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地面|天地通话、太空WiFi，“天链”卫星助航天员与地面“遥诉衷情”

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中新社北京6月23日电 题：天地通话、太空WiFi ， “天链”卫星助航天员与地面“遥诉衷情”
作者 郭超凯 马帅莎 张楠
神舟十二号航天员23日完成首次天地通话 。 尽管航天员身处离地数百公里高度的中国空间站 ， 但整个天地通话过程图像清晰、话音清楚、传输流畅 。 这一切都是因为有了中继卫星系统的存在才得以实现 。
事实上 ， 航天员天地通话 ， 在空间站用上太空WiFi ， 与家人视频聊天……这些都离不开中继卫星系统的支持 。
什么是中继卫星系统？
【地面|天地通话、太空WiFi，“天链”卫星助航天员与地面“遥诉衷情”】指针回拨到2003年 ， 中国航天员杨利伟第一次顺利进入太空 。 其间 ， 他数次与地面控制站进行天地通话 ， 但每次都有着严格的时间窗口限制 。 那时 ， 中国境内的观测站有效保持通信时间是相当有限的 。 而“天链”系列中继卫星的诞生 ， 很好地解决了这个问题 。
简单来说 ， 中继卫星就是太空数据“中转站” ， 可为中、低轨道航天器提供天基测控、数据中继服务 。 这相当于把地面测控站提升到几万公里的轨道高度 ， 依照各类航天器、飞行器不同的数据 ， 应用部门把它们产生的各类数据分别进行实时转发 ， 这样既提高了数据回传时效性 ， 又增强了应急协调联动能力 。
1颗“天链”卫星能观测到中、低轨道航天器的一半轨道 ， 2颗“天链”卫星能覆盖大部分轨道 ， 3颗“天链”卫星组网就可实现全球覆盖 。 有了它们 ， 此前所面临的视场外测控通信“黑障”的窘迫将一去不复返 ， 极大地提升了载人航天任务的安全性可靠性 。
事实上 ， 中继卫星系统已经在中国多次载人航天任务中“大显身手” 。 2008年9月27日 ， 航天员翟志刚那句“我已出舱 ， 感觉良好”从遥远太空中的神舟七号飞船舱外传回地面 ， 又通过新闻直播传遍全球 ， 引燃了国人逐梦太空的空前热情 。
神舟七号任务天地音视频直播是“天链”系列中继卫星系统在载人航天任务中的“首秀” 。 从那以后 ， 中继卫星系统在见证中国载人航天事业发展的同时 ， 也在不断地优化自身 ， 为任务提供越来越好的服务 。
2013年 ， 神舟十号和天宫一号飞行任务中 ， 航天员王亚平给全国中小学生进行首次太空授课 。 相较以往的天地通话 ， 太空直播时间更长 ， 飞船飞越的弧段更多 。 如何保证接力跟踪无缝、跨星切换实时、任务计划高效？每一项技术攻关点都是难点 。 这不仅涉及到顶层任务模式设计与流程推演 ， 还涉及到底层软硬件设备的优化改进和协议规范调优 。
负责中继卫星系统的“天路”团队从任务论证下达的那一刻起 ， 开始了一段鏖战试验的旅程 。 从北京到西安 ， 从喀什到鲸湾……最终在神舟十号太空授课直播顺利实施时 ， 古人吟咏的“天涯若比邻”在“天路”团队和中继卫星系统的支撑下成为现实 。
到了2016年11月 ， 神舟十一号和天宫二号飞行任务时 ， 天地音视频通话有了更多成熟可靠的方案预案 。 在天宫二号空间实验室里观看当日《新闻联播》 ， 已经成了景海鹏和陈冬2名航天员在轨33天的常规活动 。
在神舟十二号任务中 ， 中国自主研制的第二代中继卫星“天链二号”01星首次亮相载人航天任务 ， 二代中继卫星系统具备更广范围的全景波束、更高速率的传输速度、更强能力的多目标支持等特点 。 两代系统接力组网 ， 成为神舟十二号飞船与天和核心舱自主快速交会对接的重要测控手段之一 。
现如今 ， 航天员在太空中安装无线WiFi、使用手机APP、使用无线耳机通话……这一切都有着“天链”中继卫星系统在背后的支撑 。 按照中国空间站在轨建设计划 ， 后续中国还将发射多艘载人飞船、梦天实验舱、问天实验舱等航天器 ， “天链”系列卫星将更好地为这些航天器提供高速、广域、稳定的天基测控和数据中继服务 ， 搭起太空与地面之间的“信息天路” 。
从2003年第一代“天链”中继卫星系统立项论证 ， 到如今一、二代中继卫星组网运行 ， 18年来 ， “天路”人编织起以“天链”卫星为核心的“信息天路” ， 助力中国载人航天事业不断前行 ， 中国天基测控通信系统不断完善 。 此次神舟十二号天地通话的顺利实施 ， 正是“天路”团队十八年如一日默默无闻攻关奋斗的见证 。 (完)

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