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中继卫星帮助航天员实现与地面的实时对话

点击次数:660 发布时间:2021-11-03
  我国航天员入住太空天和号核心舱,三人的工作和生活状况都需要实时向地面汇报,有时也要与地面指挥中心面对面视频等。那么三名航天员与地面是怎样对话的呢?是空间站与地面站的直接对话吗?
 
  实际上我国空间站位于距地面400公里的高空、又是时刻在围绕地球运行的,并非一直处于我们头顶上方的位置,有时候是会运行在地球的另一面的,如果直接通信的话,那么信号有时就会被地球所阻挡,而不被接收到,所以他们与地面的对话需要非常高超的通信技术。那么这种对话是究竟如何实现的呢?
 
  之前我国的天宫一号和天宫二号等都曾经依赖分布于地球各处的地面接收站来接收信号,比如我国的远望号测量船,位于阿根廷、澳大利亚以及非洲、亚洲等地的一些地面接收站来完成,但是随着航天器运行位置的变化,需要这些接收站不断地进行捕获监测,操作起来比较麻烦。因此我国发射了多颗通信中继卫星,改善了通信模式。
 
  现在空间站与地面站的通信其实并不是空间站与地面的直接对话,而是由天链中继卫星辅助完成的。在距离地面大约4万公里的高空,我国的天链一号03星、04星和天链二号01星三颗通信卫星在那里时刻待命,它们都是高速大通道大容量通信卫星,有信号接收到就处理发回地面,其功用就相当于是地面上的通信基站,随时将接收到的信号转发到需要的地方。就是这座“太空基站”将空间站核心舱和地面站的通信连接起来的,不但可以视频,还可以发语音、传文件和发电子邮件等,一些科学实验数据也是通过这样的手段被地面接收的。
 
  另外,空间站通讯系统中还有点对点专用电话通道,那么航天员们可以与家属亲人进行秘密对话,地面指挥人员等其他人都是听不到的。
 
  天链卫星的信号传输下行速率是1.2G,与地面5G通信速率相当,所以也可以说其通道容量相当大,地面站接收来自太空的数据后,会传到北京飞行控制中心或者再传到其他地方。虽然这些信号的传输是以光速进行的,但是天链卫星距离地面相当高,信号的奔走距离近10万公里,再加上处理和接收所用的时间,所以对话会有一些延时,不过延时并不长,看到央视直播的朋友会发现延时应该在一秒钟左右。
 
  由天链中继卫星负责信号传输,空间站与地面的联系将基本不会出现信号中断的情况,这在天宫一号与天宫二号时期已经有了很大的进步。因为3颗天链中继卫星的运行位置很高,每颗卫星的位置都能兼顾到半个地球,所以处于不同位置的中继卫星基本覆盖了整个地球的地表空间,空间站核心舱的中继天线发出的信号可以很容易地被天链卫星捕获。
 
  接下来空间站还有两个实验舱发射与之对接在轨运行,它们也携带有中继天线,这样一来,空间站的信号接收和发射能力将不会被自身阻挡,测控覆盖率可接近100%,天地通信将更加快捷有保障。

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