18年前楊利偉天地通話只能打10分鐘,如今全球無縫通信,如何實現

2022年10月14日19:57:07 科學 1919

在過去大半個世紀,人類已經把通信網路實現了全球覆蓋,今天基本上有人類頻繁活動的地方,基本上就有無線通信基站,有了這些通信基站,我們可以隨時實現手機打電話和上網。

但是中國的航天器面臨著一個問題,中國的神舟飛船和天宮空間站能夠直接和地面進行的通信的時間都存在一個窗口期。

2003年,中國首位航天員楊利偉升空的時候,中國當時有喀什、西安、青島等幾個地面測控站,外加幾艘遠望號測控船。

18年前楊利偉天地通話只能打10分鐘,如今全球無縫通信,如何實現 - 天天要聞

當時楊利偉乘坐的神舟五號飛船,軌道高度是340公里左右,環繞地球飛行一周的時間大概是90分鐘,神舟五號進入喀什測控站範圍到脫離青島測控站範圍的整個過程,差不多只有10分鐘時間,當時北京的航天飛控中心想要和楊利偉進行通話,只能利用這10分鐘時間。

而且當時的通信帶寬非常窄,飛船上採集到的音視頻數據,需要壓縮180倍之後,才能下傳到北京,當時的飛控中心看見楊利偉的畫面,基本上只能靠眨眼補幀,是真正的PPT幀率

18年前楊利偉天地通話只能打10分鐘,如今全球無縫通信,如何實現 - 天天要聞

在那個年代,航天員想要和地面說句話,或者打個招呼,都是非常奢侈的事情。在窗口期以外的時間,地面飛控中心甚至連飛船和航天員的運行狀況都是完全不知道的。

想要解決這件事情,只有兩個辦法,一個是在全球建設測控站。

比如在南美洲,中國在阿根廷的一個叫內烏肯的地方,租了一塊200公頃的土地,期限50年,建設了一個35米口徑的巨型天線,也就是我們俗稱的「鍋」。

18年前楊利偉天地通話只能打10分鐘,如今全球無縫通信,如何實現 - 天天要聞

比如在南半球的澳大利亞,是大洋洲建立測控站的最優地點,這裡就有中國、美國、歐洲建立的10多個測控站。

當然,像阿根廷這樣的機會並不常有,更多的是世界各國的測控站實現聯網共享通信和測控服務,外國的飛船和衛星掠過中國上空的時候,我們提供通信和測控服務,中國的飛船或者空間站飛到外國上空的時候,外國的測控站給北京飛控中心提供數據。

目前,除了NASA以外,中國和很多國家都建立了測控站國際網路,比如法國、智利瑞典,同時中國的測控站和測控船也給外國提供過測控服務,比如澳大利亞的通信衛星和早年的銥星

不過地面測控站局限性太強了,除了有國際政治因素的影響,也受到地理因素影響,還會受到天氣影響。

更完善的辦法還得是在太空上弄一個天基測控網,和地面測控網相互配合。

美國在70年代就啟動了天基測控網路衛星,到目前為止,已經發射了大約12顆衛星,目前有10顆正在運行。

18年前楊利偉天地通話只能打10分鐘,如今全球無縫通信,如何實現 - 天天要聞

國際空間站現在每天24小時進行4K視頻直播,就是通過這10顆中繼衛星實現的。

中國在神舟五號飛船發射之後,也開始建立我們自己的天基測控網路,命名為天鏈衛星。天鏈衛星其實本身就是一個Ka/S頻段的通信衛星,造這麼個衛星本身沒有什麼太多的難點,難點在於發射升空。

18年前楊利偉天地通話只能打10分鐘,如今全球無縫通信,如何實現 - 天天要聞

天基測控衛星是在地球靜止軌道上運行的,地球靜止軌道是一條非常特殊的軌道,是特指在地球赤道正上方的地球同步軌道,這條軌道上的衛星和地面相對靜止,而且只有一條,想要在這條軌道上部署衛星,必須在國際電聯報備,審批通過之後,要在規定的期限之內把衛星發射上去,否則過時不候。

而且這條軌道高度是3.5萬公里,距離地球相當遠,這要求火箭的入軌精度非常高,別看中、美、歐入軌輕輕鬆鬆,很多航天小國就算能通過國際電聯的審批,要把衛星發射上去還是非常吃力的,比如印度,印度2020年發射首顆地球靜止軌道衛星,就失敗了,到如今2022年,也沒有機會把這顆衛星補上去。

中國分別在2008年、2011年、2012年發射了三顆天鏈衛星,一顆停留在非洲上空,一顆在印度洋上空,一顆在太平洋上空,三顆衛星組網的時候,中國成為了三個擁有天基測控全球覆蓋能力的國家之一,而且還超越了俄羅斯,目前也只有中美擁有實時全球無縫連接的通信能力。

目前,中國的天地通信帶寬已經介於4G和5G之間,天鏈衛星的壽命大概是5~8年左右,未來我們還會發射帶寬更大,更先進的天鏈衛星。

科學分類資訊推薦

國外空天公司開始銷售極光亞軌道太空梭 - 天天要聞

國外空天公司開始銷售極光亞軌道太空梭

5 月 22 日,國外航空航天公司宣布,它已開始接受可在亞軌道飛行中運載小型有效載荷的「極光」(Aurora)太空無人太空梭的訂單。 該飛機可攜帶6公斤有效載荷,飛行高度可達100公里。....
中國首個熱帶生物多樣性數字平台上線 - 天天要聞

中國首個熱帶生物多樣性數字平台上線

5月22日,由中國科學院西雙版納熱帶植物園打造的西雙版納生物多樣性平台正式上線,這是中國首個以熱帶生物多樣性為主題的數字平台,讓西雙版納超1.5萬種物種數據「有跡可循」。作者:孫敏、胡攀、張楠、楊林凱新華社音視頻部製作...
萬物共生 和美永續——生態攝影師鏡頭裡的祁連山生靈 - 天天要聞

萬物共生 和美永續——生態攝影師鏡頭裡的祁連山生靈

林中猞猁。鮑永清 攝這裡,垂直海拔梯度編織出立體的生物多樣性譜系,從河畔林海到山麓草原再到高山冰雪,溫帶灌叢草甸、針闊葉混交林、亞高山杜鵑灌叢與流石灘植被依次鋪展,形成中國西部最完整的山地垂直生態系統。雪豹穿梭於裸岩與灌叢之間,綠絨蒿在流石
養樂多亮相益生菌與健康研討會,持續支持益生菌科研與科普 - 天天要聞

養樂多亮相益生菌與健康研討會,持續支持益生菌科研與科普

5月19日-21日,由中國食品科學技術學會主辦、養樂多(中國)投資有限公司等支持的「第二十屆益生菌與健康研討會」在北京舉行。大會著眼於益生菌現代化產業體系建設,推進益生菌科技創新與產業創新融合發展。作為大會的重要組成部分,由養樂多支持主辦的
「85後」孔大力任國家天文台副台長、上海天文台台長 - 天天要聞

「85後」孔大力任國家天文台副台長、上海天文台台長

近日,中國科學院黨組發布任免通知,經研究,決定:孔大力同志任國家天文台副台長(兼);免去沈志強同志國家天文台副台長(兼)職務。孔大力同志任上海天文台台長(試用期一年);免去沈志強同志上海天文台台長職務,保留正局級。孔大力,男,1985年11月生,研究員、博士生導師,上海天文台天文地球動力學中心「行星物理與...
又是「投毒」又是「捅刀」,動物的愛情世界真的震碎三觀! - 天天要聞

又是「投毒」又是「捅刀」,動物的愛情世界真的震碎三觀!

熟悉刑偵推理類作品的朋友們,肯定對氰化物印象深刻——畢竟很多受害角色,都是只沾了一丁點劇毒的氰化物就飲恨當場。然而,在無奇不有的自然界,氰化物也可以成為傳情達意的禮品。不僅如此,動物「情侶」之間還有很多讓人大跌眼鏡的危險互動,在這個 520
這樣吃飯,真的可能會讓你變禿!但很多人還以為超健康 - 天天要聞

這樣吃飯,真的可能會讓你變禿!但很多人還以為超健康

過去十年里,間歇性禁食已悄然成為一種流行的生活方式。據《自然》雜誌報道,一項統計發現,2023 年美國超過 10% 的成年人都在實踐這種飲食方式。在互聯網上也只需略加搜索,就能發現各種間歇性禁食的指南,教你如何具體操作,給身體帶來種種益處。
蜻蜓和蚯蚓「加入」《中國生物物種名錄》 - 天天要聞

蜻蜓和蚯蚓「加入」《中國生物物種名錄》

5月22日是國際生物多樣性日。中國科學院生物多樣性委員會22日發布《中國生物物種名錄》2025版,共收錄物種及種下單元162717個,並首次收錄了蜻蜓和蚯蚓。「生物多樣性是人類可持續發展的重要基礎,生物物種名錄則是反映一個國家或地區生物多樣