Tik Tok关于宇航员的小游戏。
那么问题来了。中国空间站在400公里高空是如何实现wifi网络连接的,航天员是如何与地面沟通的?
中国空间站位于340 ~ 450km近圆轨道,设计寿命10年,额定乘员3人。除此之外,还有货船、实验舱等结构。实现TT&C通信任务是一个巨大的挑战,主要包括五个方面的挑战:
1,高TT&C覆盖率90%以上;
2.长时间连续、高可靠的测控至少应保持10年;
3、数据传输速率高,最大下行数据传输速率不低于几百兆;
4.多目标同时测控,可支持三个目标同时测控支持;
5、测控资源的高效调度。
那么如何解决这五个挑战呢?
在载人航天过程中,我们依靠陆基测控设备来实现测控任务。当神舟12号与中国空间站交会对接时,它将移交给中继卫星进行TT&C通信。中国空间站建设前,已成功发射3颗“天联一号”中继卫星,初步实现了覆盖全球的天基测控网。
目前,“天联一号”三颗中继卫星分别位于77 E、176.8° E、16.8° E,其构型组合可实现90%以上的TT&C覆盖,从而实现“90%以上的高TT&C覆盖”的挑战。
而且“天联一号”中继卫星可支持单通道数据传输,最大100兆,支持在同一天线波束内同时测控两个目标。但仅仅依靠“天链一号”是不够的。因此,2019年4月9日发射了“天链二号01卫星”中继卫星。它是我国第二代中继卫星,性能强大,还可以实现最大单路几百兆的数据传输,同时也可以多路传输。“天链二号01星”装有星间天线,每个星间天线可支持对两个目标的同时测控,因此利用两个星间天线可实现对三个目标的同时测控。
中继卫星“天链二号01”发射后,将与“天链一号”03、04组网,可支持中国空间站天基TT&C和数据中继支持。
同时,北斗卫星导航系统可以确定轨道,覆盖范围广,精度高,可以帮助中国空间站在实施交会任务时提供必要的支持。
要实现地面与中国空间站的通信,也离不开地面测控站的支持。为了更好地与中国空间站通信,地面监测站(船)包括7个国内站、5个国外站、3个国际网站和3艘测量船。为了高效调动资源,科学家们还整合了天基和地基测控资源,解决了五大挑战。
这一次,中国空间站也配备了Wi-Fi,因此宇航员可以在太空中与家人视频通话,上网和刷Tik Tok。那么这是怎么做到的呢?
在国际空间站建造之初,没有互联网服务,因此可以发送四封双向电子邮件。这使得在国际空间站工作的宇航员的生活非常单调。后来配备了互联网,也是因为网络不够安全,导致宇航员的电脑中了病毒。我们的国家空间站了解到这一经验,所以我们为宇航员配备了互联网服务。
装备这项服务,主要是让互联网业务数据在空间站和地面互联网之间双向传输。这个过程需要穿越空间站局域网、空间通信链路、空间地面TT&C通信网、地面互联网等一系列通信链路。,通信设备是中继卫星。
由于TCP/IP协议运行在地面互联网上,如果空间站也采用TCP/IP(传输控制协议/互联网协议),传输性能会受到物理因素的影响,导致时延大,误码率高。
为了解决这个问题,科学家们只能在TCP/IP协议的基础上制定出CCSDS的AOS协议。使用该协议不仅安全,而且可以解决误码率高、不稳定时延大的问题。
所以虽然只是装wifi配置网络的事情,但是背后的技术也是非常前沿的。这也让我们知道中国的空间站建设有多难。