空间站时代天地通话怎么实现

本报记者   刘扬   樊巍

23日，一场万众瞩目的天地通话在北京航天飞行控制中心指挥大厅与距离地面400公里的中国空间站之间上演。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平同正在空间站天和核心舱执行任务的航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波亲切通话。据《环球时报》记者了解，在这次天地通话背后，隐藏着诸多世界领先的“黑科技”。

“不会出现天地通话中断”

许多收看实时直播的观众惊喜地发现，在此次天地通话中，声音与画面不但毫无卡顿，而且相较以往还更清晰了。据专家介绍，完成这场天地通话，需要空间站、天链中继卫星和地面站三者共同参与。距地面约4万公里处，由天链一号03星、04星，天链二号01星组成的天基测控网就像一个“太空基站”，将核心舱和地面站连接起来，建立起一条太空“天路”。

其中天链中继卫星在这次天地通话中发挥了非常关键的作用。北京空间信息传输中心总体工程师郑勇辉告诉《环球时报》记者，2003年中国第一名进入太空的航天员杨利伟也曾数次进行天地通话，但每次都有着很严格的时间窗口限制。因为当时中国采取的主要还是陆海基测控的天地通信链路，由于中国没有遍布全球的测控站和测量船，轨道高度在300-400公里的飞船，受地球曲率遮挡和视线视场影响，只有进入中国测控站（船）的视场时，才能建立短暂的天地通信联络。

“载人航天，人命关天”。随时随地掌握飞船数据，获取航天员的动态至关重要。在这种背景下，我国“天链一号”中继卫星系统工程正式立项。据《环球时报》记者了解，2008年至2012年，我国先后发射天链一号01至03星，使我国成为世界上第二个拥有对中、低轨航天器全球覆盖能力的中继卫星系统的国家。2019年3月，天链二号01星成功发射，这是我国第二代地球同步轨道数据中继卫星的首发星。郑勇辉介绍说：“天链二号01星让天地之间的音视频传输速率更高，通话效果和可通话时长均得到了提升。”

航天科技集团五院空间站系统测控与通信分系统主任设计师易予生透露，通过3颗中继卫星和核心舱的中继天线，天地测控覆盖率可达90%以上。等到空间站三舱形成组合体后，测控覆盖率接近100%。“因此中国空间站不会出现天地通话中断的现象”。

“与地面5G速率相当”

实现跨时空通信“天路”通畅，就相当于地面上将光纤网络接到家门口，而航天员在空间站核心舱这个“太空之家”内部，又是如何完成通信的呢？

易予生介绍说，在空间站核心舱上，10余台有线和无线网络摄像机以及手机、PAD、笔记本电脑等移动设备都可作为网络终端。这些终端将采集到的图像和语音数据通过有线或无线WiFi的方式连接至舱内以太网交换机，再通过高速通信处理器经中继链路传输到地面指挥中心。

易予生还透露，在驻留空间站的3个月里，航天员通过站内通信网，不仅可以与地面进行语音视频通信、收发电子邮件，还可以收看电视节目，并与家人进行私密通话，“地面工作人员都听不到”。他表示，目前通信链路下行速率是1.2G，“与地面5G通信速率相当”。中继卫星地面站实时接收太空数据，然后将数据传到北京飞行控制中心，再根据不同标识进行自动分发，时延仅为秒级。

“想和谁聊就和谁聊”

从中国空间站时代的首次天地通话与之前一次次天地通话的对比中，能看出中国载人航天的巨大进步。

航天专家介绍说，2003年杨利伟搭乘神舟五号飞船进入太空时，不但天地通话有着严格的时间窗口限制，而且杨利伟并不能看到来自地面指挥中心的画面。2016年，在天宫二号与神舟十一号载人飞行任务中，天链一号卫星让航天员景海鹏、陈冬已经实现“天地双向视频通话”，但总体而言，视频质量还远不够清晰。

如今中国空间站时代，中国科研人员采取很多新技术来支撑空间站的通信。例如直播画面中，3名航天员看起来并没有戴着显眼的耳机，实际上他们佩戴的是先进的无线骨传导耳机，声音数据借助骨传导蓝牙耳机连接到手机上，再通过WiFi连接空间站核心舱的交换机等数据处理器。

航天员在空间站可以根据需要设置一对一的私密聊天或者群聊。甚至在群聊时，还可以给不同对象单独调整音量，使用起来更加精准实用。这样，航天员在太空家园的任何角落都可以接入聊天，精准设定单个或多个通话对象，还能一边听着美妙的音乐一边聊天，真正做到了舱里、舱外和地面，想和谁聊就和谁聊。▲