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天链一号04星的成功有哪些影响?

时间:2016年11月25日 信息来源:知乎 点击: 【字体:

一贯以先跑题开始,先问个问题,


人类这种生物最厉害的地方在哪里?

我觉得是对自我与外界的信息掌握能力,所以,信息是核心中的核心。

对内,知道如何维持身体健康(饮食医疗)、维持世代传承(文字文化)、维持人类社群(国家政体);对外,知道宇宙天体运行、地球沧海桑田、能源循环转换、生物自然选择,我们用各种公式、定律、知识给储存下来。

他们的共同本质便是信息,但信息也有个重要的属性:只有继续传递才有意义。

航天的本质也是为了开创并传递一些信息,促进我们在这个领域对自己和对外的知识积累与传播。历史证明,航天技术获得的信息对人类的影响是非常巨大的。

先举个小例子,冷战期间,美国派出了大量的U2高空侦察机对苏联和我国进行间谍活动,但到了航天时代,美国发了一种叫做Corona的卫星。按照美国官方的说法,它的第一颗(1960)便采集到了过去近15年来所有对中国和苏联的U2等侦查项目获取的情报综合,于是,美国在12年内后续发射了144颗这种卫星.......


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但它有个很大的缺点,收获到的情报必须通过卫星返回地球后,才能被获取出来,它在天上看到的东西,地球上的情报机构必须等到它回来后才知道一切。

因为天上缺乏有效的与地面实时数据传递传输能力。

后来大家想,能不能做一种卫星,它的作用是帮助这些卫星,把它们的数据中继给地面呢?这样信息传递的安全性、可靠性及效率都大大提高了。

这就是中继卫星,它是一种地球静止轨道卫星,距离地面约36000公里(地球半径5倍多),可以为中、低轨道资源卫星提供数据中继服务,为航天器发射提供测控支持。可以简单理解为固定在赤道上空的信号基站,让比它飞的低的用户(卫星和航天器)与固定用户(地面控制中心)能永远保持实时通讯联系。虽然一颗卫星不可能完全覆盖住地球(遮挡作用),但理论上三颗已经足够覆盖整个地球的任意两点实时通信了。中继卫星系统使航天测控通信技术发生了革命性的变化。


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在此之前信号转播/通讯卫星已经有了很多,比如大家看的各种卫星频道,用到的卫星电话都来自他们,是定点对定点的转播,但中继卫星的最大意义是可以实现卫星与它之间的通讯,意义就不多说了吧。

中国版本的中继卫星系统就是天链一号,按照中国自古以来的解释思路,简单来说天链就像太空中的烽火台,周幽王为博美人一笑,烽火戏诸侯,利用的是烽火台传递信息的能力----在那个年代意味着敌情存在。天链卫星,就是太空时代的烽火台,但它的意义要远远超过烽火台,它最重要的作用便是把天上中国卫星的数据,无论它飞行在任何地点,以几乎实时的速度传递给地面。换句话说,好比给其他卫星和地面各装了一部电话,使二者可以互相实时通话,它就相当于那个传递接受信号的基站。

在现代社会,信息传递速度的意义,毋庸置疑。天链一号中继卫星系统对中国航天的意义,也是巨大的。

2003年,中国第一位航天员杨利伟顺利升空,期间他数次与地面控制站进行了“天地通话”。但这种通话都有着很严格的限制,必须在喀什测控站收到神舟五号信息后,利用极短的时间窗口,抓紧进行通讯。这是我模拟的杨利伟21个小时太空飞行时的地面轨迹(不少数据不足,只是大概模拟)


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近地轨道的卫星大约按照第一宇宙速度(7900m/s)绕地球飞行,绕地球一圈大概才90分钟。从图上可以看出,卫星路过中国上空的时间一般就几分钟而已,国境内的观测站和通讯站有效保持通讯时间极限也就10分钟。21个小时飞行时间内,他绕地球飞行了14圈。

当时中国的对太空通讯能力除了几艘派到外面的远望测量船,就只能依赖位于本土的一些测控站(喀什、西安、青岛等),所以要和杨利伟通信,就要利用每一次宝贵的飞跃中国大陆间隔,抓紧进行沟通。

当时他与曹刚川国防部长通话时间是10月15日17时26分,是飞行第六圈;

后来在10月15日19点58分,是飞行第八圈,他与家人进行了通话,这次家里人强压着紧张眼里打转着泪水的通话,只持续了4分50秒。


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在这些时间外,杨利伟几乎是没有办法和地面有任何联系的,只能一个人蜷缩在狭小封闭的舱内,等待下一个通信周期的到来,默默忍受着孤独与恐惧。

这种情况慢慢发生了改变,到了2013年6月20日的神舟10号上,不但天地通信不再是障碍,更出现了女航天员王亚平给全国中小学生通过央视直播的方式,进行了长达51分钟的太空授课。


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而到了2016年11月的天宫二号+神舟十一号任务时,景海鹏与陈冬在空间实验室里观看《新闻联播》的直播已经成为了飞行33天来每天必做的“娱乐”活动(注意下图右上角的logo)。


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这一切的巨大变化就来自这个新的通讯手段:天链。它来自我国新建立的天链一号中继卫星通信系统。建立历史如下:

天链一号01星:2008年4月25日发射
天链一号02星:2011年7月11日发射
天链一号03星:2012年7月25日发射

所以自2012年起,中国已经拥有了一个覆盖全球的中继卫星系统,是世界三个拥有全球覆盖能力的国家之一,另外是美国、俄罗斯。我做了一个图,显示它们三个的位置如下图所示。


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一颗停在非洲,一颗停在印度洋,一颗停在太平洋,能保证中低轨卫星在从非洲到太平洋中部的大区间内,至少有两颗天链卫星能实时转发信号到中国大陆。其他区间也有一颗天链卫星能传递。

天链一号01星的设计寿命是6年,但到现在已经在超期服役状态下继续工作了两年,所以这个2016年11月22日发射的天链一号04星理论上是用来替换它的,目前作用是在天链一号01星失效前起到对这个天链一号中继网络的备份作用。

所以你要说4号星的重大意义,对于整个天链系统还真没啥特别的,就好比是你家灯泡感觉已经过了正常工作时间了,虽然还在正常工作,但万一你强迫症担心坏了咋办,要不先买一个放在那里备份着?

大概就是这个意思。

中国航天的目标是星辰大海,天链一号只是个小目标,而天链一号的04星,只是做了点微小的贡献。



算了,不能忍了,又要有对杨利伟的个人崇拜情绪泛滥,不压抑你们,把他当年与家里人对话的4分50秒内容贴出来吧:

地面中心:“这次和你通话的是你的家人。”


杨利伟:“明白”。


妻子(张玉梅):“老公,你的感觉怎么样?”


杨利伟:“感觉很好,这里景色非常美!”


妻子:“真为你自豪!我、爸爸妈妈和儿子都在这里看你。”


杨利伟:“谢谢你的支持和鼓励。我一定会圆满完成任务,请等待我的好消息!”


(地面掌声打断)


儿子(杨宁康):“爸爸,祝你一切顺利!”


杨利伟:“谢谢,好儿子。”


儿子:“爸爸,你吃饭了没有?”


杨利伟:“吃过了,吃的是航天食品。”


儿子:“爸爸,你看到了什么?”


杨利伟:“这里的景色非常好,我看到了美丽的家。”


儿子:“你记航天日记了吗?”


杨利伟:“记了。”


儿子:“记的什么?”


杨利伟:“我的工作和看到的都记下来了。”


儿子:“爸爸,天上感觉怎么样?”


杨利伟(笑):“感觉非常好,舱里的环境也非常好。”


儿子:“爸爸,再见”,儿子在指挥控制中心与爸爸愉快地道别。


杨利伟大声说:“明天见!”



也就当年可怜,放到现在这年头,通过天链技术,如果杨利伟愿意,在天上陪他儿子做作业然后给他儿子讲故事到哄睡着都行。。。


作者:毛新愿(知乎ID:太空精酿)
链接:https://www.zhihu.com/question/52938359/answer/132742913
来源:知乎
经作者授权转载

(作者:毛新愿)
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