安裝Wi-Fi很有必要,這是因爲它的傳輸速度能極大方便空間站裏的數據傳遞,可以爲航天員的工作、科研和生活提供極大的便利,對於空間站與地面的天地數據交互意義重大。

作爲人類的基本需求,相信很多人對Wi-Fi的使用原理都很熟悉:它本身只是個傳遞工具,覆蓋較小的區域,能夠爲連接的設備快速傳遞數據。但空間站上要使用Wi-Fi,背後不僅需要地面信號基站、光纖網絡、通信網絡,而且需要最近特別火爆的星鏈類低軌衛星星座等的支持。所以中國空間站能安裝Wi-Fi,本質上是背後必須擁有聯通天地的信號通路作爲支撐,也可以理解爲溝通天與地的烽火臺

中國空間站距離地球表面約400千米,每秒鐘飛行7700米,採用地面上絕大部分用戶使用的傳統基站、網線、光纖的方式毫無疑問是不可能的。而低軌衛星網絡也無法提供有效服務,這是因爲低軌衛星飛得很低,都在幾百千米高,而不同軌道的衛星飛行的相對速度很快,幾乎沒法傳輸信號。

只有一個辦法:把烽火臺建得高一些。

於是,地球上空一條最神奇的衛星軌道:地球靜止軌道出場啦!它位於地球赤道上空35786千米,在這個軌道上,衛星繞地球運行一週的時間恰好與地球自轉完全相同,等於衛星覆蓋的用戶和它完全同步運動。所以,從用戶角度看,會覺得衛星沒有動,“靜止”了!

地球靜止軌道非常高,遠大於地球半徑(6378千米),對地球的覆蓋範圍也很大。僅需要在不同經度的赤道上空佈置3顆衛星,就能實現對地球全天候全天時的通信覆蓋。飛行高度僅400千米的中國空間站想用的話,顯然沒有問題。

中國是否已經建成這樣的中繼衛星通信系統呢?是的!就是天鏈,鏈接天地,連名字都又浪漫又酷。

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,參與組網並備份替換天鏈01星

事實上,中國自2012年起就實現了覆蓋全球的中繼衛星通信。從運營的能力和覆蓋範圍而言,目前基本是中國和美國最強,能實現低軌航天器全球無縫鏈接通信。筆者做了一張圖,可以看到早期天鏈一號的三顆衛星分別在非洲、印度洋、太平洋上空,能有效保證系統覆蓋範圍。

2019年3月31日,我國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有較大提升,對提高中低軌衛星、載人航天器信息回傳時效性、在軌運行安全性和任務實施靈活性發揮更加重要作用,大大加強了我國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,飛過中國上空的時間,抓緊與地面通信。無論是航天員與國防部長的通話、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

但是天鏈應用之後,在2013年6月20日的神舟10號上,航天員王亞平給全國中小學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,景海鵬與陳冬在任務的33天時間裏,天天可以看《新聞聯播》(注意下圖右上角的天鏈logo)。

不僅如此,天鏈的應用範圍也在逐漸增大。比如在我國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也減小了不少。

可以想象,在天鏈的支持下,不僅空間站中的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,科學家們也會獲得更大量、更及時的科研數據,我們也將有更多機會跟他們互動。

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