航天员的数码生活，天地通话背后有神奇“天路”

　　6月23日，3位国家航天员在空间站“玩手机”的画面，引发了公众关注。权威专家解读称，航天员们不仅能够像平时一样使用手机、电脑，保持和地面以及家人的实时通讯，而且网速还相当于地面上的5G。

　　“居家”太空生活

　　航天员们在空间站内的日常生活画面公布后，航天员工作使用的电子设备引发了网友的热议。网友发现他们使用的手机可能是华为品牌。

　　基于一张模糊的机身背面图片，不少网友猜测是华为于2019年发布的P30。画面截图显示，该手机背部拥有一个长条形的拍照模组，机身为黑色，与华为P30的外观设计接近。有分析从合理性推断称，华为P30使用的是自主的麒麟芯片，加上后来更新的鸿蒙系统，正是由于不依赖外国的软硬件，可以使得信息可控性和安全性更高。

　　但也有人看法不同，认为不可能是大众消费类机型，而是特制的机器，防爆防震。

　　事实上，必要的修改不可避免。2011年，NASA亚特兰蒂斯号航天飞机任务中，也有两部iPhone 4被带上了太空，与大众能够买到的产品不同，为满足美国宇航局飞行认证标准，这两部iPhone“用了一年的时间做了一些必要的修改”。

　　智能手机对于航天员来说是一个很好的辅助性工具。例如上述两部iPhone 4，实际上被航天员用作太空研究工具，利用机器自身配置的陀螺仪、加速度计、相机等硬件，收集太空位置信息、辐射水平等数据。

　　针对设备本身以及航天员数码生活热议背后，是人们惊叹于航空航天技术的发展进步，惊叹中国空间站在舒适性和便利性方面的巨大改善。

　　6月17日神舟十二号成功送入预定轨道后，三名航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波开启太空生活第一天。他们做的第一件事就是安装好Wi-Fi网络。接入局域网络后，手机、平板、电脑这些智能设备，除了工作之外，还能像地面的居家生活一样。

　　中国载人航天员系统总设计师黄伟芬接受媒体采访时表示，中国的航天员将在空间站中居住长达3-6个月，科研工作之外还可以享受闲暇时光。比如，可以随时给地面打电话，打游戏、听音乐、看视频，甚至收看电视直播。“可以看新闻联播，而且是实况直播；还可以和家人、朋友、同事通电话，通过局域网络给地面发送文字短信、图片、视频等等。”

　　一些民用技术，例如蓝牙、智能家居的远程操控等，也在“改造后”被接入到了空间站中。这样，一些我们习以为常的物联网应用，比如远程控制空间站内的灯光，远程控制微波炉，都可以实现。这得以让航天员们在生活舒适度方面大幅度提高，很大方面已经接近我们的日常生活。

　　神奇的“天路”

　　天和核心舱执行任务的三位航天员与指挥中心的视频通话也受到广泛关注，这是中国人自己的空间站进行的首次天地通话。大荧幕中，画面清晰、声音清楚、信号流畅。电视机前的每一位观众，都会感受到这次天地通信的巨大改善。而这一切都得益于我国自2003年立项的天链中继卫星系统工程。

　　根据天链二号01星副总设计师李向阳向媒体的讲述，这次天地通话由地面站、空间站、中继卫星系统配合完成。通话信息先从地面站发往天链中继卫星系统，再由中继卫星系统传输信号到达空间站。在整个信号传输过程中，天链中继卫星系统扮演着“太空基站”的角色。

　　太空中的卫星有很多类型，大多仅具备和地面之间的数据传输能力。但中继卫星除星地通信外，还可以进行星际通信，承担着太空中数据“中转站”的职责。资料显示，在中继卫星之前，星地通信主要靠建立星地通信链路，但受限于中低轨卫星公转速度比地球自转速度快得多，实际在卫星围绕地球一圈的运行轨迹中，由于地球曲率遮挡和视线视场问题，只有大约2%－3%的左右的时间能够与地面站建立稳定数据传输链路。这极大限制了天地通信的效果与效率。

　　为解决这样的问题，中继卫星系统工程应运而生。简单来说，该系统就是在36000公里的地球同步轨道，均匀部署3颗中继卫星，每颗的覆盖率可以达到50%，3颗可以实现100%的覆盖率，也被称为组网。那么，中低轨道卫星无论运行到什么位置，都能够保证被其中一颗中继卫星覆盖。同理，位于地球的地面站，也总是能够保证被覆盖其中。如此一来，天地通话就实现了真正意义上的实时全程传输。

　　天链中继卫星系统是我国天地一体化信息网络的重大基础设施工程。业内人士曾比喻，如果过去的天地通信是一条“乡间小路”，那么有了中继卫星之后的天地通信就是一条“双向高速公路”。

　　2008年4月，“天链一号01星”成功发射并顺利在轨运行，这让我国成为全球前5个拥有中继卫星的国家。此后，在神舟七号任务中，“天链一号01星”得到成功验证。2011年7月，“天链一号02星”发射成功，并与“天链一号01星”成功组网，使航天测控覆盖率从18%提升到近70%。次年7月，“天链一号03星”顺利发射并成功送入预定轨道，标志着我国第一代中继卫星系统正式建成，使我国航天测控覆盖率提升至近100%。2016年，我国又发射了天链一号04星。同年，“天链一号”为神舟十一号天宫二号任务航天员景海鹏、陈冬与地面的通话以及央视的直播提供了技术支撑。

　　今年4月16日，我国第一代中继卫星地面系统完成了升级改造工作，在大幅提高中继卫星系统的可靠性、易维护性和自动化水平的同时，实现了中继卫星系统软件100%国产化。2017年底，北京空间信息传输中心针对第一代系统设备日渐老化和软件非国产化等问题，提出了升级改造的目标。

　　2019年3月31日晚，我国第二代中继卫星的首颗“天链二号01星”在西昌卫星发射中心成功发射。该新一代中继卫星能够与第一代卫星系统相互兼容，并提升传输速率、服务数量、覆盖范围等。

　　一位参与项目的研究员曾在2019年撰文分享，从第一代的论证、立项算起，中继卫星系统的建设已跨越了16年。

　　“16年对于我们人类来说应是一个相当长的时间跨度，有很多开拓者、领路者或离退休，或转岗，纵然照片会在时光里慢慢褪色，但我们的心中始终难以忘却所有的见证者，亲历者。”该人士写道，天路逐梦人永远在路上。

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