導 讀

通過天地通信鏈路和視頻通話設備，神舟十二號的飛行人員已經(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)實現(xiàn)太空監(jiān)測，還能通過手持終端實現(xiàn)類似智能家居的控制。

6月17日9時22分，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(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54分，神州十二號采用自主快速交會對接模式成功對接于天和核心艙前向端口，與此前已對接的天舟二號貨運飛船一起構(gòu)成三艙（船）組合體，整個交會對接過程歷時約6.5小時。

這是我國載人航天工程立項實施以來的第19次飛行任務，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貨運飛船后，在空間站階段的首次載人飛行任務。飛船入軌后，將按照預定程序，與天和核心艙進行自主快速交會對接。不僅如此，組合體飛行期間，航天員將進駐天和核心艙，完成為期3個月的在軌駐留。

對于載人航天而言，各類最前沿科技的應用理所應當。事實上，通過天地通信鏈路和視頻通話設備，神舟十二號的飛行人員已經(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)實現(xiàn)太空監(jiān)測，還能通過手持終端實現(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)相對發(fā)達，但對于航空領域而言，尤其是在空間站中，想要進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)絡通信研究院（54所）研制的遍布國內(nèi)外的通信測控系統(tǒng)，將在神舟十二號發(fā)射段、交會對接段、組合體在軌運行段、返回艙著陸搜索救援段的全過程，發(fā)揮重要的通信和測控作用。

我們可以想象，載人飛船和貨運飛船均在宇宙中高速飛行，神州十二號若想要與天舟二號進行交會，這就需要測控系統(tǒng)實時對飛船進行測控。在此次神州十二及空間站的任務中，統(tǒng)一測控系統(tǒng)通過對分布在酒泉、天津、青島、廈門、渭南、智利等測控站點進行整合，這是因為任何一個地面站都不可能隨時與飛船構(gòu)成通信鏈路，之后通過遙測、外測，即可對天舟二號和神舟十二號進行遠距離引導，從而精確控制他們進入對接軌道。

在地面測控站的“可視范圍”下，空地通信優(yōu)先采用地面設備。不過，測控系統(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?；不僅如此，各測控鏈路之間互為備份，中繼星也站得高、看得遠，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)絡通信研究院研制的天鏈一號地面終端站是數(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)膶崿F(xiàn)。不僅如此，天鏈一號的地面終端站還采用了自主研制的全國產(chǎn)化平臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了鏈路資源的自動化分配及故障自動處置，提高了任務運行的可靠性，縮短了任務準備和故障處置時間。

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

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；架設在太空36000千米的三顆中繼衛(wèi)星組網(wǎng)運行，通過地面測控站，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：輔助航天員實現(xiàn)目標

在神州十二號的既定任務中，航天員將開展機械臂操作、太空出艙等活動，而空間站的機械臂也是本次飛行任務的一大亮點。

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

在這次任務中，天和機械臂就將輔助航天員進行“太空漫步”，即支持航天員進行出艙活動。除了輔助出艙以外，天和機械臂還能承擔包括艙外狀態(tài)監(jiān)視檢查、負載搬運、艙外設備安裝、懸停飛行器捕獲及輔助對接等任務。

而之所以能夠承擔如此重任，也離不開天和機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臺視覺相機，其中，肩部與腕部視覺相機是艙外狀態(tài)監(jiān)視與艙表狀態(tài)檢查的主要設備，可用于檢查空間碎片撞擊、艙內(nèi)氣體泄露導致的失壓問題。

同時，天和機械臂具備承載25噸級艙段實施轉(zhuǎn)位對接的能力，將作為實驗艙轉(zhuǎn)位對接的備份手段。

除天和機械臂外，航天員隨身攜帶的骨傳導耳機也是保障行動的關鍵，其可幫助航天員在各個艙段都能順利進行通話。

不僅如此，根據(jù)國際同行的經(jīng)驗，航天員在太空中有相當一部分工作是進行艙內(nèi)組裝和維修，也就是完成空間站的建造任務，以及保持空間站十幾年的運行，有很多組裝和維護維修工作需要航天員在太空中獨立完成，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臺設備，這些設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確、高效，設計師們從標志、顏色、外形等方面對要維修組裝的設備、線纜和插頭采取了一些措施，確保航天員在太空操作時“不看錯、不誤操作”。

全屋智能家居：未來空間站的標配

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

據(jù)悉，此次完成試驗的“時間觸發(fā)以太網(wǎng)星載原型系統(tǒng)”，簡單說就是科研人員在飛船上搭建了一個高速局域網(wǎng)，將各個系統(tǒng)聯(lián)通了起來。試驗過程中，該系統(tǒng)完成了時鐘同步、多源數(shù)據(jù)采樣、高清圖像傳輸?shù)裙δ茯炞C，實現(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的空間試驗，標志著我國在該領域具有了核心技術能力。與當前主流局域網(wǎng)速率相比，該系統(tǒng)性能提升了1000倍。

事實上，空間站核心艙已經(jīng)實現(xiàn)WiFi覆蓋。通過“時間觸發(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手持終端，可以根據(jù)個人需求通過APP調(diào)節(jié)艙內(nèi)照明，睡眠模式、工作模式、運動模式，甚至僅僅通過光線改變即可調(diào)解情緒，從而避免由于長時間處于單調(diào)環(huán)境中所帶來的不適。

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

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的國際空間站。不過，美國、俄羅斯已經(jīng)先后開始退出該領域。隨著未來國際空間站的退役，屆時中國空間站可能成為太空中唯一的空間站。而隨著各類新技術在空間站的不斷應用，我國這一“太空之家”或也將發(fā)揮出越來越大的價值。

參考資料：

1.空間站里刷抖音？神舟十二號航天員科技生活揭秘 享全屋智能家居，老楊娛樂社

2.神舟十二號成功發(fā)射，54所精準測控領路“太空之約”，河北新聞網(wǎng)

3.神舟十二號進入太空創(chuàng)造五個歷史首次！宇航員將在中國自己的空間站生活3個月，量子位

編輯：jq