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“天链”卫星保障 天地对话传情

所属分类:时事聚焦    发布时间: 2021-06-24    作者:贵阳天惠信谊钢结构有限公司
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6月23日上午,习总书记来到北京航天飞行控制中心,同神舟十二号航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波天地通话。大屏幕上,航天员的视频画面清晰,语音清脆响亮。

这场在中国北京与400公里外的太空之间上演的天地通话是如何实现的呢?

航天科技集团五院空间站系统测控与通信分系统主任设计师易予生介绍,完成这场天地通话,需要空间站、天链中继卫星和地面站三者的共同参与。

在空间站天和核心舱上,10余台有线和无线网络摄像机、有线和蓝牙耳机、手机、PAD、笔记本电脑都可作为网络终端。这些终端将采集到的图像和话音数据以有线或无线WiFi的方式连接至舱内以太网交换机,通过高速通信处理器经中继链路传输到地面。

在此次任务中,为确保航天员长时间驻留,同时保证中继终端在轨15年的使用寿命,科研人员对中继终端进行了可维修设计,这相较于之前在轨无法修复,可谓是一大突破。除此之外,中继终端的通信测控数据传输更迅速,空间站核心舱发往地面的速率与5G通信速率相当。

另外,空间站核心舱配置了多路高清摄像机,不仅能够让地面监视空间站拍摄地球美景,而且能够帮助航天员通过仪表大屏幕实现与地面间的双向高清视频通话、接收视频。

在天地通信体验上,空间站与之前的空间实验室主要的不同是增加了天地互联网通信系统,空间站天地之间的通信速率是空间实验室的8倍。天地互联网和高速通信之间的结合,让航天员在太空也能享受到现代互联网生活带来的种种便利。

空间以太网交换机组成的在轨通信网交换网络和天地网关系统,使天地间的互联网融为一体,航天员使用随身携带的手持摄像机和平板电脑,通过WiFi热点接入网络,便可像在家里一样感受上网冲浪所带来的乐趣,观看视频、收发电子邮件。

4万公里高空,由天链一号03星、04星,天链二号01星组成的天基测控网就像一个“太空基站”,将核心舱和地面站连接起来,建立起一条太空“天路”。空间站与地面之间的语音、视频、电子邮件数据,以及下行的科学实验数据都从这条“天路”通过。

“得益于中继卫星的三星组网,航天员与地面之间可以进行更长时间的通话。”北京空间信息传输中心总体工程师郑勇辉告诉科技日报记者,2003年,航天英雄杨利伟进入太空时,曾数次与地面进行天地通话,但每一次都有着很严格的时间窗口限制。那时,我国境内的观测站有效保持通信的时间相当有限,而“天链”系列中继卫星的诞生,就很好地解决了这个问题。

简单来说,中继卫星就是太空数据“中转站”,可为中、低轨道航天器提供天基测控、数据中继服务。这相当于把地面测控站提升到几万公里的轨道高度,依照各类航天器、飞行器不同的数据应用部门,把它们产生的各类数据分别进行实时转发,这样既提高了数据回传时效性,又增强了应急协调联动能力。

从2008年到2019年,我国已经有两代5颗“天链”卫星顺利进入太空,它们不断地发挥着高轨道覆盖率和高速大容量数据传输优势,为任务提供安全可靠的天基测控和数据中继服务,航天员与地面可通话的运行弧段大大增加。

2013年,实现了三星组网的中继卫星系统,初次保障习总书记与航天员进行天地通话时画质清晰、话音流畅,总书记的关怀与期望即刻被传递到了天上。

“此次,我国自主研制的二代中继卫星天链二号01星初次参与载人航天任务,有了它的存在,天地之间的音视频传输速率更高,天地通话效果和可通话时长均得到了提升,进一步实现了‘天地真情只在咫尺之间’。”郑勇辉如是说。

空间站在轨飞行,每90分钟就要绕地球一圈,天地通话是否会出现中断现象?

易予生表示“不可能”。他解释道,空间站稳定飞行之后,通过3颗中继卫星和核心舱的中继天线,天地测控覆盖率可达百分之九十以上,等到空间站三舱形成组合体后,通过另外两个舱中继天线偏装,测控覆盖率可接近百分之一百。
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