剛剛過去的2021年,，是我國航天事業(yè)極速發(fā)展的一年,，隨著航天員們?nèi)胱√占覉@,，中國空間站開啟了有人長期駐留的新時代,。

而在天宮空間站的建設(shè)和保障中，不乏長期以來默默堅持的四川力量,，位于四川成都的中國電子科技集團公司第十研究所（簡稱“電科十所”）就是其中一份子,。

從神舟一號到神舟十三號，電科十所在30年時間里打滿全場,，承研了我國70%的航天測控網(wǎng),，為天宮空間站等航天器保駕護航，是茫茫太空中重要的“指路人”,。

如何為“太空”中的天宮空間站指方向,？“天宮課堂”等天地互聯(lián)對話又是怎樣實現(xiàn)的？封面新聞“我和我的天宮”系列報道,，帶你一起走進電科十所為天宮指方向的測控通信系統(tǒng),。

“風箏線”也是生命線

四大功能保障航天器運行

測控通信系統(tǒng)是一個怎樣的系統(tǒng)？它對天宮空間站等航天器的意義如何,？

電科十所載人航天總設(shè)計師,、副總工程師柴霖舉了個生動的例子：“航天器升空以后，我們的測控通信系統(tǒng)就是航天器和地面的唯一聯(lián)系,，就很像風箏線,，而航天器就像風箏，風箏需要依靠風箏線才能穩(wěn)定飛行,，對現(xiàn)在三名航天員來說,，我們測控通信系統(tǒng)這個風箏線就變成了他們的生命線?！?/p>

柴霖表示,，這個“風箏線”的功能可以說是多種多樣，有軌道測量,、遙測,、遙控和數(shù)據(jù)傳輸四大功能，通過這四大功能,，既能保持空間站在理想軌道正常運行,，又可以維持空間站和地面的聯(lián)系。

柴霖介紹,，測量功能,，就是從地面對航天器進行測距離、測速度和測角度,，通過測量功能,，可以判斷出航天器和理想軌道有無偏差，并及時糾正,，保證航天器始終在理想的軌道附近運行,；遙測功能，主要是測量航天器上各種設(shè)備的工作參數(shù),，還包括航天員的一些生理指標,，以確保設(shè)備正常運行和航天員健康,；遙控，則是地面要對航天器進行控制,，如變軌或給航天員發(fā)指令,；數(shù)據(jù)傳輸功能，則是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸,，通過數(shù)據(jù)以G 為單位的高速傳輸,，實現(xiàn)天地對話、天宮課堂等功能,。

“大家可以發(fā)現(xiàn),，現(xiàn)在我們出艙活動是完全直播的，太空課堂也直播了將近一個小時,，現(xiàn)在這些長時間直播的聲音畫面沒有任何停滯或模糊,，而且還像拍電影一樣是多機位，多畫面,。同時幾個分會場的畫面還要傳到空間站里,，讓航天員看到，這表明我們的測控通信網(wǎng)的傳輸速度已經(jīng)達到了和地面5G相同的水準,?！辈窳卣f。

新一代航天測控通信系統(tǒng)

三大特點實現(xiàn)“放心”“舒心”

測控通信系統(tǒng)作為航天器和航天員的“生命線”,，經(jīng)過多年發(fā)展有哪些特點優(yōu)勢,？又是怎樣實現(xiàn)可靠便利的？

柴霖介紹,，目前我國使用的第三代測控通信系統(tǒng),，有三個特點：綜合化、高可靠,、國產(chǎn)化,。

據(jù)介紹，“綜合化”就是指新一代測控設(shè)備為測運控一體化系統(tǒng),，既有傳統(tǒng)測控功能,，又有高速數(shù)據(jù)傳輸功能，而且兩類數(shù)據(jù)融合傳輸,，大力節(jié)省資源,。更重要的是，綜合化設(shè)備和智能手機一樣,，可支持在一套航天測控通信設(shè)備同時安裝多個APP（應(yīng)用程序）,，不同信號形式、工作模式、技術(shù)體制的功能可以同時或分時使用,?！斑@就好像操作手在執(zhí)行測控任務(wù)時，頗有些‘玩手機’的感覺,?！辈窳乇硎?。

“高可靠”則首先體現(xiàn)在設(shè)備各個環(huán)節(jié)都可以交叉組合,。柴霖介紹，測控通信系統(tǒng)由天線,、信道和基帶3部分組成,，傳統(tǒng)設(shè)備由“A天線+A信道+A基帶”縱向組成獨立系統(tǒng)，就可能造成無論任何環(huán)節(jié)出故障整套設(shè)備無法使用的弊端,，第三代“綜合化測控體制”采用了資源重組的先進設(shè)計理念和技術(shù),，即各部分之間以交叉組合的方式重構(gòu)出多種設(shè)備形態(tài)，例如“A天線+B信道+C基帶”,，系統(tǒng)組成靈活多樣,，大大提高了設(shè)備使用率和任務(wù)可靠度。

此外,，新一代測控系統(tǒng)還配備健康管理技術(shù)和遠程支持技術(shù),，用“治未病”的方式提高可靠性。柴霖介紹,，健康管理系統(tǒng)融合了傳統(tǒng)的故障樹,、專家系統(tǒng)和現(xiàn)代的大數(shù)據(jù)技術(shù)，將“發(fā)病——治病”模式轉(zhuǎn)化為“實時全身體檢,，預(yù)測疾病于未然”模式,；遠程技術(shù)支持系統(tǒng)使得操作手不必時刻關(guān)注設(shè)備健康狀況，通過衛(wèi)通,、光纖,、互聯(lián)網(wǎng)等多種手段，健康管理中心可以遠程對分布在各地（包括遠洋）的測控站進行體檢和維護,，實現(xiàn)各站點的“零保駕”,，大大節(jié)約人力資源，提升工作效率,。

柴霖介紹,，“保駕”指以前每次重大任務(wù)，需要派技術(shù)人員到現(xiàn)場,，萬一設(shè)備出現(xiàn)故障,，需要及時搶修，“這幾年實際做到零保駕，說明設(shè)備的可靠性大大的提高,?！辈窳卣f。

最后,，柴霖表示：“在新一代測控系統(tǒng)中,，從軟件到硬件，從基礎(chǔ)元器件到整機,、系統(tǒng),，已實現(xiàn)國產(chǎn)化，穩(wěn)定性,、可靠性大大提高,，用得放心、用著舒心,?！?/p>

從借鑒到創(chuàng)新

30年走出走出自己道路

從上世紀90年代初，我國就開始了載人航天測控通信網(wǎng)的建設(shè),。30年來,，從學(xué)習(xí)借鑒到突破創(chuàng)新，從百分之十幾的測控覆蓋率到100%的測控覆蓋率,，走出來一條有自己特色的發(fā)展道路,。

柴霖回憶，當時使用的第一代“殘留載波測控體制”,，是美國在上世紀60年代阿波羅登月時就采用的技術(shù),，即使如此，在當年也是十分先進的技術(shù),。隨著時代發(fā)展,，科研人員發(fā)現(xiàn)“殘留載波通信體制”抗干擾能力較差，在2011年左右開始正式使用“擴頻測控體制”,，大大增強了抗干擾能力,；而第三代的“綜合化測控體制”則是具有中國特色的技術(shù)，“我了解國際空間站還沒有運用這項技術(shù),，我們相當于從借鑒模仿開始來,，走出來一條自己特色化的道路?！辈窳卣f,。

2021年是中國的航天大年，也是令柴霖感到驕傲的一年,?！白x大學(xué)時完全沒想到速度這么快,。以前想著中國自己的空間站上天，至少2030年之后了,，那時候可能自己都退休了,，現(xiàn)在能在一線參與天宮空間站一步步建成，覺得很驕傲,、很自豪,。”柴霖說,。