「太空群口相聲組」順利出艙！「天地通話」是如何實現的？航天員可以發朋友圈、打電話嗎？

「本文來源：知識就是力量雜誌」

作者：張拯寧（中國空間技術研究院）

據中國載人航天工程辦公室消息，北京時間2021年11月7日，航天員翟志剛、王亞平身着我國新一代「飛天」艙外航天服，先後從天和核心艙節點艙成功出艙，中國首位出艙航天員翟志剛時隔13年後再次執行出艙活動任務；王亞平成為中國首位執行出艙任務的女航天員，邁出了中國女性艙外太空行走第一步。

翟志剛率先出艙，他出艙後報告：「我已出艙，感覺良好！」王亞平說，「我一會兒出艙，感覺良好！」葉光富說，「我下次出艙，感覺良好！」

網友戲稱他們是「太空群口相聲組」。

有人不禁疑問，「太空群口相聲」我們是如何聽到的？在中國空間站，只要不忙，航天員隨時可以給地球上的朋友打個電話、刷一刷朋友圈，這是怎麼做到的呢？

給通信披上「航天外衣」

我們在地球上可以隨時用手機撥打電話，是因為城市裡到處是手機基站，但一旦離開基站，通信服務就會中斷。空間站在距離地球約400千米的軌道上繞着地球高速運動，肯定無法收到來自手機基站的信號。我們也不可能從空間站直接甩一根光纖到地面，即使這根光纖比頭髮絲還細，也需要超過400千米的長度才能到達地面。目前還沒有任何一種材料具有這樣的強度，更何況空間站還在繞着地球飛行，想從空間站給地球打電話可沒有那麼簡單。

那麼「天地通話」究竟是如何實現的？其實，載人航天使用的通信手段在原理上和地球上的其它無線電通信技術一樣，只不過因為距離更遙遠，所以地球安裝的通信天線就要更大，發射功率也需要更大。2003年，中國第一位航天員楊利偉進入太空時就已經使用飛船上專用的通信設備，利用飛船經過中國上空的短暫時間窗口和家人打了一個5分鐘時長的電話。

給手機基站「搬個家」

天鏈中繼衛星示意圖

為了解決「天地通話」問題，就需要把地球上的「手機基站」搬到更高的太空中去。從2008年開始，中國先後發射了5顆天鏈衛星，專門為載人飛船和空間站提供通信中繼服務。天鏈衛星運行在一種特殊的軌道——地球靜止軌道上，它是位於地球赤道上空35768千米的一個圓。這個軌道的神奇之處在於當衛星在靜止軌道運行時，繞地球公轉一圈的時間恰好和地球自轉一圈完全相同，所以衛星相對於地球就是靜止的。

地球靜止軌道最早由英國著名科幻作家阿瑟·克拉克提出

當軌道距離地球表面非常高且沒有遮擋時，望得也就更遠，那麼只需要間隔120度部署3顆衛星，理論上就可以覆蓋地球絕大部分區域。天宮空間站無論運行到地球上空任何地方，都可以由在軌的天鏈一號03星、04星和天鏈二號01星組成的通信網絡完美覆蓋，像一個「太空基站」一樣將核心艙與地面站連接起來，建立起一條太空「天路」。

太空「衝浪」不簡單

有了天鏈衛星，航天員只需要在空間站里安裝路由器，再帶上設備，接入天地通信網絡就可以「上網衝浪」了。然而，說起來簡單，工程師在實際設計時並不是隨便帶一台路由器就可以。因為太空裡有高能宇宙射線的輻射，這些高能粒子會擊穿空間站的艙壁，最終打在電子設備的電路板上，有可能導致電路失效，所以必須採取防護措施。此外，帶去的設備也要保證不會干擾到其它電子設備、電池也要確保安全等。

通過天地通話，地面和航天員之間可以直接交流，方便順利完成載人航天的預定任務；也讓航天員的家屬與航天員不「斷聯」，為航天員提供堅實的心理支持；對於在地面上心系宇宙的我們來講，實時聯絡可以更直觀地了解航天員的太空生活、學習載人航天科技知識；而且在緊急情況下，實時聯絡也可以更好地處理異常情況，保證載人航天工程的順利進行。希望有朝一日我們都能有機會，從太空給地球的朋友打電話。

現訂購2022年

《知識就是力量》雜誌

只需300元

就能把一整年的知識抱回家！