定義
天鏈一號衛星是我國建成的中繼衛星網路，目前為止共發射四顆。中繼衛星被稱為“衛星的衛星”，可為衛星、飛船等太空飛行器提供數據中繼和測控服務，極大地提高各類衛星的使用效益和應急能力，使資源衛星、環境衛星等數據實時下傳，為應對重大自然災害贏得更多預警時間。
天鏈一號由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術研究院為主研製，採用成熟的東方紅三號通用平台並突破多項關鍵技術。它的發射成功，填補了中國衛星領域的又一空白。隨著中國航天事業的發展，中繼衛星將會得到更廣泛的套用。
工作原理
中繼衛星系統主要套用於載人航天工程，為載人太空飛行器與地面之間的通信提供穩定的天地鏈路。在沒有中繼衛星之前，中、低軌太空飛行器的測控和數據傳輸主要依靠地面接收設備——也就是我們通常所說的地面站——來打通天地之間的通信渠道。但是，中、低軌太空飛行器都是在200~2000公里的軌道上，受地球曲率和無線通信直線傳播的影響，只有很少一段時間（大概只占其軌道周期的2%~3%）能夠與一個固定地面站建立穩定的數據傳輸鏈路。
對於在太空飛行的搭載著航天員的太空飛行器，地面恨不得每時每刻都能與其保持聯絡。可是，同一個地面站能夠與太空飛行器保持聯通的時間是極其有限的。如果錯過了對話時機，想要再次“搭話”，就要等它再次“繞場一周”。為了贏得更多時間來與航天員“搭話”，就需要儘可能多地在地球表面建設觀測站，這包括陸地測控站和遠洋測量船。這個辦法從理論上可行，但其代價是高昂的。比如，對於軌道高度高於300公里的太空飛行器，需要在地球上設100多個地面站才能完成每時每刻天地聯通的100%覆蓋。考慮到經費、地理環境和政治因素，這根本不可能實現。
讓事情變得簡單可行起來的，是中繼衛星系統。
天鏈一號衛星我們可以這樣簡單表述其原理：在需要保持通信的載人太空飛行器和地面觀測站之間，建立一個數據中轉站，通過這一中間媒介，把載人太空飛行器的信息轉發到地面，從而實現天地聯通。這個構想要想成為現實，就需要充當“數據中轉站”角色的設備可以對載人太空飛行器和地面觀測站實現全覆蓋。這個“數據中轉站”正是後來的中繼衛星。理論上講，如果在36000公里高度的地球同步軌道上，均勻部署三顆這樣的中繼衛星，那么，無論低軌道太空飛行器在什麼位置運行，無論一個國家的地面站在地球的什麼位置，三顆衛星都可以實現對其100%的覆蓋率。
天鏈一號01星、02星、03星“三兄弟”的相繼順利升空，正式構建起了順暢通信的“天地之鏈”。
四顆衛星
天鏈一號01星
中國首顆數據中繼衛星天鏈一號01星於2003年正式啟動研製工作。經過5年的艱苦研製，於2008年4月25日23時35分在西昌衛星發射中心成功發射。中國太空飛行器從此有了天上數據“中轉站”。25分鐘後，西安衛星測控中心傳來數據表明，衛星準確進入預定的地球同步轉移軌道。天鏈一號01星於同年12月4日正式交付用戶。在軌運行期間，衛星運行穩定，首次執行神舟七號飛船在軌跟蹤與數據中繼任務取得圓滿成功，拉開了我國中繼衛星系統套用的序幕。
此後，天鏈一號01星多次圓滿完成以神舟八號、神舟九號、神舟十號、天宮一號為代表的載人航天任務，以及地面艦船、運載火箭等為代表的非太空飛行器類用戶的數據中繼任務。由於天鏈一號01星在軌表現優異，多次受到上級領導和用戶的高度讚揚，加速了後續天鏈一號02星和03星的研製步伐。同時，天鏈一號01星研製過程中積累了大量的中繼衛星研製和套用的工程經驗，也為後續中繼衛星系統研製奠定了堅實基礎。
天鏈一號02星
02星發射2011年7月11日23時41分，中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭，將中國第2顆中繼衛星“天鏈一號02星”成功送入太空。火箭點火升空約26 min後，西安衛星測控中心傳來的數據表明，星箭分離，衛星成功進入地球同步轉移軌道。
“天鏈一號02星”是中國第2顆地球同步軌道數據中繼衛星，它將與2008年成功發射的“天鏈一號01星”組網運行，為中國“神舟”飛船以及未來空間實驗室、空間站建設提供數據中繼和測控服務，並將套用於下半年中國實施的首次空間交會對接任務。
天鏈一號03星
7月25日23時43分我國在西昌衛星發射中心用長征三號丙運載火箭成功發射‘‘天鏈一號03星”，衛星順利進入太空預定軌道。這次發射成功後，’‘天鏈一號”衛星將實現全球組網運行，標誌著我國第一代中繼衛星系統正式建成。
“天鏈一號03星”是我國發射的第三顆地球同步軌道數據中繼衛星，由中國航天科技集團公司所屬中國空間技術研究院為主研製。經一段時間在軌驗證和系統聯調後，“天鏈一號03星”與2008年發射的01星、2011年發射的02星實現全球組網運行，建成比較完備的中繼衛星系統。這一系統將進一步提高我國載人航天飛行任務的測控覆蓋率，為我國神舟飛船以及未來空間實驗室、空間站建設提供數據中繼和測控服務。同時，還將為我國中、低軌道資源衛星提供數據中繼服務，為太空飛行器發射提供測控支持。
天鏈一號04星
天鏈一號04星總裝2016年11月22日23時24分，在西昌衛星發射中心，長征三號丙運載火箭刺破夜幕，將我國第四顆中繼衛星——天鏈一號04星送入太空。隨後，該衛星準確進入地球同步轉移軌道。
天鏈一號04星是我國第四顆地球同步軌道數據中繼衛星，由中國航天科技集團公司中國空間技術研究院為主研製，將接替我國首顆中繼衛星——天鏈一號01星，實現我國中繼衛星系統的更新換代。天鏈一號01星設計壽命為6年，目前已在軌超期服役2年多。由於01星目前在軌運行狀況良好，所以，04星入軌並完成在軌測試後，將與01星、02星、03星維持一段時間的四星共軌局面，實現全球組網運行，為我國神舟飛船、空間實驗室、空間站提供數據中繼與測控服務，支持空間交會對接任務。
據悉，我國於2008年、2011年、2012年相繼成功發射天鏈一號01星、02星、03星，建立起了中繼衛星系統，使我國成為世界上第二個擁有對中低軌道太空飛行器全球覆蓋中繼衛星系統的國家。
意義
在2008年、2011年、2012年，我國先後將“天鏈一號”家族的三位兄弟——天鏈一號01星、02星、03星送入太空，形成了我國的中繼衛星系統。三顆衛星組網運行，完成了對全球200km以上、2000km以下空間的全軌道覆蓋，覆蓋率近100%，使我國在世界上繼美國之後第二個擁有了對中、低軌太空飛行器具備全球覆蓋能力的中繼衛星系統。
2012年，天鏈一號三星組網運行後，提供了優質而穩定的數據中繼服務。截至目前，01星已經進入超期服役階段。因此天鏈一號04星作為天鏈一號01星的備份星發射，由於01星目前在軌運行狀況良好，所以，04星入軌並完成在軌測試後，將與01星、02星、03星維持一段時間的四星共軌局面。
巨大效益
天鏈一號衛星在三個方面得到套用並將產生巨大效益：
提高測控覆蓋率
遠望號測量船隊加上10餘個地面站，才能為神舟飛船提供12%的測控覆蓋率。一顆中繼衛星即可覆蓋衛星或飛船50%的飛行弧段，無論是經濟效益還是使用效率都有了質的提高。
增強衛星故障診斷能力
太空飛行器在太空中出現故障，搶救時機往往以秒計，一旦錯過就可能造成永遠無法挽回的損失。隨著中國衛星數量的增多，故障不可避免要增加。而中繼衛星投入套用後，將使太空飛行器故障能夠及早發現、儘早解決。
加快衛星數據傳輸
天鏈一號工作內容資源衛星、環境衛星等套用衛星獲得的利一學數據，要在衛星經過地面站上空時才能下傳使用，如果突發重大自然災害，就會失掉最佳的應對處置時機。中繼衛星可使各類衛星實現數據實時下傳，及時套用，是各類套用衛星的效能倍增器。
