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?qǐng)?bào)
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)
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熱映影片《銀河補(bǔ)習(xí)班》中有這樣一個(gè)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(hào)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(shí)，一般需要通過中繼方式來傳輸信號(hào),，保持地面和飛行器間的通信,?！北本├砉ご髮W(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?qǐng)?bào)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(duì)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(dòng)?！叭绻侵苯哟驂奶炀€,，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,。“飛船上的通信系統(tǒng)是由很多不同電臺(tái)和天線組成的,。一般飛船上會(huì)有約20種不同的天線,，它們被裝在飛船不同位置上?！崩詈Ｕf,，壞掉一根天線，可能會(huì)對(duì)通信造成較大影響,，但不至于讓整個(gè)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(guó)主要利用天地S頻段統(tǒng)一測(cè)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(guó)衛(wèi)星海上測(cè)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(gè)任務(wù)的成功與否,。
“USB如果被破壞了,，可能會(huì)出現(xiàn)電影里那種情景，整個(gè)測(cè)控中心黑屏,，無法給飛船發(fā)送指令,。”李海說,，對(duì)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(tái)。李海坦言：“地面一定會(huì)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(guó)領(lǐng)土上空時(shí),，我國(guó)相關(guān)工作人員就能有機(jī)會(huì)跟飛船取得聯(lián)系,。“飛船上有一種天線,，當(dāng)飛船飛到我國(guó)領(lǐng)土上空時(shí),，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(huì)為通信設(shè)備和系統(tǒng)做備份,，以確保發(fā)生小故障時(shí),，不至于引起整個(gè)飛船失控。
而且,，地面也會(huì)有不同的測(cè)控站,，包括測(cè)控船。其實(shí),，每次有發(fā)射任務(wù)時(shí),，我國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)都會(huì)派遠(yuǎn)望號(hào)測(cè)量船到海上去，船上會(huì)安裝多種通信設(shè)備,。測(cè)控船的數(shù)量和位置要根據(jù)發(fā)射任務(wù)來決定,?！拔覈?guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)會(huì)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(huì)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?！彼f,。
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(dòng)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(guó)具備全球時(shí)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(dòng)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(gè)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(huì)越來越多,。
所以,，在設(shè)計(jì)和制造飛行器時(shí)，研究者會(huì)多次測(cè)試,，提高飛行器抗擊太空垃圾撞擊的能力,。同時(shí),，在航線設(shè)計(jì)上也會(huì)采取一些措施規(guī)避垃圾。李海告訴科技日?qǐng)?bào)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(shí)就會(huì)讓太空飛船繞道走,。”他說,。
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