天宮空間站裝Wi-Fi,背后是什么黑科技?

2021年6月17日,神舟12號發射,大陸正式進入嶄新的空間站時代,6月18日,三名入住的航天員,便立即開始在空間站里安裝Wi-Fi設備。

====以下是不正經科普時刻====

“地球是人類的搖籃,但我們不可能永遠待在搖籃里。”

這是航天先驅齊奧爾科夫斯基的一句名言,激勵了無數人對航天的想象。

但生活在100年前的他并沒有想到,時至今日,人類還是選擇優先待在搖籃里,原因很簡單:這里有Wi-Fi!


為什么地球是最好的行星?(圖源:tenor)

馬斯洛把人的需求分成很多等級,根據最新的“研究成果”,Wi-Fi已經成為了人類最基本的需求。


Wi-Fi的重要性可見一斑,所以航天員也要第一時間安裝Wi-Fi,

====以下是正經科普時刻====

安裝Wi-Fi確實有非常大的必要性,畢竟它的傳輸速度能極大方便空間站里的數據傳遞,對于航天員的工作、科研和生活都有極大的便利,也方便與地面的天地數據交互,意義很大,確實應該盡早安裝。

作為人類的基本需求,相信很多人對Wi-Fi的使用原理很熟悉了:它本身只是個傳遞工具,覆蓋較小的區域,為連接的設備快速傳遞數據。但Wi-Fi背后需要地面信號基站、光纖網路、通信網路和最近特別火爆的星鏈類低軌衛星星座等支持,

只靠一個Wi-Fi設備,就好比沒有主機的電腦顯示器,是沒有任何意義的,

所以天宮能安裝Wi-Fi,本質上是背后必須有方法把天地的信號通路給建好了,成為溝通天與地的烽火臺,


天宮距離地球表面約400千米,每秒鐘飛行7700米,采用絕大部分用戶使用的傳統基站、網線、光纖方式毫無疑問是不可能的,低軌衛星網路也無法提供有效服務,因為大家飛得都很低,都在幾百千米高,不同軌道的話相對速度很快,幾乎沒法用。即便我們有很多地面基站,也有遠望航天測量船,但顯然不可能全球覆蓋,

只有一個辦法:把烽火臺建的高一些。

這就需要涉及地球上一條最神奇的衛星軌道:地球靜止軌道,它位于地球赤道上空35786千米,在這個軌道上衛星繞地球運行一周的時間恰好與地球自轉完全相同,等于衛星覆蓋的用戶在和它完全同步運動。所以用戶看起來,會覺得衛星從來沒有動過,“靜止”了!

而且這衛星的軌道非常高,遠大于地球半徑(6378千米),對地球的覆蓋范圍也很大,僅需要在不同經度的赤道上空布置3顆衛星,就能實現對地球全天候全天時的通信覆蓋,

此時,飛行高度僅400千米的天宮想用的話,顯然也沒有問題。

大陸的這一套系統,就是天鏈,這個名字太浪漫太酷了,鏈接天地,是一套中繼衛星通信系統。


天鏈一號藝術效果圖(圖源:新華網)

天鏈一號的建立歷史如下:

天鏈一號01星:2008年4月25日發射

天鏈一號02星:2011年7月11日發射

天鏈一號03星:2012年7月25日發射

天鏈一號04星:2016年11月22日發射,參與組網并備份替換天鏈01星,

所以事實上我們自2012年起就能實現覆蓋全球的中繼衛星通信,從運營的能力和覆蓋范圍而言目前基本是大陸和美國最強,能實現為低軌航天器全球無縫鏈接通信,我做了一個圖,顯示早期天鏈一號的三顆衛星分別在非洲、印度洋、太平洋上空,能保證系統覆蓋范圍。


2019年3月31日,大陸發射了新一代天鏈二號01星。它在任務規劃、系統管理、業務運行上相比前一代系統取得了顯著進步,數據傳輸速率和多目標服務能力也有較大提升,將對提高中低軌衛星、載人航天器資訊回傳時效性、在軌運行安全性和任務實施靈活性發揮更加重要作用,

一句話:大大加強了大陸中繼衛星系統的通信水平。

天鏈發揮的作用早在此前的載人航天任務中就非常顯著了。

2003年,楊利偉進入太空時,必須依靠僅有的飛過大陸上空時間抓緊與地面通信,無論是與國防部長的通話、還是與家人的通話,都必須抓住時間窗口,且只能持續5分鐘左右,


跟孩子見面,家人眼淚巴巴的,確實很擔心啊

但是到了天鏈之后,2013年6月20日的神舟10號上,王亞平給全國大陸小生通過央視直播的方式,進行了長達51分鐘的太空授課,期間飛船圍繞地球飛了大半圈,超過20000千米!


而到了2016年11月的天宮二號+神舟十一號任務時,景海鵬與陳冬天天在任務的33天時間里,天天可以看《新聞聯播》(注意下圖右上角的logo,天鏈!),

不僅如此,天鏈的應用范圍也在逐漸增大,比如在大陸最近幾次的火箭發射過程中,就已經可以通過天鏈衛星向火箭及航天器發出指令,航天測控的工作量和難度減了不少,


所以,最新的天宮空間站當然可以用越來越成熟、越來越強大的天鏈系統,可以想象,在天鏈的支持下,不僅航天員會有更方便的工作環境、豐富多彩的娛樂生活和家庭互動等,我們也有更多機會跟他們互動,科學家們也會獲得更大量、更及時的科研數據,大家都開心。

天鏈很香,但顯然,天鏈并不簡單,要不就不會世界范圍內只有兩三個玩家弄得出來了,這背后是航天人了不起的貢獻,

(責任編輯:閆妍_NB11174)

2 条回复 A文章作者 M管理員
  1. 跪求WiFi密碼!

  2. 學習航天好榜樣!