬46°29′37″ ， 东经130°46′12″）以及远在阿根廷萨帕拉的35m天线测控站（南纬38°11′28.9″ ， 西经70°8′58.2″） ， 前阵子刚将西安测控中心的天线进行升级 ， 也是为了今年火星任务做支持 。


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