编者按：1983年4月4日，世界上第一颗跟踪与数据中继卫星升空，开创了中继卫星时代。25年后，中国也迎来了自己的中继卫星时代。4月25日发射成功的中国首颗数据中继卫星“天链一号01星”，将在神舟七号载人航天飞行中首次应用。届时，神舟飞船的测控覆盖率将由原来的百分之十二大幅提高到百分之六十左右。为了让读者更进一步了解跟踪与数据中继卫星的发展情况和发挥的作用，本刊特约专家，对世界各国的跟踪与数据中继卫星进行逐一介绍。
有许多人都曾经问，除了哥伦比亚号航天飞机外，其它的美国航天飞机上为什么没有类似航空飞机上的“黑匣子”？其实答案很简单，航天飞机通过“跟踪与数据中继卫星”系统，把所有数据都实时传回了地面，所以没有必要再装“黑匣子”。由于哥伦比亚号是第1架上天的航天飞机，当时为了保险起见，装了1个“黑匣子”，事后也没有再拆掉。
跟踪与数据中继卫星是通信卫星的一个重大发展，它在地球同步静止轨道上运行,既能直视中低轨道用户航天器,又能直视地面站,是沟通用户航天器与地面站的桥梁。跟踪与数据中继卫星主要用于跟踪、测量和控制其它航天器，并通过它将各航天器的轨道、遥测等数据转发给地面测控站。
对于载人航天器来说，跟踪与数据中继卫星具有举足轻重的作用。2008年3月，随着国际空间站组装工作提速，美国“跟踪与数据中继卫星”（TDRS）系统开始超负荷运转。欧洲凡尔纳号自动转移飞行器、美国奋进号航天飞机和国际空间站三者都要使用“跟踪与数据中继卫星”系统，一旦出现通信中断的情况，后果将不堪设想。
美国中继卫星：军民齐头并进
1983年4月4日，美国用挑战者号航天飞机发射了世界上第1颗军民两用跟踪与数据中继卫星——跟踪与数据中继卫星1号，开创了中继卫星时代。
从1983年至1995年，美国相继把6颗第一代跟踪与数据中继卫星送入轨道，这几颗卫星组成星座，并与白沙地面站组网开始正式运行。该卫星星座平均工作时间超过12年，先后为12种美国的中、低轨道航天器提供了服务，平均利用率超过99%。为保证系统的工作能力，美国还建立了完善的地面支持系统，已建立的2个白沙站可同时处理6颗用户航天器的业务，而且处理业务的时间保证率从原来的99％提高到99.9999％。该系统年投入的运行费用约为6500万美元，经济效益非常可观，仅军用中、低轨道航天器使用该系统每年就付费达１亿美元。而且，美国用该星座不但取代了在全球设置的14个测控站，而且对中低轨道内的所有航天器的轨道覆盖能力由过去地球测控站的15%提高到85%，处理信息的能力提高了6倍多。同时，每年还节省维修和操作这些地球测控站的费用达3亿美元。
为了避免来自商用通信卫星的干扰，并提高中继能力和较高的数据率，满足用户航天器日益增加的要求，20世纪90年代中期，美国决定研制第二代跟踪与数据中继卫星，即在第一代卫星S/Ku波段的基础上，增加了Ka波段，并扩大S波段容量。
2000年6月30日，美国成功地发射了首颗第二代跟踪与数据中继卫星——跟踪与数据中继卫星8号。2002年3月8日和12月5日，美国又先后成功发射了第2颗、第3颗第二代跟踪与数据中继卫星，即跟踪与数据中继卫星9号、10号。这3颗卫星分别定点在西经170°、西经100°和西经40°，对约200千米高的用户航天器实现了100%轨道覆盖率。这3颗新一代卫星在进入工作位置以后，数据中继能力成倍地增加，为国际空间站、航天飞机和近地轨道空间研究试验提供连续的高带宽的天地通信能力。它们的功能远高于第一代“跟踪与数据中继卫星”，能提供带宽更宽、调频更灵活的空间数据和图像的中继，同时通过Ka波段与日本和欧洲的航天器相兼容。其Ka波段不仅数据传输速率高（8×108比特/秒），同时不易受日益增长的无线电信号的干扰。第二代跟踪与数据中继卫星能同时中继来自多达18颗用户航天器的数据，而第一代中继卫星的这一能力为14颗。如果有第2个用户在主目标区的波束之内，第二代中继卫星上的2部4.6米单址天线每部实际上可同时中继2颗航天器的数据。
虽然，美国跟踪与数据中继卫星是军民两用的，但是，美军为了更加安全、通畅和可靠，还打造了军用跟踪与数据中继卫星——“卫星数据系统”（SDS），主要为锁眼12号光电成像侦察卫星和其它电子侦察卫星等提供双向中继信息，同时也为处在地球极区的美国战略核力量提供中继服务。“卫星数据系统”也发展了两代，但它们采用类似于苏联/俄罗斯“闪电”卫星的大椭圆轨道，倾角57°，卫星远地点在西伯利亚上空，因此能对地球两极以及高纬度地区提供良好的波束覆盖，弥补了处在地球静止轨道的数据中继卫星的不足。据有关资料报道，仅在1976年6月2日～1996年7月2日，美军就发射了8颗“卫星数据系统”卫星。
俄罗斯中继卫星：三网独立运行
苏联/俄罗斯采取先利用通信卫星、再研制专用卫星等途径，从而以较低投入建立了广泛的通信能力。
从1985年开始，苏联/俄罗斯发展了两代专用通信与数据中继卫星。其中民用系统称为“射线”，射线1号于1994年12月发射，定点在东经95°。卫星重2.2吨，装载3台Ku波段转发器和抛物面单址天线及多址相控阵天线，设计寿命5年，太阳电池功率1.8千瓦，卫星最大跨度16米。在3颗“射线”卫星定点在东经95°、西经16°和西经160°地球静止轨道位置后，和平号空间站实现了与地面的连续实时通信。
“射线”系统的主要用途是为低地球轨道卫星提供通信和控制，为礼炮号空间站、和平号空间站、联盟号系列载人飞船与地面测控站之间提供双向电视、数据交换。同时还可以用于电视转播、电视会议和应急通信。该系统所能提供的业务还包括：世界范围电视会议业务和遥医学业务；实时电视转播业务；电视信息的双向交换业务并构成电视转换网；在俄罗斯境外和境内边远地区出现灾害和人为事件后，提供紧急通信服务。其低轨道航天器和地面控制站之间的电视交换业务大约每月10次，平均每次30分钟。
苏联/俄罗斯通信与数据中继卫星分为东部（卫星位于西经160°）、中部（卫星位于东经95°）和西部（卫星位于西经16°）3个独立的网络。东部网曾主要为礼炮号空间站和其它低轨道航天器服务。中部网曾主要服务于和平号空间站和联盟号系列飞船。西部网除了扩大对和平号空间站的轨道覆盖，减少对海上测量船的依靠外，重点进行商业服务，提供电视、话音和数据业务。
俄罗斯的军事数据中继卫星系统称为“急流”， 使用的卫星称为“喷泉”。卫星天线采用相控阵天线技术，采用Ｃ波段。
俄罗斯卫星的轨道机动能力一般较强，但寿命较短，因此每2～3年至少要发射一颗。
欧洲中继卫星：从试验走向实用
1989年，欧洲空间局决定按照“两步走”的策略发展数据中继卫星，即以试验型卫星“阿蒂米斯”为起点，然后逐步发展“数据中继卫星”实用卫星。
2001年7月12日，欧洲第1颗试验型数据中继卫星“阿蒂米斯”发射升空，但是因为火箭故障卫星没有进入预定轨道，只到达了一个较低的轨道。2003年1月31日，经过18个月的努力，欧洲空间局成功“挽救”了“阿蒂米斯”卫星，把这颗卫星“拽”回到了正确的轨道上。在抢救复活之后，“阿蒂米斯”卫星创造了4个世界第一：第一个建立了轨道间卫星光通信链路；第一个实现了在轨通信卫星软件的大量重新编程；第一个使用了离子推进方式转移到地球静止轨道；第一个世界上历时18个月、经过最长转移和漂移轨道的通信卫星。