如何在空間站給地球打電話

張拯寧

給通信披上“航天外衣”

我們在地球上可以隨時??機撥打電話，是因為城市?到處是?機基站，但?旦離開基站，通信服務就會中斷?？臻g站在距離地球約400千米的軌道上繞著地球?速運動，肯定?法收到來自手機基站的信號。我們也不可能從空間站直接甩?根光纖到地?，即使這根光纖?頭發(fā)絲還細，也需要超過400千米的長度才能到達地?。?前還沒有任何?種材料具有這樣的強度，更何況空間站還在繞著地球飛?，想從空間站給地球打電話可沒有那么簡單。

那么“天地通話”究竟是如何實現(xiàn)的？其實，載?航天使用的通信?段在原理上和地球上的其它?線電通信技術一樣，只不過因為距離更遙遠，所以地球安裝的通信天線就要更?，發(fā)射功率也需要更?。2003年，中國第?位航天員楊利偉進?太空時就已經使?飛船上專?的通信設備，利?飛船經過中國上空的短暫時間窗口和家?打了?個5分鐘時長的電話。

給手機基站“搬個家”

為了解決“天地通話”問題，就需要把地球上的“?機基站”搬到更?的太空中去。從2008年開始，中國先后發(fā)射了5顆天鏈衛(wèi)星，專門為載?飛船和空間站提供通信中繼服務。天鏈衛(wèi)星運?在?種特殊的軌道——地球靜?軌道上，它是位于地球?道上空35768千米的?個圓。這個軌道的神奇之處在于當衛(wèi)星在靜?軌道運?時，繞地球公轉?圈的時間恰好和地球?轉?圈完全相同，所以衛(wèi)星相對于地球就是靜?的。

地球靜?軌道最早由英國著名科幻作家阿瑟·克拉克提出

當軌道距離地球表??常?且沒有遮擋時，望得也就更遠，那么只需要間隔120度部署3顆衛(wèi)星，理論上就可以覆蓋地球絕?部分區(qū)域。天宮空間站?論運?到地球上空任何地?，都可以由在軌的天鏈一號03星、04星和天鏈二號01星組成的通信?絡完美覆蓋，像一個“太空基站”一樣將核心艙與地面站連接起來，建立起一條太空“天路”。

太空“沖浪”不簡單

有了天鏈衛(wèi)星，航天員只需要在空間站?安裝路由器，再帶上設備，接入天地通信網(wǎng)絡就可以“上網(wǎng)沖浪”了。然而，說起來簡單，工程師在實際設計時并不是隨便帶?臺路由器就可以。因為太空?有?能宇宙射線的輻射，這些?能粒?會擊穿空間站的艙壁，最終打在電?設備的電路板上，有可能導致電路失效，所以必須采取防護措施。此外，帶去的設備也要保證不會?擾到其它電?設備、電池也要確保安全等。

通過天地通話，地面和航天員之間可以直接交流，方便順利完成載人航天的預定任務;也讓航天員的家屬與航天員不“斷聯(lián)”，為航天員提供堅實的心理支持;對于在地面上心系宇宙的我們來講，實時聯(lián)絡可以更直觀地了解航天員的太空生活、學習載人航天科技知識;而且在緊急情況下，實時聯(lián)絡也可以更好地處理異常情況，保證載人航天工程的順利進行。希望有朝一日我們都能有機會，從太空給地球的朋友打電話。

天鏈中繼衛(wèi)星示意圖