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皇冠APP(www.huangguan.us):信号不中止,时延仅为秒级……天地通话为什么云云清晰?

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中央纪委国家监委网站 柴雅欣 薛鹏报道“我们在北京期待列位凯旋!”6月23日上午,习近平总书记来到北京航天航行控制中央,同正在天和焦点舱执行义务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,代表天下各族人民,向他们示意真挚问候。

天地隔万里,天地通话看上去却与在地球上无异,这是怎样实现的?图像、话音若何传输?背后有哪些科技支持?记者就此采访了相关专家。

党的百年华诞到来之际,在中国人自己的空间站举行首次天地通话

“敬礼!”上午9时40分,习近平总书记起身,走到前方指挥席,大屏幕传来的清晰画面里,3名航天员精神丰满,声音嘹亮,向习近平总书记敬礼。

2021年6月23日,神舟十二号航天员首次举行天地通话。(视频截图)

习近平总书记异常体贴三位航天员的身体、生涯状态以及事情希望,指出“你们是进驻天和焦点舱的首批航天员,将在太空驻留3个月时间。你们在太空的事情生涯情形,时刻牵动着天下人民的心”,亲热询问“你们现在身体怎么样、生涯怎么样?事情顺遂吗?”

视频画面中,聂海胜、刘伯明、汤洪波依次向习近平总书记汇报情形。他们死后,鲜艳的党旗和五星红旗闪灼在天和焦点舱。

“我们一定切记总书记指示,幸不辱命、不负重托,坚决完成各项义务。”执行神舟十二号航天义务的指令长聂海胜在通话时说。

天地通话一“链”牵,信号不中止,网速还超快

在距地面约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系统实时保障着这场天地通话。

天和焦点舱、神舟十二号、天舟二号组合体航行画面。(视频截图)

“本次天地通话需要空间站、天链中继卫星系统、地面站三方面配合完成。”天链二号01星副总设计师李向阳告诉记者,地面通话信息先从地面站通过星地上行链路到达天链中继卫星,此时,中继卫星的星间链路天线正精准跟踪着空间站。中继卫星收到地面站的通话信息后,再通过自身的星间链路天线传输给空间站的中继天线,这样航天员就吸收到了来自地面的通话信息。同样,航天员给地面的通话信息也依次通过空间站中继天线、天链中继卫星、星地下行链路等传输到地面站。

中继卫星是服务于航天器的卫星,被称为“卫星的卫星”,可以“居高临下”观察在中低轨道运行的航天器,将获得的数据回传到地面站。在天链中继卫星投入使用之前,我国主要通过地面测控站实现对中低轨航天器的跟踪监控和通讯传输。然而,空间站约90分钟绕地球一圈,受地球曲率遮挡等影响,多数时间无法和地面测控系统实时联系,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,中国人首次进入太空。其间,他数次与地面控制站举行天地通话,但由于地面测控的局限,每次都有严酷的时间窗口限制。

同年,天链一号中继卫星系统工程立项。从2008年到2016年,第一代4颗天链卫星相继升空,我国也在此时代成为天下上第二个拥有全球笼罩能力中继卫星系统的国家。2019年,天链二号01星升空,成为我国自主研制的第二代地球同步轨道数据中继卫星的首颗星。

第二代中继卫星与第一代并非替换关系,而是相互配合,配合发力,更好地施展数据中转站作用。此次流通、清晰、高质量的天地通话,正是天链家族联手保障能力的一次完善校阅。

天地通话既是情绪交流也是手艺展示,神奇的天地通讯系统让天地之间不再遥远

我国正式应用天地通话手艺,是从杨利伟搭乘神舟五号飞天最先的,那时天地通话手艺刚起步,带宽很低,杨利伟只能听到地面的声音,看不到画面;地面职员看到杨利伟的画质也不是很清晰,而且时常“卡壳”。

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神舟九号时,我国天地通话手艺也进入第二阶段:实现了双向可视的通话;由于带宽改善,图像变得越来越清晰,三位航天员在舱内的实时场景都能清晰展示在地面通讯系统屏幕上。

等到神舟十号,天链中继卫星系统已实现三星组网,天地通话手艺进入第三阶段,通话时长更长。得益于此,首次“太空授课”完善上演,40多分钟的课程清晰连贯。据先容,那时接纳的是蓝牙通讯手艺,在点对点流传的基础上,实现了三名航天员间、航天员与地面间的通话。

2016年,在天宫二号上,航天员可以随时和地面相同讯息,收发电子邮件,与亲友密友举行音视频交流。其中,语音传输接纳国际先进的编解码方案,突破了以往只能抓取基本生涯语气的瓶颈,在太空极端物理环境下实现高质量语音通讯。

2021年6月23日,神舟十二号航天员首次举行天地通话。图为北京航天航行控制中央的监控画面。(视频截图)

这一次,天地通话画质高清、传输迅速,效果与我们平时网络视频通话效果几无差异。据领会,用于此次天地通话的图像、话音及其通讯产物由航天科技团体八院研制,该院研制的空间站话音处置器实现了三个首次:首次实现对航天器内部的各个通话终端举行实时维护与治理,首次接纳数字混音手艺实现各个终端之间相互通话,首次通过上注等方式对种种音频参数举行动态调整。

航天员在舱内相互通话或与地面通话时,能通过佩带WiFi头戴而自由流动

空间站与空间实验室(天宫一号、天宫二号)相比,最大的差异是增添了天地互联网通讯系统,空间站天地间的通讯速率是空间实验室的8倍。通过空间以太网交流机组成的在轨通讯网交流网络和天地网关系统,天地间的互联网融为一体,航天员使用随身携带的手持摄像机和平板电脑,通过WiFi热门接入网络,便可像在家一样恣意上网。

航天员聂海胜在天和焦点舱中事情。(视频截图)

为利便航天员在舱内自由流动,航天科技团体五院总体设计部测控与通讯分系统的设计师们接纳了先进的WiFi通讯手艺,取代了传统的有线头戴通讯,并在舱内多点举行布设,确保信号笼罩无死角。据易予生先容,航天员在舱内相互通话或与地面通话时,能通过佩带WiFi头戴而自由流动,不再受电缆约束,事情效率极大提高。

神奇的天地通讯系统,让天地之间不再遥远。据易予生先容,在驻留空间站的3个月里,航天员不仅可以与地面举行音视频通讯、收发电子邮件,还可以收看电视节目、与家人举行私密通话。

“航天员家族在地面可通过专用电话与航天员举行点对点私密通话,地面事情职员都听不到。”易予生说。

太空家园温馨恬静,背后是中国航天自主自强的铿锵脚步

从神舟五号通话时只能听到地面声音、看不到地面画面,到神舟九号实现天地间双向可视通话,再到天和焦点舱安上WiFi,实现信号不中止、网速还超快的天地通话,温馨恬静的太空家园背后是中国航天自主自强的铿锵脚步。

透过中继卫星系统建设可以看到,我国已经走出了一条相符国情、手艺上自主创新的蹊径:不依赖外洋建站,实现对用户航天器全球笼罩;突破了星上自主闭环周详捕捉跟踪等要害手艺,解决了高速运动航天器之间跟踪与高速数据中继问题;确立了星-星、星-地手艺体制和全程链路指标系统。

分屏显示聂海胜操作天和焦点舱机械臂。(视频截图)

“后续我们将执行两次出舱流动和操作机械臂等一系列手艺验证试验,我们一定全心操作,确保各项试验圆满顺遂。”刘伯明在汇报情形时,提到了后续的事情设计。

凭证公然信息,中国空间站焦点舱上的机械臂是我国现在智能水平最高、难度最大、系统最庞大的空间智能制造系统,是对人类手臂的最真实还原。该机械臂可以移动空间站中的实验舱,能给航天员提供种种壮大支持。

作为人类历史上规模最大的航天器,空间站代表当今航天领域最周全、最庞大、最先进和最综合的科学手艺功效。根据空间站制作义务设计,我国在今明两年还将实行8次航行义务,2022年完成空间站在轨制作,建成国家太空实验室。

泉源 中央纪委国家监委网站

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