今天上午，習(xí)近平總書記來到北京航天飛行控制中心，同天和核心艙執(zhí)行任務(wù)的航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波天地通話。

圖片來自央視網(wǎng)

6月23日，一場天地通話在中國北京與400公里外的太空之間上演。

9時(shí)30分左右，北京航天飛行控制中心，習(xí)近平總書記正在與首批進(jìn)駐我國天和核心艙的3名航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波進(jìn)行視頻通話。大屏幕上，航天員的視頻畫面清晰，語音清脆響亮。

就在此刻，距地面約4萬公里處，由3顆天鏈中繼衛(wèi)星組成的天基測控系統(tǒng)猶如一座“太空基站”，實(shí)時(shí)保障這場天地通話暢通無阻。

在這個(gè)人人離不開網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，航天員是否能在太空用上Wi-Fi成為公眾關(guān)心的話題。

據(jù)航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)測控與通信分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師易予生介紹，在駐留空間站的3個(gè)月里，航天員通過站內(nèi)通信網(wǎng)，不僅可以與地面進(jìn)行語音視頻通信、收發(fā)電子郵件，還可以收看電視節(jié)目，并與家人進(jìn)行私密通話。

“航天員家屬在地面可通過專用話與航天員進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)私密通話，地面工作人員都聽不到?！?易予生說。

跨時(shí)空通信是怎么實(shí)現(xiàn)的？

易予生介紹，完成這場天地通話，需要空間站、天鏈中繼衛(wèi)星和地面站三者的共同參與。

在空間站天和核心艙上，10余臺(tái)有線和無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、有線和藍(lán)牙耳機(jī)、手機(jī)、PAD、筆記本電腦都可作為網(wǎng)絡(luò)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(jī)，通過高速通信處理器經(jīng)中繼鏈路傳輸?shù)降孛?。就好比在地面上，我們打電話、發(fā)短信要通過手機(jī)天線一樣，五院西安分院載人航天項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人余曉川介紹，空間站與地面的聯(lián)系，絕大部分靠核心艙上的中繼天線完成。

有了中繼天線，就像把“手機(jī)”交給了空間站，能實(shí)時(shí)與地面取得聯(lián)系。不僅如此，為了滿足空間站在軌15年的使用壽命需求，研制人員還對(duì)天和核心艙的中繼天線進(jìn)行了可維修設(shè)計(jì)。這相比于之前發(fā)射型號(hào)在軌無法修復(fù)的設(shè)計(jì)而言可謂是一大突破。

“艙上有兩套網(wǎng)絡(luò)，一套是通信網(wǎng)，一套是載荷網(wǎng)，這兩套網(wǎng)絡(luò)在物理上是一起的、邏輯上是分開的，數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯集到艙上的中繼天線終端，通過中繼衛(wèi)星傳到地面?！?易予生說。

“天鏈”搭建太空天路，不卡頓、不斷網(wǎng)

4萬公里高空，由天鏈一號(hào)03星、04星，天鏈二號(hào)01星組成的天基測控網(wǎng)就像一個(gè)“太空基站”，將核心艙和地面站連接起來，建立起一條太空“天路”?？臻g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(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都走這條“天路”通過。

如此繁忙的“天路”，是否會(huì)出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象？易予生表示，這條通信鏈路的下行速率是1.2G，與地面5G通信速率相當(dāng)。中繼衛(wèi)星地面站實(shí)時(shí)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(biāo)識(shí)進(jìn)行自動(dòng)分發(fā)，時(shí)延僅為秒級(jí)。

在天鏈中繼衛(wèi)星投入使用之前，我國主要是通過地面測控站來實(shí)現(xiàn)對(duì)中低軌航天器的跟蹤與監(jiān)控。但是，中低軌航天器都是在200~2000公里的軌道上，只有很少一段時(shí)間能夠與一個(gè)固定的地面測控站建立穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸鏈路，信號(hào)中斷是常有的事。

空間站在軌飛行，每90分鐘就要繞地球一圈，天地通話是否可能出現(xiàn)中斷現(xiàn)象呢？

“不可能?！币子枭鷶蒯斀罔F地說，空間穩(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(dá)90%以上。“等到空間站三艙形成組合體后，通過另外兩個(gè)艙中繼天線偏裝，測控覆蓋率可接近100%。” 易予生補(bǔ)充說。

（中國航天報(bào)記者 賀喜梅）