6月23日，中國空間站時代的首批航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波迎來了他們?nèi)胱≈袊臻g站后的一個“高光時刻”。上午9時35分，一場天地通話在北京與400公里外的太空上演。
許多收看實時直播的觀眾驚喜地發(fā)現(xiàn)，在此次天地通話中，不僅聲音與畫面毫無卡頓，而且相較以往，中國空間站上多機位實時傳輸回來的畫面與聲音都更加清晰了。在北京航天飛行控制中心指揮大廳的屏幕上，標記出來的天鏈二號01星、天鏈一號03、04星三顆中繼衛(wèi)星，以及渭南、廈門、納米比亞等全球多地的測控站和遠望六號測量船正為這歷史性的時刻默默地提供保障。
新一代“天鏈”首次參與載人航天任務
“得益于中繼衛(wèi)星的三星組網(wǎng)，航天員與地面之間可以進行更長時間的通話。” 北京空間信息傳輸中心總體工程師鄭勇輝告訴環(huán)球時報記者，2003年，中國第一位航天員楊利偉進入太空時，曾數(shù)次進行天地通話，但每一次都有著很嚴格的時間窗口限制。
據(jù)了解，在中國載人航天工程的初期，中國采取的主要還是陸海基測控的天地通訊鏈路，由于中國沒有遍布全球的測控站和測量船，軌道高度在300~400公里的飛船，受地球曲率遮擋和視線視場影響，只有進入中國測控站（船）的視場時，才能建立飛行弧段內(nèi)的短時天地通信聯(lián)絡，而在視場弧段外，飛船與航天員狀態(tài)對于地面人員來說幾乎是一無所知。
為了改變這種局面，中國的“天鏈一號”中繼衛(wèi)星系統(tǒng)工程正式立項，從2008年到2019年，已經(jīng)有兩代5顆“天鏈”衛(wèi)星順利進入太空，它們不斷地發(fā)揮著高軌道覆蓋率和高速大容量數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)勢，為載人航天任務提供安全可靠的天基測控和數(shù)據(jù)中繼服務，航天員與地面可通話的時長大大增加。
2013年，實現(xiàn)了三星組網(wǎng)的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)，首次保障地面與航天員之間的天地通話，清晰的畫質(zhì)、流暢的話音……來自地面問候與期望在第一時間被傳遞到了天上。
“此次，我國自主研制的第二代中繼衛(wèi)星‘天鏈二號’01星首次參與載人航天任務，有了它的存在，天地之間的音視頻傳輸速率更高了，天地通話效果和可通話時長均得到了提升，”鄭勇輝稱。
中國空間站天地帶寬速率要優(yōu)于國際空間站
據(jù)環(huán)球時報記者了解，首次參與載人航天任務的天鏈二號01星為我國第二代中繼衛(wèi)星，它有著更廣覆蓋的全景波束，更高速率的傳輸速度和更強的多目標支持能力等特點。在和天鏈一代接力組網(wǎng)，形成天地鏈路后，這套“天鏈”系統(tǒng)此前已成為神舟十二號載人飛船與核心艙自主快速交會對接的主用測控通信系統(tǒng)。
而在此次“天地通話”中，位于4萬公里軌道高度的天鏈一號03星、04星以及天鏈二號01星組成的 “太空基站”，在中國空間站核心艙和地面站之間建立起一條網(wǎng)絡鏈路。空間站與地面之間的語音、視頻、電子郵件數(shù)據(jù)，以及下行的科學實驗數(shù)據(jù)都能通過這條鏈路實現(xiàn)高速傳輸。
航天科技集團五院空間站系統(tǒng)測控與通信分系統(tǒng)主任設計師易予生此前在接受媒體采訪時曾表示，在空間站天和核心艙上，10余臺有線和無線網(wǎng)絡攝像機、以及手機、PAD、筆記本電腦等移動設備都可作為網(wǎng)絡終端。這些終端將采集到的圖像和話音數(shù)據(jù)通過有線或無線Wi-Fi的方式連接至艙內(nèi)以太網(wǎng)交換機，再通過高速通信處理器經(jīng)中繼鏈路傳輸?shù)降孛妗?/p>
而這條中繼通信鏈路的下行速率是1.2G，與地面上5G通信速率相當。中繼衛(wèi)星地面站實時接收太空數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳到北京飛行控制中心，再根據(jù)不同標識進行自動分發(fā)，時延僅為秒級。
此外，在中國空間站穩(wěn)定飛行之后，通過3顆中繼衛(wèi)星和核心艙的中繼天線，天地測控覆蓋率可達90%以上。而等到空間站三艙形成組合體后，通過另外兩個實驗艙中繼天線的偏裝，測控覆蓋率可接近100%。中國空間站在一個半小時繞地球一圈的過程中不會再出現(xiàn)天地通話中斷的現(xiàn)象。易予生補充稱。
此前，中國空間站天和核心艙副總設計師柏林厚在接受環(huán)球時報記者采訪時曾表示。將最新的信息技術應用在中國空間站上，是中國空間站相較于其他在軌空間站的一個獨特的優(yōu)勢。柏林厚介紹稱，中國空間站上現(xiàn)在應用的信息技術，天地的帶寬的速率要優(yōu)于國際空間站。天地高速網(wǎng)絡的理念目前已應用到了中國空間站上。
來源：環(huán)球時報
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