航天員入駐空間站一週後進行天地通話，天地通話是如何實現的？你有什麼想對航天員說的？

我們的太空2021-06-23 09:45:35

天地通話啦！如何實現的？交流一下……

天地通話如何實現？

距地面約4萬公里處，由3顆天鏈中繼衛星組成的天基測控系統猶如一座“太空基站”，實時保障這場天地通話暢通無阻。

在這個人人離不開網路的時代，航天員是否能在太空用上Wi-Fi成為公眾關心的話題。

在駐留空間站的3個月裡，航天員透過站內通訊網，不僅可以與地面進行語音影片通訊、收發電子郵件，還可以收看電視節目，並與家人進行私密通話。航天員家屬在地面可透過專用話與航天員進行點對點私密通話，地面工作人員都聽不到。

跨時空通訊是具體怎麼實現的？

完成這場天地通話，需要空間站、天鏈中繼衛星和地面站三者的共同參與。

在空間站天和核心艙上，10餘臺有線和無線網路攝像機、有線和藍芽耳機、手機、PAD、膝上型電腦都可作為網路終端。這些終端將採集到的影象和話音資料透過有線或無線Wi-Fi的方式連線至艙內乙太網交換機，透過高速通訊處理器經中繼鏈路傳輸到地面。就好比在地面上，我們打電話、發簡訊要透過手機天線一樣，空間站與地面的聯絡，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”交給了空間站，能實時與地面取得聯絡。不僅如此，為了滿足空間站在軌15年的使用壽命需求，研製人員還對天和核心艙的中繼天線進行了可維修設計。這相比於之前發射型號在軌無法修復的設計而言可謂是一大突破。

艙上有兩套網路，一套是通訊網，一套是載荷網，這兩套網路在物理上是一起的、邏輯上是分開的，資料統一彙集到艙上的中繼天線終端，透過中繼衛星傳到地面。

“天鏈”搭建太空天路

不卡頓、不斷網

4萬公里高空，由天鏈一號03星、04星，天鏈二號01星組成的天基測控網就像一個“太空基站”，將核心艙和地面站連線起來，建立起一條太空“天路”。空間站與地面之間的語音、影片、電子郵件資料，以及下行的科學實驗資料都走這條“天路”透過。

如此繁忙的“天路”，是否會出現擁堵現象？不會的！這條通訊鏈路的下行速率是1。2G，與地面5G通訊速率相當。中繼衛星地面站實時接收太空資料，然後將資料傳到北京飛行控制中心，再根據不同標識進行自動分發，時延僅為秒級。

在天鏈中繼衛星投入使用之前，我國主要是透過地面測控站來實現對中低軌航天器的跟蹤與監控。但是，中低軌航天器都是在200~2000公里的軌道上，只有很少一段時間能夠與一個固定的地面測控站建立穩定的資料傳輸鏈路，訊號中斷是常有的事。

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中斷現象呢？

不可能。空間穩定飛行之後，透過3顆中繼衛星和核心艙的中繼天線，天地測控覆蓋率可達90%以上。等到空間站三艙形成組合體後，透過另外兩個艙中繼天線偏裝，測控覆蓋率可接近100%。

奇聞異事錄2021-06-23 12:40:30

太陽有溫度2021-06-23 13:51:49

不知道你們發現沒有，空間站宇航員通電話更加清晰，也更加順暢。中國空間站上多機位實時傳輸回來的畫面與聲音都更加清晰了。

在北京航天飛行控制中心指揮大廳的螢幕上，標記出來的天鏈二號01星、天鏈一號03、04星三顆中繼衛星，以及渭南、廈門、奈米比亞等全球多地的測控站和遠望六號測量船正為這歷史性的時刻默默地提供保障。

衛星這個詞，相比大家都很熟悉。氣象衛星， 通訊衛星， 遙感衛星，海洋衛星，進行實時定位的北斗衛星導航定位衛星……等等，這些衛星有一個共同的特點，即資料傳輸是在地面和衛星之間進行的。

衛星資料要傳輸到地面，就要建立星地通訊鏈路。

如果衛星與地球的相對位置是固定不變的，即衛星在36000公里高的地球同步軌道上（大多數是通訊廣播衛星），建立這樣的通訊鏈路就相對方便。

便於理解：就是地面一個基站一直對準該衛星即可實現通訊。

但是，絕大多數衛星都是在200-2000公里的低軌道上，它們相對地球不停的轉動，

速度比地球自轉快很多

。

高中物理知識警告！！！

r越小，速度越大

繞行地球一圈大概就是90多分鐘，一場足球賽還沒結束，飛船就已經繞行一週了。

受地球曲率遮擋和視線視場影響，只有進入中國測控站（船）的視場時，才能建立飛行弧段內的短時天地通訊聯絡，而在視場弧段外，飛船與航天員狀態對於地面人員來說幾乎是一無所知

一顆低軌道衛星繞地球一圈，一個地面站只有2%-3%左右的時間，能夠“看”到這顆衛星，並和它對話。要想再次和它對話，要等衛星再繞地球一圈，直至我們能“看”到它的時候。

神舟五號發射時候，楊利偉和地面的通訊很少。那時候我國還沒有中繼衛星，只能短暫利用飛船經過地面的是時間段，短暫通訊。

如果想要全程通話，就需要建造更多的觀測站、使用更多的遠望船。而這無疑是在燒錢。

我國遠望號探測船

所以天鏈衛星應運而生。

首先理解：有一個特別大的球，假如和你人一樣大，你站在距離球旁邊，是不是隻能看到球的很小部分。

要是你站在距離球特別遠的地方，你是不是就可以看到球的大半部分對吧。因為距離球很遠很遠，所以理論上可以看到一半。

要是有兩個人站在球的兩邊，你們倆可以看到整個球對吧，每個人一半，但是你們倆是&那個球是180度，所以你們倆沒法通訊，沒法交流。

要是中間再有一個人加入，每個人相當於只負責120度的地方，你們三是不是就可以隨意交流了。

啊這個地方有個黑點，啊，這個球這邊有個腳印。

這個就是中繼衛星的理論基礎。

中繼衛星，特點是，除了可以實現星地通訊，還可以實現星星通訊，也就是和其他飛行器（航天器）的通話。

我國中繼衛星是天鏈系列

天鏈衛星在地球同步軌道，相對於地面靜止。地球同步軌道很高，36000公里。而地球半徑只有6371km，

所以理論上，一顆地球同步軌道上的資料中繼衛星，軌道覆蓋率就可以達到50%，三顆就可以實現100%的覆蓋率

利用三顆同步靜止軌道的中繼衛星衛星可以實現以下兩點

（1）絕大多數衛星都是在200-2000公里的低軌道，所以不管衛星在哪裡，至少都被ABC中的某一顆中繼衛星覆蓋。

（2）由於衛星相對地面靜止，因此地面上某一點或者說某一個國家，一定在ABC三顆衛星中至少一顆識別的範圍內。比如我們國家，假設被C衛星固定識別。

那麼就可以實現以下兩點：

（1）當低軌道衛星被C星覆蓋時，將資料傳輸給C星，然後C星再傳輸到地面工作站。

（2）當低軌道衛星被A或B星覆蓋時，低軌道衛星將資料傳給A（或者B），A/B把資料再傳給C，通C星與本國地面站的鏈路傳輸給地面。

因此在理論上可以實現全程覆蓋通話。

我國天鏈衛星怎麼樣呢？

2008年4月25日，我國首顆資料中繼衛星天鏈一號01星在西昌發射中心由“長征三號丙”運載火箭成功發射升空。

2011年7月11日，我國在西昌衛星發射中心用長征三號丙運載火箭，成功將“天鏈一號02星”送入太空

2012年7月25日，中國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”運載火箭將“天鏈一號03星”順利發射升空，併成功送入太空預定軌道。

天鏈系列組網，標誌著我國第一代資料中繼衛星系統正式建立，我國成為世界上第二個擁有對中低軌道航天器全球覆蓋中繼衛星系統的國家

2013年6月20日的神舟10號上，王亞平太空授課，火遍了中國。太空直播時間更長，飛船飛越的弧段更多，技術難度也更大。

景海鵬和陳冬與地面通話，還可以收看新聞聯播。

注意右上角logo

2016年11月22日，我國在西昌衛星發射中心使用長征三號丙運載火箭成功將天鏈一號04星送入太空。

2019年3月31日中國在西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭，將“天鏈二號01星”送入太空，衛星成功進入地球同步軌道。

此次空間站對話，位於4萬公里軌道高度的天鏈一號03星、04星以及天鏈二號01星組成的 “太空基站”，在中國空間站核心艙和地面站之間建立起一條網路鏈路。

空間站與地面之間的語音、影片、電子郵件資料，以及下行的科學實驗資料都能透過這條鏈路實現高速傳輸。

致敬中國航天人！

知乎使用者2021-06-24 07:47:57

航天員在中國空間站用智慧手機和藍芽骨傳導耳機進行天地通話

每位航天員都配備了智慧手機，可以正常打電話、進行影片通訊，資料傳輸速率與地面幾乎一致，閒暇時他們可以與家人互相問好。這是中國載人空間站的首創。

此外，他們可以透過智慧裝置裡的應用軟體，控制空間站內的燈光等。航天員們還配備有骨傳導藍芽耳機，在與地面通訊時效率更高，他們還可以透過耳機聽音樂進行放鬆。