航天员“太空会师”,在河北的这家企业为空间站天地“对话”提供全面保障
航天员“太空会师”,在河北的这家企业为空间站天地“对话”提供全面保障
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通讯员李燕茹 燕赵都市报纵览新闻记者卢伟丽
11月29日,长征2F遥15火箭将搭载神舟十五号载人飞船从酒泉卫星发射中心奔赴太空。记者从中国电科网络通信研究院(以下简称网通院)获悉,由该院研制的测控通信“天罗地网”再展雄风,护航神舟十五号践行使命。
安控系统为航天员系上“保险绳”
本次载人飞船任务中,神舟十五号搭载3名航天员与神舟十四号乘组3名航天员在轨轮换,两个乘组6名航天员将共同在轨驻留5-10天,这对天地之间的信息传输提出了更高的要求。
由网通院打造的安全周密的安控系统是保证飞船飞行和航天员安全的“利器”,多套地面安控系统、地面逃逸安控系统、车载逃逸安控系统和车载机动统一测控系统等一同参与执行关键弧段的安控、测控、逃逸任务。
在保障飞行安全的同时,还要确保航天员的生命安全。安控系统是载人航天任务发射过程中的最后一道安全屏障,在紧急情况下,该系统可以发送逃逸指令,帮助航天员安全逃逸,为航天员生命安全提供万无一失的保障。
安控系统是航天发射的“安全锁”,它为航天员生命安全和航天安全发射系上“万无一失”的“保险绳”。为了它的安全可靠,技术人员付出了极大心血,但这也是他们最不希望用上的“利器”,因为他们一旦被用上,就意味着航天发射的失败。
织密测控通信网,守护航天器安全运行
网通院研制的统一测控系统遍布陆海空天及国内外多个站点,与中继卫星共同编织密实的测控通信网,通过遥测、外测,精准控制航天器入轨,并承担神舟十五号飞船上升段、返回段和飞船进入轨道运行段特殊情况下的特殊测控任务,在神舟十五号发射段、交会对接段、组合体在轨运行段、返回舱着陆搜索救援等的全过程中,都发挥重要的通信和测控作用,为指挥员决策,为飞行器安全运行、测量控制,为航天员与地面指挥中心的天地双向沟通,提供坚实的保障。
经过多年努力,这张测控通信网不断升级换代,能力大幅提升:从引进集成到100%自主可控,实现了测控通信设备全面国产化;从单一陆基15%覆盖,到天基和陆基结合100%覆盖,真正实现了“陆海空天”全天候保障。
打造信息传输“天路”,全面保障“天地通信”
网通院研制的测控通信系统在天地之间打造了一条高效、稳定的信息传输“天路”。地面测控站、中继卫星系统,从不同维度编织了一条条全覆盖的信息传输链路,与架设在太空中的中继卫星组网运行,为天地之间架设起一条条沟通的桥梁,将航天器、空间站与地面紧密联系在一起。
随着我国载人航天事业的发展,网通院研制的这张测控通信网对天地之间的通信保障能力也显著提升,不仅能够满足图像质量高清传输的需求,也能保证空间站六名航天员“多个视角”的图像实时清晰地传回地面。这就像是为远在地面的我们装上了“千里眼”和“顺风耳”,让飞船和空间站远在天边,却也“近”在面前,不仅航天员的出舱和空间站活动清晰可见,还能“说来就来”一场生动的“太空授课”。
那么,天地之间的通信是怎么实现的?测控通信系统又在其中扮演了怎样的角色,起了怎样的作用?
我国的空间站在以地心为其中一个焦点的椭圆轨道面上高速运转,最高时速可达2.8万千米(每秒8千米)。受地球曲率的影响,空间站“路过”单个地面站点的时间也就3~8分钟,那么,“太空授课”以及大量的航天员试验画面是怎么长时间呈现在我们眼前的呢?这就依赖于庞大的地面测控通信网以及中继卫星通信网。
网通院研制的统一测控系统在其中承担重要的任务。当需要与航天员进行长时间通话或者视频传输时,需要多个地面站进行“接力”通信。这时,飞船将先后越过多个地面站覆盖区域,一个地面站跟踪即将完成,另一个地面站就接过“接力棒”,使整个通信时间延长,这就好比手机通信,远离一个基站,另一个基站又接上,多建基站能够实现通信无盲区。这种“无缝连接”技术之流畅,即使是通话者本人也难以察觉。
地面测控站接收的各类信息,最终要送往北京飞控中心。在这个过程中,网通院研制的地面网络系统和卫星通信系统密切配合,共同完成了这条信息传输之路的“架设”,将测控站接收的航天员话音图像通过数字交换网络、卫星通信传送到飞控中心。
为了保证天地通信的可靠性,中继卫星通信是另外一个重要手段。在信息传输“天路”中,网通院研制并升级改造后的“天链一号”地面终端站作为数据中继卫星系统的重要组成部分,实现了链路资源的自动化分配及故障自动处置,提高了任务运行的可靠性,缩短了任务准备和故障处置时间,是保证天地信息传输的关键,已经成功执行了多次载人航天任务。
中继卫星相当于一个架设在36000公里外高空的测控站,可谓“站得高、看得远”。3颗位于赤道上空的中继卫星接力跟踪、组网运行,可以实现对空间站整个运动轨迹近乎100%的覆盖,为六名航天员同时在空间站活动期间的天地通信提供了更加坚实的保障,也使地面与航天员之间 “36524” 随时通话成为现实。
不仅如此,中继卫星通信传输带宽更宽,速率更高,可以将空间站这个庞大组合体各个部分的视频图像同时传输下来,送到地面终端站,最终送往北京飞控中心。
网通院研制的天地通监控中心,建设在北京飞控中心,作为天地话音图像的管理和指挥中心,是天地信息传输的“最后一棒”,通过实时分析调度,将最清晰的话音和图像送到首长和电视机前的我们眼中。天地通监控中心系统,拥有大带宽通信能力,可实现语音、视频图像的双向传递,为航天员和地面人员进行实时交互构建一个可视化的平台。
至此,这条“信息传输天路”实现天地通信的大闭环。
据了解,经过几十年的发展,网通院研制的地面测控设备分布于国内外多个地区,数字交换网络和卫星通信更是实现了全面覆盖,多套多型卫通固定站、车载站和便携站,具备良好传输容量,可满足载人空间站多人长期在轨运行数据传输的要求。
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