美女宇航员太空授课:百姓看是科普 外军看是威慑

　　每秒7.9公里天宫一号，美女宇航员王亚平长达40分钟不间断太空授课，展示中国军事航天TDRSS（卫星跟踪与数据中继传输）系统强大能力。40 分钟，飞船正好跨越半个地球，相当于一枚洲际导弹从中国发射到美国，全程控制。稳定无缝的数据传输，用太空课堂秀肌肉，符合中国低调展示獠牙的一贯风格。能进行如此长时间、大容量、稳定的天地通信，主要依靠三颗天链中继卫星来保障，这是一个航天强国的绝对标志，也是中国军事航天的重大进步，更是硬实力的展现和炫耀，这40分钟一定给了美国佬深刻印象和强烈威慑。

　　中继卫星对军事航天的最实际效益，是可以组成实时卫星侦察系统，数字图像传输型侦察卫星，多处于二三百公里的低轨道，它不使用胶片，而是用CCD扫瞄成像型遥感器摄制场景图像，并转换成电信号，可经处于静止轨道的数据中继卫星传输，再由中继卫星转发至地面控制站，可实现不间断的实时侦察，这对军事战略和战术侦察具有重大意义，是能够改变战争进程的武器装备。目前这种数字图像传输型卫星地面分辨率已达到回收胶卷型卫星的分辨率。也就是说，东亚某国的军队可以通过实时卫星侦察系统侦察远离本土的热点地区，譬如美国总统是否真的去某个山庄度假，这在以前是奢望。

　　最重要一点，中国是热爱和平的国家，中国人民是提倡和谐的民族。目前高速发展的航天事业，例如工信部的中继互联星座，国土资源部的高分普查星座，科技部的北斗定位星座，海洋局的船舶监测星座，气象局的红外遥感星座，都是为了和平民用，跟军事毫无关系。我们和平崛起，实现中国梦!

　　转帖：太空授课背后的中国航天实力

　　20日上午10时05分至55分，神十航天员王亚平在天宫一号上进行我国首次太空授课。此次太空授课主要面向中小学生，讲授失重条件下的物体运动特点、以及液体表面张力作用等内容。

　　或许有人会认为这没什么实际意义，或许还会有人认为这不过是激发青少年航天热情的太空秀。太空授课看似是很简单的一项任务，但鲜为人知的是，这需要强大的航天测控能力在背后进行支持，特别是数据中继卫星的支持。

　　神舟天宫组合体运行在距离地面大约340公里的高度，属于近地轨道航天器，绕地球运行一圈的时间约为90分钟。

　　受地球曲率影响，地面或海面单个测控站对340公里高度的神舟天宫组合体的测控、通讯范围很小，如果要保持不间断的通联，理论上需要布设100多个站点均匀分布在地表，这在经济上、政治上都是不可能的。此次太空授课的时长是50分钟，从上课开始到结束，这期间神舟天宫组合体已经围绕地球飞行了半圈多，依靠地面测控站进行不间断视频直播的话，最理想情况也需要10多个测控站，我国的地面测控体系现在也缺乏这个条件。

　　在冷战期间，美苏两个航天强国遇到同样的问题，他们依靠其强大经济实力、以及政治影响力，在全球多个国家建立了地面测控站，建造了大量测控船及飞机，但也无法实现对低轨航天器的无间断测控。直至1983年，美国人开始将目光投向太空，他们发射了运行在静止轨道上的数据中继卫星。低轨航天器先将数据上传至中继卫星，中继卫星再将数据传回至地面，即一个"星-星-地"的通讯流程。中继卫星运行36000公里高度的静止轨道上，分布均匀的3颗卫星即可以基本实现对200-1200公里高度航天器运行轨道的全覆盖。相较地面、海上测控站点，数据中继卫星具有覆盖面积广、实时性高、经济性好等优点。

　　我国则分别在2008年和 2011年发射了"天链一号"数据中继卫星的01、02星，天链一号03星在2012年7月25日发射成功，由此建立第一代数据中继卫星系统。细心的读者可以发现，在央视对神十发射的直播中，屏幕右上角有时会出现"天链"字眼，这是表示当时的视频信号来自"天链一号"数据中继卫星的转发。而"滨海"、"南亚"、"喀什"和"远望"等字眼则分别表示东非肯尼亚的马林迪测控站、南亚巴基斯坦的卡拉奇测控站、中国新疆的喀什测控站和海上的远望系列测控船。

　　数据中继卫星是个好东西，但技术难度却相当大，美国在60年代即成功发射静止轨道通信卫星，但在约20年后才拥有数据中继卫星。我国则直至去年才建立自己的数据中继卫星系统。

　　与普通通信卫星相比，数据中继卫星需要克服的第一个技术难题是对航天器的捕获和跟踪。中继卫星运行高度是36000公里，低轨航天器的高度仅为数百公里，距离非常远;而视频、高质量静态图像又需要高速数据传输，中继卫星与低轨航天器之间需要采用增益高、波束极窄的Ku/Ka波段天线进行通讯。通讯距离远、通讯波束窄，这就对跟踪精度提出了极高要求，要达到0.06度。

　　中继卫星为了与众多中低轨道卫星通信，天线处于复杂的变速运动状态，在转动速度、加速度和角度上都没有规律，天线的机械驱动机构不仅要精度高，而且要求在恶劣工作环境下长时间稳定运行，制造难度很大。同样麻烦的还有天线与卫星的振动耦合问题，非线性结构的天线不规律的运动和振动，对卫星本体姿态控制也有很复杂的影响，对卫星控制也提出了很大的挑战。而天线制造本身也是一个难题，高数据传输速率要求高增益天线，通俗地说，中继卫星的抛物面通信天线尺寸要尽可能的大。同时，Ku/Ka波段波长小，对天线抛物面精度要求也非常高。数米直径的抛物面天线整体形面误差要低于0.1毫米，并且要在外太空高温差条件下长期保持这样的精度，其难度可想而知。

　　所以，数据中继卫星可以称得上是当今技术含量最高的通讯卫星。我国在去年完成第一代"天链一号"数据中继卫星体系的建设，今年进行"太空授课"实则是对自己航天测控实力的一次展示。

　　更为重要的是，天链一号的作用并不仅限于为神舟、天宫服务，它还可以为中低轨道的各类民用遥感卫星、军用侦察卫星提供测控、数据中继服务，对国民经济、国防建设均有巨大的促进作用。