自从手机普及以来,想和家人朋友聊天、视频,你就可以直接拿起电话打过去,即使在天涯海角,只要有信号,都可以接通。手机已成为人们日常沟通的重要载体,以至于大家盯着手机屏幕的时间越来越长。

那么,在没有手机信号的太空,宇航员可以和地面进行视频通话吗?答案是肯定的。神舟号的多位航天员就和地面控制中心顺利开展了天地通话,而且画面清晰、信号稳定,这是如何实现的?

一、天地通信如何实现?

很多人会好奇,空间站有电话吗?宇航员进入空间站可以携带手机吗?不幸的是,普通民众无法通过地面上的固话或者三大运营商的电话直接和空间站通话。因为,空间站没有传统意义上的电话号码,宇航员也不允许带智能手机“上天”。

较早期,宇航员在太空中与地球进行通话,主要方式是通过卫星发送和接收无线电波进行交谈。有时,宇航员还会定期与地面的家人进行沟通,这时可以使用一种类似对讲机的特殊设备,保证通话的私密性。

太空通信中,最具挑战性的方面是太空中固有的时间延迟。即使使用光速技术,在发送和接收消息间仍然存在明显的延迟。这可能导致对话出现卡顿、不清晰,让双方产生误解。此外,宽带受限很难实现大量数据的传输。

随着科技的发展,现在,宇航员在空间站是可以通过以太网交换机组成的网络系统和地面实时联系。有时,人们会看到宇航员通过社交平台发布的信息,这其实是宇航员通过电脑将电子邮件发送给地面工作的通信团队,他们再帮忙上传社交平台发帖。

如果地面确实有人需要“呼叫”空间站和宇航员,地面任务控制中心的操作员只需要将音视频转播给北京空间信息传输中心。中心审核后经中继链路传输到空间站,反之亦然。

天基测控网是由多颗中继卫星组成,它为太空宇航员与地面的顺畅通讯保驾护航。中继卫星系统连接天地互联网络和高速通信,使得空间站的飞行乘组航天员们在太空的工作更加便捷,生活也多姿多彩,健身、娱乐和冲浪,一个都不少。

二、中继卫星如何工作?

天链I-03、天链I-04和天链II-01卫星组成的天基测控网,一直为天和核心舱提供稳定的测量和数据中继支持。它相当于空间站数据的“基站”或“中转站”。太空与地面的各种通讯和试验数据,都会通过中继链路进行传输。

中继卫星通信可以稳定地传输大批量数据。在航天航空事业中,随着航天任务的增多,测控工作变得越来越繁重,对数据传输的要求也越来越精准,单一地面测控站力不能支。

三颗卫星位于地球上方35786公里的静止轨道上,可以覆盖世界的不同地区。它促进了地面与空间站间的实时沟通,还包括实时视频链接。和杨利伟第一次进入太空进行通话相比,现在的通话时间和质量更加有保障,限制性也越来越小。

空间站在轨飞行,每天可以绕地球运行16次,在空间站进入另一颗卫星的覆盖范围之前,一颗天链卫星将提供长达30分钟的通信支持。

比如:神舟十四号飞行乘组航天员在天宫,通过天链卫星的帮助,为我国的青少年举办了约50分钟现场直播的“天宫课堂”科学讲座。

三星组网的中继卫星系统,增加了任务控制器与空间站和其他低轨航天器连接的容量。这相当于把需要在地面完成的测控工作搬运到近4万公里的高空开展,不仅提高了数据回传的时效性,增强了天地联动的应急协调能力,也极大提升了载人航天项目的安全性和可靠性。

结语

太空没有信号,但不会影响宇航员和地面的实时沟通。万米高空,我国天基测控网中的卫星和地球自转同步运行,三颗天链卫星在类似的轨道上飞行,每个节点都有自己的地理覆盖区域,为空间站提供覆盖全球的地理视野,为地面工作人员和空间宇航员提供不间断的连接。

通过中继卫星和核心舱的中继天线,测控覆盖率几乎为100%,它们可以持续提供安全可靠的天基测控和数据中继服务,不会出现中断。那么,你是如何看待天地通话技术的呢?