【科技日報】中繼天線壞了并不意味著地空一定失聯(lián)
發(fā)布日期：2019-07-24 供稿：科技日報 編輯：吳楠 審核：王征 閱讀次數(shù)：
原文標題：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《銀河補習班》中有這樣一個情節(jié)：航天員馬飛進入太空后,，他所乘坐的飛船意外被太空碎片砸中,，導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
“實際上,，中繼裝置就類似于中轉(zhuǎn)站,。當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,?！北本├砉ご髮W信息與電子學院雷達技術研究所副研究員、博士生導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)有關的數(shù)據(jù),。“光有天線不行,，必須要有一整套設備才能保證通信,。”李海說,。
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致天線底座上的電路板松動,。“如果是直接打壞天線,，其實很難修,，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,，也不必擔憂,。“飛船上的通信系統(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?！崩詈Ｕf,，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)的關鍵組成部分。天地話音通信的主要任務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，當飛船正好飛過我國領土上空時,，我國相關工作人員就能有機會跟飛船取得聯(lián)系,。“飛船上有一種天線,，當飛船飛到我國領土上空時,，就可以與地面直接聯(lián)系，無需中繼裝置,?！崩詈８嬖V記者，相關工作人員會為通信設備和系統(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，每次有發(fā)射任務時,，我國相關機構都會派遠望號測量船到海上去,，船上會安裝多種通信設備。測控船的數(shù)量和位置要根據(jù)發(fā)射任務來決定,?！拔覈嚓P機構會采用一切手段確保能與飛船取得聯(lián)系?！崩詈１硎?。
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行通信的方式已得到實驗驗證,?！芭c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)絡建設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)絡由天基骨干網(wǎng),、天基接入網(wǎng),、地基節(jié)點網(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,、安全可信”的天地一體化信息網(wǎng)絡體系。
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,、高機動全程信息傳輸?shù)饶芰Α?/p>
“依托天地一體化信息網(wǎng)絡,，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)點繼續(xù)進行通信?！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,，在設計和制造飛行器時,，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,，在航線設計上也會采取一些措施規(guī)避垃圾。李海告訴科技日報記者,，有專門機構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,。
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