想蹭网,空间站Wi-Fi怎么样?

作者: 陈泉润

来源: 上海科技馆

发布日期: 2021-07-06 11:45:46

本文介绍了空间站Wi-Fi的安装情况及其与地面Wi-Fi的异同,详细阐述了空间站Wi-Fi的功能和使用体验,并探讨了空间站Wi-Fi如何与地面通信。此外,文章还回顾了空间站的发展史以及我国中继通信卫星天链系统的发展历程。

6月17日,神舟十二号成功发射,航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波先后进入天和核心舱开始了为期3个月的在轨驻留。6月18日,航天员们在空间站核心舱顺利装上了Wi-Fi设备,网友们纷纷表示想要蹭个网。空间站所用的Wi-Fi设备,其核心技术跟地面上使用的基本相同。设计师结合空间环境和使用环境,对设备的结构和布局进行了全新的设计和制造。

空间站的Wi-Fi和我们家中的Wi-Fi使用起来没有什么区别,可以发微信、视频通话、收发邮件等。空间站核心舱还配套有智能家居,有了Wi-Fi,航天员可以轻松便捷地使用APP来控制照明设备开关、查询站上物资存储情况。平时,航天员们带着骨传导耳机,舱内的Wi-Fi方便他们在站上各个舱段相互通话,而且他们在任何位置上也可以与地面通话。

设计师还特意为航天员们预留了一条私密语音通道,航天员们可以和家人们说说悄悄话,分享自己的太空生活。

空间站的飞行高度距离地面约400千米,能否通过Wi-Fi直接连接地面呢?回想一下,我们家中的Wi-Fi,隔了一堵墙或者离Wi-Fi设备3~5米远,信号质量就会差很多。400千米的距离,需要非常大的发射功率,空间条件比较严苛,不可能为Wi-Fi设备提供这么大的功率。

位于地球赤道上空35786千米,有一条地球静止轨道,在静止轨道上运行的卫星叫做“静止卫星”。静止卫星相对于地面不动,地面站容易跟踪。一颗卫星可覆盖约40%的地球面积,利用均匀分布在地球赤道上空的3颗静止卫星,就能实现除南北极很小一部分地区外的全天时覆盖。近几年,我国完成了天链中继卫星建设,中继卫星可以覆盖到飞行高度400千米的空间站。

通过空间站、天链中继卫星和地面站三者的共同参与,一条“天地线路”就形成了。

在空间站核心舱上,摄像机、耳机、手机、电脑等设备都可以作为网络终端。这些终端采集到的图像和语音数据通过有线或者无线Wi-Fi的方式连接至舱内的以太网交换机,通过高速通信处理器经中继链路传输到地面。通信链路的下行速率是1.2Gbps,与地面5G通信峰值速率相当。在天地通信体验上,空间站与之前的空间实验室最大的不同是增加了天地互联网通信系统,空间站天地之间的通信速率是空间实验室的八倍。

第一代和第二代空间站都是单一式空间站,属于小型空间站。第三代空间站以后就属于组合式空间站。前苏联的礼炮1号到5号都是单一式空间站,美国的天空实验室是第二代空间站。从前苏联的和平号开始,组合式空间站成为了空间站的发展方向。1971年4月19日,前苏联发射了人类第一座空间站礼炮1号。当时,前苏联用于维持天地通话的设备只有7个地面站和12艘远洋船,很难保证空间站飞到任何地点上空都能维持和地面的联系。

礼炮1号,在每个90分钟的轨道周期内,只能维持20分钟的天地通话。1973年,美国发射了天空实验室号空间站,它携带了一系列的望远镜,科学家在上面做了许多关于医药、地质和天文等方面的科学实验。1986年,前苏联发射了和平号空间站的核心舱,并在接下来的10年间不断运送新的模块在空间组装。1996年,由6个模块组成的和平号空间站建成,该空间站服役至2001年。

1998年11月,国际空间站的第一个模块发射升空,随后陆续发射的模块对其逐渐进行扩充;2011年2月,国际空间站组装工作全部结束,它由多个国家分工建造、联合运用,是国际合作进行太空开发的标志。2021年4月29日,我国空间站天和核心舱在海南文昌航天发射场发射升空。5月29日,天舟二号货运飞船顺利发射;6月17日,神舟十二号载人飞船顺利发射。

按照空间站建造任务规划,我国在今明两年还将实施8次飞行任务,2022年完成空间站在轨建造,建成国家太空实验室。

2008年至2012年,我国先后发射了天链一号01至03星。三颗卫星组网运行,我国成为世界上第二个拥有对中、低轨航天器全球覆盖能力的中继卫星系统的国家。

2016年,天链一号04星成功入轨并完成在轨测试,与01至03星实现全球组网运行,为我国神舟飞船、空间实验室以及空间站提供数据中继与测控服务,支持空间交会对接等任务。2019年3月,天链二号01星成功发射,这是我国第二代地球同步轨道数据中继卫星的首发星。它与天链一号卫星系统相互兼容,使我国以数据中继为特征的天基通信基础设施在传输速率、服务数量、覆盖范围等方面进一步提升。

在“天链”的支持下,不仅航天员有更加便利的工作环境和丰富多彩的休闲方式,我们也有更多的机会去了解太空生活。

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