中繼天線壞了并不意味著地空一定失聯(lián)
發(fā)布日期： 2019-08-20 供稿：科技日報
編輯：吳楠 審核：王征 閱讀次數(shù)：原文標(biāo)題：中繼天線壞了并不意味著地空一定失聯(lián)
原文鏈接：http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2019-07/24/content_426321.htm?div=-1
熱映影片《銀河補(bǔ)習(xí)班》中有這樣一個情節(jié)：航天員馬飛進(jìn)入太空后,，他所乘坐的飛船意外被太空碎片砸中，導(dǎo)致返回艙的隔熱瓦和中繼天線被破壞,。于是,，馬飛不得不出艙維修中繼天線，在恢復(fù)與地面聯(lián)系后,，飛船才得以回到地球,。
那么，中繼天線是什么,？為什么中繼天線損壞后飛船就不能與地面取得聯(lián)系？
中繼裝置類似信號中轉(zhuǎn)站
“實(shí)際上,，中繼裝置就類似于中轉(zhuǎn)站,。當(dāng)航天器無法與地面直接通信時，一般需要通過中繼方式來傳輸信號,，保持地面和飛行器間的通信,。”北京理工大學(xué)信息與電子學(xué)院雷達(dá)技術(shù)研究所副研究員,、博士生導(dǎo)師李海告訴科技日報記者,。
中繼天線有很多種。從外形上看,，有“鍋狀”“桿狀”等不同形式,。這些天線對應(yīng)著不同頻段，頻段不同功能也不同,。有的用來傳輸圖像,、有的用來傳輸與飛行員生理狀態(tài)有關(guān)的數(shù)據(jù)?！肮庥刑炀€不行,，必須要有一整套設(shè)備才能保證通信?！崩詈Ｕf,。
李海告訴記者，在影片中,，中繼天線本身沒有被打壞,，而是飛船被太空碎片砸中后導(dǎo)致天線底座上的電路板松動,。“如果是直接打壞天線,，其實(shí)很難修,，尤其是在缺乏天線配件的情況下?！彼f,。
但即便一根中繼天線損壞了，也不必?fù)?dān)憂,?！帮w船上的通信系統(tǒng)是由很多不同電臺和天線組成的。一般飛船上會有約20種不同的天線,，它們被裝在飛船不同位置上,。”李海說,，壞掉一根天線,，可能會對通信造成較大影響，但不至于讓整個飛船與地面失去聯(lián)系,。
飛船上有備用通信系統(tǒng)
“除非是核心的通信系統(tǒng)損壞,，才可能導(dǎo)致徹底的失聯(lián)?！崩詈Ｕf,。
天地話音通信系統(tǒng)是載人航天通信系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。天地話音通信的主要任務(wù)是完成飛船與地面指揮系統(tǒng)的話音通信,。在天地話音傳輸中,，我國主要利用天地S頻段統(tǒng)一測控通信系統(tǒng)（USB）的數(shù)傳信道傳送天地下行（飛船至地面）話音，利用發(fā)射機(jī)和高功放傳送上行（地面至飛船）話音,。
中國衛(wèi)星海上測控部的相關(guān)專家表示,，載人航天天地通信的上、下行話音通道的工作狀態(tài)將直接影響到整個任務(wù)的成功與否,。
“USB如果被破壞了,，可能會出現(xiàn)電影里那種情景，整個測控中心黑屏,，無法給飛船發(fā)送指令,。”李海說,，對飛船來說,，無法接收指令是致命打擊。
不過,，即便發(fā)生這種情況,，飛船上還有備用通信系統(tǒng)——超短波電臺,。李海坦言：“地面一定會通過其他途徑跟宇航員取得聯(lián)系。只不過USB壞掉后,，可能看不到非常清晰的艙內(nèi)圖像,，但不影響地面跟宇航員之間的通信?！?/span>
另外,，當(dāng)飛船正好飛過我國領(lǐng)土上空時，我國相關(guān)工作人員就能有機(jī)會跟飛船取得聯(lián)系,?！帮w船上有一種天線，當(dāng)飛船飛到我國領(lǐng)土上空時,，就可以與地面直接聯(lián)系,，無需中繼裝置?！崩詈８嬖V記者,，相關(guān)工作人員會為通信設(shè)備和系統(tǒng)做備份，以確保發(fā)生小故障時,，不至于引起整個飛船失控,。
而且，地面也會有不同的測控站,，包括測控船。其實(shí),，每次有發(fā)射任務(wù)時,，我國相關(guān)機(jī)構(gòu)都會派遠(yuǎn)望號測量船到海上去，船上會安裝多種通信設(shè)備,。測控船的數(shù)量和位置要根據(jù)發(fā)射任務(wù)來決定,。“我國相關(guān)機(jī)構(gòu)會采用一切手段確保能與飛船取得聯(lián)系,?！崩詈１硎尽?/span>
未來激光通信可大顯身手
未來天地之間還會有哪些更先進(jìn)的通信方式呢,？
李海表示,，目前天地通信主要以無線電手段為主，將來可以利用激光通信方式,，中高軌與地面利用激光進(jìn)行通信的方式已得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,。“與無線電通信相比,，激光通信傳輸速率更快,，保密性更好,。”他說,。
另外,，天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也為飛船與地面的通信提供了更好的解決方案。天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)由天基骨干網(wǎng),、天基接入網(wǎng),、地基節(jié)點(diǎn)網(wǎng)組成，并與地面互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)互聯(lián)互通,，建成“全球覆蓋,、隨遇接入、按需服務(wù),、安全可信”的天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)體系,。
該信息網(wǎng)建成后，將使我國具備全球時空連續(xù)通信,、高可靠安全通信,、區(qū)域大容量通信、高機(jī)動全程信息傳輸?shù)饶芰Α?/p>
“依托天地一體化信息網(wǎng)絡(luò),，如果說有一個中繼衛(wèi)星或天線壞了,，可以利用其他的通信節(jié)點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行通信?！崩詈Ｕf,。
影片中，飛船的中繼天線是被太空碎片擊中后受損的,。隨著太空垃圾增多,，飛船被太空碎片擊中的情況或許未來會越來越多。
所以,，在設(shè)計(jì)和制造飛行器時,，研究者會多次測試，提高飛行器抗擊太空垃圾撞擊的能力,。同時,，在航線設(shè)計(jì)上也會采取一些措施規(guī)避垃圾。李海告訴科技日報記者,，有專門機(jī)構(gòu)跟蹤太空垃圾所在的位置,。“如果有些地方的太空垃圾比較多,，航線規(guī)劃時就會讓太空飛船繞道走,。”他說。
分享到：