2008年4月25日23时35分，首星“天链一号01星”，在西昌卫星发射中心由“长征三号丙”运载火箭发射，成功应用于神舟七号载人航天飞行任务，将“神舟”飞船的测控覆盖率从12%提高到40%以上。
2011年7月11日23时41分，中国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，将“天链一号02星”送入太空，神州飞船测控的轨道覆盖率提高到70%以上。2012年6月16日晚，当“神舟九号”飞船运行至第2圈，测控人员遥控天链01/02两颗中继卫星对飞船实施捕获跟踪，建立了星间双向通信链路。卫星传回了飞船轨道舱的实时画面。大屏幕上，3名航天员的一举一动、一颦一笑清晰展现。
01和02星的出场，看起来好像只是为了神舟和天宫系列飞行器测控做铺垫，在这场航天大戏中，天链传输卫星像一个接力手，更像是一个跑龙套的串场角色，而且还是一个近乎于在后台的龙套——在中国宇航员和神州飞船的耀眼光芒下，天链卫星的故事很少有人知道。在几个小时的神州飞船发射电视直播节目中，只有卫星管控总调度员的三句口令——“天路跟踪准备正常，星间天线回扫开始!”、“ 01星成功捕获神舟九号!前返向链路已建立!”、“ 02星成功捕获神舟九号!前返向链路已建立!”，让我们隐约的看到了天链划过天际的一丝身影。
2012年7月25日天链一号03升空
神九返回落幕之后大约1个月后，即2012年7月25日， 天链一号03星在西昌卫星发射中心成功发射。经过一段时间在轨验证和系统联调后，03星与01星、02星实现了全球组网运行，中国由此正式建成第一代中继卫星系统，并在航天领域愈来愈显现出其独特而深远的作用。
我第一代中继卫星系统建成
最近，在央视对神十发射的直播中，屏幕右上角常会出现"天链"字眼，这是表示当时的视频信号来自"天链一号"数据中继卫星的转发。而"滨海"、"南亚"、"喀什"和"远望"等字眼则分别表示东非肯尼亚的马林迪测控站、南亚巴基斯坦的卡拉奇测控站、中国新疆的喀什测控站和海上的远望系列测控船。
与普通通信卫星相比，数据中继卫星需要克服的第一个技术难题是对航天器的捕获和跟踪。中继卫星运行高度是36000公里，低轨航天器的高度仅为数百公里，距离非常远;而视频、高质量静态图像又需要高速数据传输，中继卫星与低轨航天器之间需要采用增益高、波束极窄的Ku/Ka波段天线进行通讯。通讯距离远、通讯波束窄，这就对跟踪精度提出了极高要求，要达到0.06度。
中继卫星为了与众多中低轨道卫星通信，天线处于复杂的变速运动状态，在转动速度、加速度和角度上都没有规律，天线的机械驱动机构不仅要精度高，而且要求在恶劣工作环境下长时间稳定运行，制造难度很大。同样麻烦的还有天线与卫星的振动耦合问题，非线性结构的天线不规律的运动和振动，对卫星本体姿态控制也有很复杂的影响，对卫星控制也提出了很大的挑战。而天线制造本身也是一个难题，高数据传输速率要求高增益天线，通俗地说，中继卫星的抛物面通信天线尺寸要尽可能的大。同时，Ku/Ka波段波长小，对天线抛物面精度要求也非常高。数米直径的抛物面天线整体形面误差要低于0.1毫米，并且要在外太空高温差条件下长期保持这样的精度，其难度可想而知。
所以，数据中继卫星可以称得上是当今技术含量最高的通讯卫星。我国在去年完成第一代"天链一号"数据中继卫星体系的建设，进行“太空授课”实则是对自己航天测控实力的一次展示。