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空間站是如何實(shí)現(xiàn)無線通訊的？

作者： 深方科技 時(shí)間：2021-10-26 來源：網(wǎng)絡(luò)
摘要：我國航天員翟志剛、王亞平和葉光富三人入住天和號(hào)核心艙已經(jīng)有快一個(gè)月的時(shí)間了，三人的工作和生活狀況都需要實(shí)時(shí)向地面匯報(bào)，有時(shí)也要與地面指揮...

       我國航天員翟志剛、王亞平和葉光富三人入住天和號(hào)核心艙已經(jīng)有快一個(gè)月的時(shí)間了，三人的工作和生活狀況都需要實(shí)時(shí)向地面匯報(bào)，有時(shí)也要與地面指揮中心面對(duì)面視頻等。那么三名航天員與地面是怎樣對(duì)話的呢？是空間站與地面站的直接對(duì)話嗎？

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       實(shí)際上我國空間站位于距地面400公里的高空、又是時(shí)刻在圍繞地球運(yùn)行的，并非一直處于我們頭頂上方的位置，有時(shí)候是會(huì)運(yùn)行在地球的另一面的，如果直接通信的話，那么信號(hào)有時(shí)就會(huì)被地球所阻擋，而不被接收到，所以他們與地面的對(duì)話也需要高超的通信技術(shù)，它是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

       之前我國的天宮一號(hào)和天宮二號(hào)等都曾經(jīng)依賴分布于地球各處的地面接收站來接收信號(hào)，比如我國的遠(yuǎn)望號(hào)測量船，位于阿根廷、澳大利亞以及非洲、亞洲等地的一些地面接收站來完成，但是隨著航天器運(yùn)行位置的變化，需要這些接收站不斷地進(jìn)行捕獲監(jiān)測，操作起來比較麻煩，所以我國發(fā)射了多顆通信中繼衛(wèi)星，改善了通信模式。

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       現(xiàn)在空間站與地面站的通信就是由天鏈中繼衛(wèi)星輔助完成的，并非空間站與地面的直接對(duì)話。在距離地面大約4萬公里的高空，我國的天鏈一號(hào)03星、04星和天鏈二號(hào)01星三顆通信衛(wèi)星在那里時(shí)刻待命，它們都是高速大通道大容量通信衛(wèi)星，有信號(hào)接收到就處理發(fā)回地面，它的功用就相當(dāng)于是地面上的通信基站，隨時(shí)將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到需要的地方，就是這座“太空基站”將空間站核心艙和地面站的通信連接起來的，不但可以視頻，還可以發(fā)語音、傳文件和發(fā)電子郵件等，一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也是通過這樣的手段被地面接收的。

       那么航天員們可以與家屬親人進(jìn)行私密對(duì)話嗎？也是可以的！空間站通訊系統(tǒng)中還有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專用電話通道，航天員與愛人說點(diǎn)私密話，地面指揮人員等其他人都是聽不到的。

       天鏈衛(wèi)星的信號(hào)傳輸下行速率是1.2G，與地面5G通信速率相當(dāng)，所以也可以說其通道容量相當(dāng)大，地面站接收來自太空的數(shù)據(jù)后，會(huì)傳到北京飛行控制中心或者再傳到其他地方。雖然這些信號(hào)的傳輸是以光速進(jìn)行的，但是天鏈衛(wèi)星距離地面相當(dāng)高，信號(hào)的奔走距離近10萬公里，再加上處理和接收所用的時(shí)間，所以對(duì)話會(huì)有一些延時(shí)，不過延時(shí)并不長，看到央視直播的朋友會(huì)發(fā)現(xiàn)延時(shí)應(yīng)該在一秒鐘左右。

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       由天鏈中繼衛(wèi)星負(fù)責(zé)信號(hào)傳輸，空間站與地面的聯(lián)系將基本不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)中斷的情況，這在天宮一號(hào)與天宮二號(hào)時(shí)期已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。因?yàn)?顆天鏈中繼衛(wèi)星的運(yùn)行位置很高，每顆衛(wèi)星的位置都能兼顧到半個(gè)地球，所以處于不同位置的中繼衛(wèi)星基本覆蓋了整個(gè)地球的地表空間，空間站核心艙的中繼天線發(fā)出的信號(hào)可以很容易地被天鏈衛(wèi)星捕獲。

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       接下來空間站還有兩個(gè)實(shí)驗(yàn)艙發(fā)射與之對(duì)接在軌運(yùn)行，它們也攜帶有中繼天線，這樣一來，空間站的信號(hào)接收和發(fā)射能力將不會(huì)被自身阻擋，測控覆蓋率可接近100%，天地通信將更加快捷有保障。


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