電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）10月13日，據(jù)福克斯新聞報(bào)道，美國(guó)宇航局（NASA）計(jì)劃在月球上建設(shè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，并表示這一計(jì)劃將會(huì)解決未來太空聯(lián)網(wǎng)的問題，同時(shí)安裝月球Wi-Fi甚至可以影響到地球的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，幫助那些無法獲得穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的社區(qū)，消除數(shù)字鴻溝。

NASA計(jì)劃在月球上安裝通信系統(tǒng)

目前這一計(jì)劃已經(jīng)在美國(guó)克利夫蘭的格倫研究中心Compass實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，該研究將會(huì)把當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)與月球南極附近的阿爾忒彌斯基地進(jìn)行比較，月球的阿爾忒彌斯基地將有望在2030年之前建立。

此前NASA已經(jīng)撥款超過3億美元，計(jì)劃在月球上部署網(wǎng)絡(luò)，為了實(shí)現(xiàn)未來建立月球基地后維持人類生活的目標(biāo)，已資助了幾十家公司在月球表面部署相關(guān)技術(shù)。當(dāng)然這些技術(shù)除了網(wǎng)絡(luò)以外，還有遠(yuǎn)程發(fā)電、低溫冷凍、機(jī)器人技術(shù)與安全著陸技術(shù)等。

盡管月球上的Wi-Fi技術(shù)目前仍然在探索當(dāng)中，不過這一概念的應(yīng)用，也為地球上的社區(qū)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來了許多啟發(fā)。

如研究發(fā)現(xiàn)，只需要將每個(gè)Wi-Fi路由器設(shè)置距離間隔不超過100米，那么就能有效解決社區(qū)的網(wǎng)絡(luò)問題，讓一個(gè)四口之家能夠達(dá)到7.5Mbps的下載速度。例如將Wi-Fi路由器連接到2萬個(gè)左右的路燈或者電線桿上，就能解決美國(guó)克利夫蘭的網(wǎng)絡(luò)連接問題，可以為該地區(qū)近31%沒有寬帶接入的家庭提供Wi-Fi服務(wù)。

早在一年前，NASA便已經(jīng)計(jì)劃在月球上建設(shè)網(wǎng)絡(luò)了，不過那個(gè)時(shí)候并不是Wi-Fi，而是4G網(wǎng)絡(luò)，諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室、SpaceX等13家公司簽署了這一合同。

在月球上建設(shè)的4G網(wǎng)絡(luò)，不僅要求如地球上的應(yīng)用一樣進(jìn)行語音傳輸與數(shù)字信號(hào)傳輸，還需要滿足遠(yuǎn)距離操作任務(wù)指令的條件，比如遠(yuǎn)距離操控月球車。

此外，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備需要應(yīng)對(duì)嚴(yán)酷、充滿宇宙輻射的月球環(huán)境，并且能夠適應(yīng)超過250度以上的晝夜溫差。同時(shí)，在運(yùn)輸過程中，也要避免震動(dòng)、沖擊、加速等過程對(duì)設(shè)備造成的影響。

當(dāng)然除了不小的挑戰(zhàn)外，在外太空建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，也并非完全都是挑戰(zhàn)。據(jù)紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校電子和計(jì)算機(jī)工程助理教授Dola Saha透露，在真空環(huán)境中，信號(hào)的傳播模型會(huì)有所不同，由于沒有樹木以及建筑物等地面障礙物，信號(hào)的傳播效率可能會(huì)更高。

不過在另一方面，效率高也意味著即便距離很遠(yuǎn)，其信號(hào)強(qiáng)度仍然不會(huì)太弱，對(duì)于想要聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備而言是個(gè)好消息，但是對(duì)于射電天文學(xué)而言，這就太糟了。

射電望遠(yuǎn)鏡很容易被射頻信號(hào)干擾到，舉個(gè)例子，一臺(tái)位于火星的手機(jī)其新發(fā)射信號(hào)所攜帶的能量也足以干擾到英國(guó)曼徹斯特的卓瑞爾班克無線電觀測(cè)站，因此如果要在月球上建設(shè)一條完整的通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)于地球射電天文學(xué)可能是一場(chǎng)災(zāi)難。

好在已經(jīng)有機(jī)構(gòu)注意到這一情況，通過適當(dāng)?shù)钠帘魏吞岣咝盘?hào)發(fā)生精度，信號(hào)干擾可以得到一些緩解，不少天文學(xué)家也在不斷研究減少射頻干擾的策略。

中國(guó)天鏈系統(tǒng)

不僅是美國(guó)的NASA在太空中準(zhǔn)備部署4G和Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，中國(guó)也在天空中部署了Wi-Fi。今年6月份，神舟12號(hào)發(fā)射，中國(guó)進(jìn)入到了空間站時(shí)代，在空間站中便安裝了Wi-Fi設(shè)備。

太空中的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是有其必要性的，不僅可以維系航天器的日常工作，對(duì)于航天員的生活、科研等方面都有極大地便利，也有利于與地面之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

盡管沒有如同NASA準(zhǔn)備直接在月球上建設(shè)Wi-Fi設(shè)備，但在空間站中建設(shè)Wi-Fi同樣不容易，要知道Wi-Fi還需要地面的信號(hào)基站、光纖網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)或者星鏈類地軌衛(wèi)星的支持。

而中國(guó)的空間站天宮距離地球表面達(dá)到400千米，每秒鐘飛行速度達(dá)到7700米，采用傳統(tǒng)基站、網(wǎng)線、光線方式基本不可能進(jìn)行通信傳輸，低軌衛(wèi)星也很難提供有效的服務(wù)，因?yàn)檫@類衛(wèi)星飛的低，導(dǎo)致與空間站的相對(duì)速度極快，網(wǎng)絡(luò)傳輸更是談不上了。

那么天宮是怎么解決Wi-Fi問題的？答案是將信號(hào)基站建造的更高一些。這里需要科普一個(gè)小知識(shí)，即地球靜止軌道，該軌道位于地球赤道上空35786千米，位于這個(gè)軌道上的衛(wèi)星繞地球一周的時(shí)間與地球自轉(zhuǎn)完全相同，所以從地面上來看，會(huì)認(rèn)為衛(wèi)星從來就沒有動(dòng)過。

中國(guó)將一套中繼衛(wèi)星通信系統(tǒng)，代號(hào)天鏈，發(fā)射到了地球靜止軌道上，而這套中繼衛(wèi)星系統(tǒng)早在2008年便已經(jīng)發(fā)射升空，2019年又將新一代天鏈系統(tǒng)發(fā)射到太空當(dāng)中。數(shù)據(jù)傳輸速率和多目標(biāo)服務(wù)能力也有較大提升，將對(duì)提高中低軌衛(wèi)星、載人航天器信息回傳時(shí)效性、在軌運(yùn)行安全性和任務(wù)實(shí)施靈活性發(fā)揮更加重要作用。

有了這套系統(tǒng)，對(duì)于高度僅400千米的天宮自然是綽綽有余。提升有多大呢，在2003年神舟5號(hào)升空時(shí)，楊利偉想要與地面進(jìn)行通話，只能依靠飛過中國(guó)上空區(qū)域才能連接信號(hào)，且時(shí)間只有短短的5分鐘左右。

而到了2013年的神舟10號(hào)時(shí)，也就是天鏈系統(tǒng)正式建立完成1年后，航天員便可以通過直播的方式進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)51分鐘的太空授課。期間飛船已經(jīng)繞著地球飛了大半圈，到了2016年的天宮二號(hào)與神舟11號(hào)時(shí)，兩位航天員在太空的33天時(shí)間里，幾乎每天都能在新聞聯(lián)播中看到他們的實(shí)時(shí)通信身影。

當(dāng)前，覆蓋全球中繼衛(wèi)星通信，從運(yùn)營(yíng)能力和覆蓋范圍來看，最強(qiáng)的當(dāng)屬中國(guó)與美國(guó)。不論是美國(guó)的NASA，還是中國(guó)CNSA（中國(guó)國(guó)家航天局），都在不斷努力向天空中探索，畢竟我們的未來，就是星辰大海。