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信号不间断、时延仅为秒级 天地通话何以如此清晰

“咱们在北京等候各位凯旋!”6月23日上午,习近平总书记来到北京航天飞翔控制中心,同正在天和中心舱履行使命的神舟十二号航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波亲热通话,代表党中央、国务院和中央军委,代表全国各族人民,向他们表明诚挚问好。

一周前,6月17日9时22分,长征二号F遥十二运载火箭成功将神舟十二号载人飞船送入预订轨迹。3名航天员敞开太空之旅,成为第一批进驻我国空间站的航天员。

奇特的六合通讯体系,让六合之间不再悠远。六合隔万里,六合通话看上去却与在地球上无异,这是怎样完结的?图画、话音怎么传输?背面有哪些科技支撑?记者就此采访了相关专家。

 

党的百年华诞到来之际,在我国人自己的空间站进行初次六合通话

“还礼!”上午9时40分,习近平总书记动身,走到前方指挥席,大屏幕传来的明晰画面里,3名航天员精神饱满,声响洪亮,向习近平总书记还礼。

习近平总书记十分关心三位航天员的身体、日子状况以及作业进展,指出“你们是进驻天和中心舱的第一批航天员,将在太空驻留3个月时刻。你们在太空的作业日子状况,时刻触动着全国人民的心”,亲热问询“你们现在身体怎么样、日子怎么样?作业顺畅吗?”

视频画面中,聂海胜、刘伯明、汤洪波顺次向习近平总书记报告状况。他们死后,艳丽的党旗和五星红旗闪烁在天和中心舱。

党的十八大以来,习近平总书记对我国航天事业高度重视、寄予厚望,屡次与正在履行使命的航天员进行六合通话。

2013年6月24日,习近平总书记在北京飞控中心同正在天宫一号履行使命的神舟十号的3名航天员进行六合通话。从身体状况到作业进展,从个人到家国再到航天梦,习近平总书记亲热真诚的言语,为三位航天员送去了暖心关心。

2016年11月9日,习近平总书记来到我国载人航天工程指挥中心,同正在天宫二号履行使命的神舟十一号的2名航天员亲热通话,代表党中央、国务院和中央军委,代表全国各族人民,向他们表明诚挚问好。

“咱们必定紧记总书记指示,不辱使命、不负重托,坚决完结各项使命。”履行神舟十二号航天使命的指令长聂海胜在通话时说。

 

六合通话一“链”牵,信号不间断,网速还超快

大屏幕上,通话视频画面明晰亮堂,声响洪亮嘹亮。

同一时刻,在距地上约3.6万公里的高空,太空数据中转站——由天链一号03星、04星,天链二号01星共3颗中继卫星组成的天基测控体系实时保证着这场六合通话。

“本次六合通话需求空间站、天链中继卫星体系、地上站三方面共同完结。”天链二号01星副总设计师李向阳告知记者,地上通话信息先从地上站经过星地上行链路抵达天链中继卫星,此刻,中继卫星的星间链路天线正精准盯梢着空间站。中继卫星收到地上站的通话信息后,再经过本身的星间链路天线传输给空间站的中继天线,这样航天员就接纳到了来自地上的通话信息。相同,航天员给地上的通话信息也顺次经过空间站中继天线、天链中继卫星、星地下行链路等传输到地上站。

“形象点说,天链中继卫星体系就像放置在距地上3.6万公里高度的几个‘太空基站’,发挥空间站与地上站之间通讯的‘信息桥’作用。”李向阳说。

中继卫星是服务于航天器的卫星,被称为“卫星的卫星”,能够“高高在上”观测在中低轨迹运转的航天器,将取得的数据回传到地上站。在天链中继卫星投入运用之前,我国首要经过地上测控站完结对中低轨航天器的盯梢监控和通讯传输。但是,空间站约90分钟绕地球一圈,受地球曲率遮挡等影响,大都时刻无法和地上测控体系实时联络,信号中止是常有的事。

2003年,杨利伟搭乘神舟五号载人飞船升空,我国人初次进入太空。其间,他数次与地上控制站进行六合通话,但因为地上测控的约束,每次都有严厉的时刻窗口约束。

同年,天链一号中继卫星体系工程立项。从2008年到2016年,第一代4颗天链卫星相继升空,我国也在此期间成为世界上第二个具有全球掩盖才干中继卫星体系的国家。2019年,天链二号01星升空,成为我国自主研发的第二代地球同步轨迹数据中继卫星的首颗星。

第二代中继卫星与第一代并非代替联系,而是相互配合,共同发力,更好地发挥数据中转站作用。此次流通、明晰、高质量的六合通话,正是天链宗族联手保证才干的一次完美审阅。

“视频通话画面更明晰、通话更顺畅,反映出本次天链中继卫星体系与空间站、地上站之间的信息传输速率更高,通讯链路也更安稳了。”李向阳说,天链二号01星初次参加空间站六合通话,它在天链一号基础上功能有了很大进步,研发的新式星间链路天线功能更高,掩盖规模更广,卫星数据传输速率增加了一倍以上,服务方针数量也多出了好几倍。

空间站中心舱装备了多路高清摄像机,不只能让地上实时看到空间站状况、拍照地球美景,还能协助航天员经过外表大屏幕,完结与地上间的双向高清视频通话。

仅仅拍照高清还不行,数据高速回传才干原汁原味地出现。“通讯链路的下行速率是1.2G,与地上5G通讯速率适当。中继卫星地上站实时接纳太空数据,然后将数据传到北京飞控中心,再依据不同标识主动分发,时延仅为秒级。”航天科技集团五院空间站体系测控与通讯分体系主任设计师易予生表明,“天路”繁忙,但不会“拥堵”,更不会中止。

“空间站安稳飞翔之后,经过3颗中继卫星和中心舱的中继天线,六合测控掩盖率可达90%以上。比及空间站三舱构成组合体后,经过别的两个舱中继天线偏装,测控掩盖率可接近100%。”易予生说。

 

六合通话既是情感沟通也是技能展现,奇特的六合通讯体系让六合之间不再悠远

六合通话是我国载人航天活动的“传统项目”,它既是情感的沟通,也是技能和才干的展现。

我国正式运用六合通话技能,是从杨利伟搭乘神舟五号飞天开端的,其时六合通话技能刚起步,带宽很低,杨利伟只能听到地上的声响,看不到画面;地上人员看到杨利伟的画质也不是很明晰,并且经常“卡壳”。

神舟九号时,我国六合通话技能也进入第二阶段:完结了双向可视的通话;因为带宽改进,图画变得越来越明晰,三位航天员在舱内的实时场景都能清楚展现在地上通讯体系屏幕上。

比及神舟十号,天链中继卫星体系已完结三星组网,六合通话技能进入第三阶段,通话时长更长。得益于此,初次“太空授课”完美演出,40多分钟的课程明晰连接。据介绍,其时选用的是蓝牙通讯技能,在点对点传达的基础上,完结了三名航天员间、航天员与地上间的通话。

2016年,在天宫二号上,航天员能够随时和地上沟通讯息,收发电子邮件,与亲朋好友进行音视频沟通。其间,语音传输选用世界先进的编解码计划,突破了以往只能抓取基本日子口气的瓶颈,在太空极点物理环境下完结高质量语音通讯。

这一次,六合通话画质高清、传输敏捷,作用与咱们平常网络视频通话作用几无差别。据了解,用于此次六合通话的图画、话音及其通讯产品由航天科技集团八院研发,该院研发的空间站话音处理器完结了三个初次:初次完结对航天器内部的各个通话终端进行实时保护与办理,初次选用数字混音技能完结各个终端之间相互通话,初次经过上注等方法对各种音频参数进行动态调整。

 

航天员在舱内相互通话或与地上通话时,能经过佩带WiFi头戴而自在活动

有人称:“ 空气、阳光、水和WiFi是现代人类生计的四要素。”那么,航天员是否能在太空用上WiFi呢?

“航天员在空间站能够用WiFi,运用方法和咱们日子中基本上是相同的。”李向阳说,咱们在地球上用WiFi时,需求地上的通讯基站来中继传输上网信息;在空间站,航天员用WiFi时,也需求天链中继卫星体系这个“太空基站”来中继传输信息。

空间站与空间实验室比较,最大的不同是增加了六合互联网通讯体系,空间站六合间的通讯速率是空间实验室的8倍。经过空间以太网交流机组成的在轨通讯网交流网络和六合网关体系,六合间的互联网融为一体,航天员运用随身携带的手持摄像机和平板电脑,经过WiFi热门接入网络,便可像在家相同纵情上网。

为便利航天员在舱内自在活动,航天科技集团五院总体设计部测控与通讯分体系的设计师们选用了先进的WiFi通讯技能,替代了传统的有线头戴通讯,并在舱内多点进行布设,保证信号掩盖无死角。据易予生介绍,航天员在舱内相互通话或与地上通话时,能经过佩带WiFi头戴而自在活动,不再受电缆捆绑,作业效率极大进步。

奇特的六合通讯体系,让六合之间不再悠远。据易予生介绍,在驻留空间站的3个月里,航天员不只能够与地上进行音视频通讯、收发电子邮件,还能够收看电视节目、与家人进行私密通话。

“航天员家族在地上可经过专用电话与航天员进行点对点私密通话,地上作业人员都听不到。”易予生说。

 

太空家乡温馨舒适,背面是我国航天自立自强的铿锵脚步

“饮食起居和作业都状况杰出,还能与家人视频通话。咱们的太空家乡很温馨、很舒适。”在向习近平总书记报告相关状况时,第一次进入太空的汤洪波激动地说。

从神舟五号通话时只能听到地上声响、看不到地上画面,到神舟九号完结六合间双向可视通话,再到天和中心舱安上WiFi,完结信号不间断、网速还超快的六合通话,温馨舒适的太空家乡背面是我国航天自立自强的铿锵脚步。

透过中继卫星体系制作能够看到,我国现已走出了一条符合国情、技能上自主立异的路途:不依托国外建站,完结对用户航天器全球掩盖;突破了星上自主闭环精细捕获盯梢等关键技能,处理了高速运动航天器之间盯梢与高速数据中继问题;建立了星—星、星—地技能体系和全程链路指标体系。

“后续咱们将履行两次出舱活动和操作机械臂等一系列技能验证实验,咱们必定精心操作,保证各项实验满意顺畅。”刘伯明在报告状况时,提到了后续的作业计划。

依据揭露信息,我国空间站中心舱上的机械臂是我国现在智能程度最高、难度最大、体系最杂乱的空间智能制作体系,是对人类手臂的最实在复原。该机械臂能够移动空间站中的实验舱,能给航天员供给各种强壮支撑。

作为人类前史上规模最大的航天器,空间站代表当今航天范畴最全面、最杂乱、最先进和最归纳的科学技能成果。依照空间站制作使命规划,我国在今明两年还将施行8次飞翔使命,2022年完结空间站在轨制作,建成国家太空实验室。

星空众多无比,探究永无止境。飞天梦是强国梦的重要组成部分。在我国共产党的领导下,一代代科技作业者发明了东方红响彻天空、神舟飞天、嫦娥探月、天宫对接、回禄登火等光芒成果,把融入进中华民族血液里的飞天梦逐个变为实际。

天和筑梦、我国空间站的建成和运营,注定将成为我国制作立异式国家的又一重要里程碑。