導(dǎo) 讀

通過天地通信鏈路和視頻通話設(shè)備，神舟十二號(hào)的飛行人員已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)空間站與地面的雙向視頻通話和收發(fā)電子郵件，并可借助視覺監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)太空監(jiān)測(cè)，還能通過手持終端實(shí)現(xiàn)類似智能家居的控制。

6月17日9時(shí)22分，搭載神舟十二號(hào)載人飛船的長征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空，飛行乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功。

15時(shí)54分，神州十二號(hào)采用自主快速交會(huì)對(duì)接模式成功對(duì)接于天和核心艙前向端口，與此前已對(duì)接的天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船一起構(gòu)成三艙（船）組合體，整個(gè)交會(huì)對(duì)接過程歷時(shí)約6.5小時(shí)。

這是我國載人航天工程立項(xiàng)實(shí)施以來的第19次飛行任務(wù)，也是繼今年4月29日與5月29日，我國先后成功發(fā)射空間站天和核心艙和天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船后，在空間站階段的首次載人飛行任務(wù)。飛船入軌后，將按照預(yù)定程序，與天和核心艙進(jìn)行自主快速交會(huì)對(duì)接。不僅如此，組合體飛行期間，航天員將進(jìn)駐天和核心艙，完成為期3個(gè)月的在軌駐留。

對(duì)于載人航天而言，各類最前沿科技的應(yīng)用理所應(yīng)當(dāng)。事實(shí)上，通過天地通信鏈路和視頻通話設(shè)備，神舟十二號(hào)的飛行人員已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)空間站與地面的雙向視頻通話和收發(fā)電子郵件，并可借助視覺監(jiān)視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)太空監(jiān)測(cè)，還能通過手持終端實(shí)現(xiàn)類似智能家居的控制。

通信系統(tǒng)：天地信息傳輸?shù)摹案咚俟贰?/p>

盡管目前的空地通訊已經(jīng)相對(duì)發(fā)達(dá)，但對(duì)于航空領(lǐng)域而言，尤其是在空間站中，想要進(jìn)行高水平的通信并不容易。在神州十二及空間站的太空探索中，中國電科網(wǎng)絡(luò)通信研究院（54所）研制的遍布國內(nèi)外的通信測(cè)控系統(tǒng)，將在神舟十二號(hào)發(fā)射段、交會(huì)對(duì)接段、組合體在軌運(yùn)行段、返回艙著陸搜索救援段的全過程，發(fā)揮重要的通信和測(cè)控作用。

我們可以想象，載人飛船和貨運(yùn)飛船均在宇宙中高速飛行，神州十二號(hào)若想要與天舟二號(hào)進(jìn)行交會(huì)，這就需要測(cè)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)飛船進(jìn)行測(cè)控。在此次神州十二及空間站的任務(wù)中，統(tǒng)一測(cè)控系統(tǒng)通過對(duì)分布在酒泉、天津、青島、廈門、渭南、智利等測(cè)控站點(diǎn)進(jìn)行整合，這是因?yàn)槿魏我粋€(gè)地面站都不可能隨時(shí)與飛船構(gòu)成通信鏈路，之后通過遙測(cè)、外測(cè)，即可對(duì)天舟二號(hào)和神舟十二號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離引導(dǎo)，從而精確控制他們進(jìn)入對(duì)接軌道。

在地面測(cè)控站的“可視范圍”下，空地通信優(yōu)先采用地面設(shè)備。不過，測(cè)控系統(tǒng)則為天地之間提供了多條通信鏈路，有效支持天地之間的話音、圖像傳輸?shù)确?wù)；不僅如此，各測(cè)控鏈路之間互為備份，中繼星也站得高、看得遠(yuǎn)，覆蓋范圍廣。

衛(wèi)通站

此外，衛(wèi)星通信系統(tǒng)也是天地信息傳輸?shù)摹案咚俟贰薄?網(wǎng)絡(luò)通信研究院研制的天鏈一號(hào)地面終端站是數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的重要組成部分，是保證天地信息傳輸?shù)年P(guān)鍵。中繼衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸容量大、傳輸速度高，真正保障了天地傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)。不僅如此，天鏈一號(hào)的地面終端站還采用了自主研制的全國產(chǎn)化平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鏈路資源的自動(dòng)化分配及故障自動(dòng)處置，提高了任務(wù)運(yùn)行的可靠性，縮短了任務(wù)準(zhǔn)備和故障處置時(shí)間。

同時(shí)，天地通監(jiān)控中心系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)音、視頻圖像的雙向傳遞，讓航天員和地面人員進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像交互。

總而言之天地通監(jiān)控中心系統(tǒng)在天與地之間架起一座完整、清晰、流暢的寬帶通信大橋；架設(shè)在太空36000千米的三顆中繼衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行，通過地面測(cè)控站，在天與地之間打造了一條寬帶、高效、可靠的通信傳輸天路。

硬核技術(shù)：輔助航天員實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

在神州十二號(hào)的既定任務(wù)中，航天員將開展機(jī)械臂操作、太空出艙等活動(dòng)，而空間站的機(jī)械臂也是本次飛行任務(wù)的一大亮點(diǎn)。

核心艙的天和機(jī)械臂是一款七自由度機(jī)械臂，采用了“肩部3關(guān)節(jié)+肘部1關(guān)節(jié)+腕部3關(guān)節(jié)”的配置方案。全展開長度可達(dá)10.2米，其中，肩部與腕部的配置方案相同，各有一個(gè)末端執(zhí)行器，用于對(duì)接艙體表面的適配器，因此具備艙體表面爬行功能。

在這次任務(wù)中，天和機(jī)械臂就將輔助航天員進(jìn)行“太空漫步”，即支持航天員進(jìn)行出艙活動(dòng)。除了輔助出艙以外，天和機(jī)械臂還能承擔(dān)包括艙外狀態(tài)監(jiān)視檢查、負(fù)載搬運(yùn)、艙外設(shè)備安裝、懸停飛行器捕獲及輔助對(duì)接等任務(wù)。

而之所以能夠承擔(dān)如此重任，也離不開天和機(jī)械臂專門配備的一套視覺監(jiān)視系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過在肩部、腕部、肘部各自配置1臺(tái)視覺相機(jī)，其中，肩部與腕部視覺相機(jī)是艙外狀態(tài)監(jiān)視與艙表狀態(tài)檢查的主要設(shè)備，可用于檢查空間碎片撞擊、艙內(nèi)氣體泄露導(dǎo)致的失壓?jiǎn)栴}。

同時(shí)，天和機(jī)械臂具備承載25噸級(jí)艙段實(shí)施轉(zhuǎn)位對(duì)接的能力，將作為實(shí)驗(yàn)艙轉(zhuǎn)位對(duì)接的備份手段。

除天和機(jī)械臂外，航天員隨身攜帶的骨傳導(dǎo)耳機(jī)也是保障行動(dòng)的關(guān)鍵，其可幫助航天員在各個(gè)艙段都能順利進(jìn)行通話。

不僅如此，根據(jù)國際同行的經(jīng)驗(yàn)，航天員在太空中有相當(dāng)一部分工作是進(jìn)行艙內(nèi)組裝和維修，也就是完成空間站的建造任務(wù)，以及保持空間站十幾年的運(yùn)行，有很多組裝和維護(hù)維修工作需要航天員在太空中獨(dú)立完成，其中有一些甚至需要出艙，在艙外完成。

僅在天和核心艙中，就有1243臺(tái)設(shè)備，這些設(shè)備的很多組裝工作都需要航天員手工完成。為了讓航天員的維修和組裝工作能夠更加準(zhǔn)確、高效，設(shè)計(jì)師們從標(biāo)志、顏色、外形等方面對(duì)要維修組裝的設(shè)備、線纜和插頭采取了一些措施，確保航天員在太空操作時(shí)“不看錯(cuò)、不誤操作”。

全屋智能家居：未來空間站的標(biāo)配

在此前首飛成功的長征五號(hào)B運(yùn)載火箭上，搭載著我國新一代載人飛船試驗(yàn)船，試驗(yàn)船完成了“時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)星載原型系統(tǒng)”試驗(yàn)任務(wù)。

據(jù)悉，此次完成試驗(yàn)的“時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)星載原型系統(tǒng)”，簡(jiǎn)單說就是科研人員在飛船上搭建了一個(gè)高速局域網(wǎng)，將各個(gè)系統(tǒng)聯(lián)通了起來。試驗(yàn)過程中，該系統(tǒng)完成了時(shí)鐘同步、多源數(shù)據(jù)采樣、高清圖像傳輸?shù)裙δ茯?yàn)證，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的高速傳輸;這是我國首次開展該技術(shù)的空間試驗(yàn)，標(biāo)志著我國在該領(lǐng)域具有了核心技術(shù)能力。與當(dāng)前主流局域網(wǎng)速率相比，該系統(tǒng)性能提升了1000倍。

事實(shí)上，空間站核心艙已經(jīng)實(shí)現(xiàn)WiFi覆蓋。通過“時(shí)間觸發(fā)以太網(wǎng)星載原型系統(tǒng)”，航天員可以在空間站里也形成類似智能家居的智能航天器信息體系。例如，航天員人手配備了一臺(tái)手持終端，可以根據(jù)個(gè)人需求通過APP調(diào)節(jié)艙內(nèi)照明，睡眠模式、工作模式、運(yùn)動(dòng)模式，甚至僅僅通過光線改變即可調(diào)解情緒，從而避免由于長時(shí)間處于單調(diào)環(huán)境中所帶來的不適。

不僅如此，設(shè)計(jì)人員還在地面配備了一個(gè)和天空中一模一樣的空間站，以確保在遇到突發(fā)情況時(shí)，地面人員能夠根據(jù)模擬空間站的實(shí)際情況，給太空中的航天員提供強(qiáng)有力的地面支持。

寫在最后

空間站是人類探索浩瀚宇宙深空的唯一前哨所。目前，全球僅有中國空間站和美國及俄羅斯主導(dǎo)的國際空間站。不過，美國、俄羅斯已經(jīng)先后開始退出該領(lǐng)域。隨著未來國際空間站的退役，屆時(shí)中國空間站可能成為太空中唯一的空間站。而隨著各類新技術(shù)在空間站的不斷應(yīng)用，我國這一“太空之家”或也將發(fā)揮出越來越大的價(jià)值。

參考資料：

1.空間站里刷抖音？神舟十二號(hào)航天員科技生活揭秘 享全屋智能家居，老楊?yuàn)蕵飞?/p>

2.神舟十二號(hào)成功發(fā)射，54所精準(zhǔn)測(cè)控領(lǐng)路“太空之約”，河北新聞網(wǎng)

3.神舟十二號(hào)進(jìn)入太空創(chuàng)造五個(gè)歷史首次！宇航員將在中國自己的空間站生活3個(gè)月，量子位

編輯：jq