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(shí)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(jiān)持的四川力量，位于四川成都的中國電子科技集團(tuán)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(hào)到神舟十三號(hào)，電科十所在30年時(shí)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(hù)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(duì)話又是怎樣實(shí)現(xiàn)的,？封面新聞“我和我的天宮”系列報(bào)道,，帶你一起走進(jìn)電科十所為天宮指方向的測控通信系統(tǒng)。

“風(fēng)箏線”也是生命線

四大功能保障航天器運(yùn)行

測控通信系統(tǒng)是一個(gè)怎樣的系統(tǒng),？它對(duì)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(jì)師、副總工程師柴霖舉了個(gè)生動(dòng)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(fēng)箏線，而航天器就像風(fēng)箏,，風(fēng)箏需要依靠風(fēng)箏線才能穩(wěn)定飛行,，對(duì)現(xiàn)在三名航天員來說，我們測控通信系統(tǒng)這個(gè)風(fēng)箏線就變成了他們的生命線,?！?/p>

柴霖表示，這個(gè)“風(fēng)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(yùn)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(duì)航天器進(jìn)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(shí)糾正,，保證航天器始終在理想的軌道附近運(yùn)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(biāo)，以確保設(shè)備正常運(yùn)行和航天員健康,；遙控,，則是地面要對(duì)航天器進(jìn)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(shí)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(shí)現(xiàn)天地對(duì)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(dòng)是完全直播的,，太空課堂也直播了將近一個(gè)小時(shí)，現(xiàn)在這些長時(shí)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(jī)位,，多畫面。同時(shí)幾個(gè)分會(huì)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(dá)到了和地面5G相同的水準(zhǔn)?！辈窳卣f,。

新一代航天測控通信系統(tǒng)

三大特點(diǎn)實(shí)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(diǎn)優(yōu)勢,？又是怎樣實(shí)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(gè)特點(diǎn)：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(yùn)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(jī)一樣,，可支持在一套航天測控通信設(shè)備同時(shí)安裝多個(gè)APP（應(yīng)用程序），不同信號(hào)形式,、工作模式,、技術(shù)體制的功能可以同時(shí)或分時(shí)使用?！斑@就好像操作手在執(zhí)行測控任務(wù)時(shí),，頗有些‘玩手機(jī)’的感覺?！辈窳乇硎?。

“高可靠”則首先體現(xiàn)在設(shè)備各個(gè)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(dú)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(jìn)設(shè)計(jì)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(yuǎn)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(shí)時(shí)全身體檢,，預(yù)測疾病于未然”模式；遠(yuǎn)程技術(shù)支持系統(tǒng)使得操作手不必時(shí)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(yuǎn)程對(duì)分布在各地（包括遠(yuǎn)洋）的測控站進(jìn)行體檢和維護(hù),，實(shí)現(xiàn)各站點(diǎn)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(shí)搶修,，“這幾年實(shí)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(jī)、系統(tǒng),，已實(shí)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(jì)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(dāng)時(shí)使用的第一代“殘留載波測控體制”，是美國在上世紀(jì)60年代阿波羅登月時(shí)就采用的技術(shù),，即使如此,，在當(dāng)年也是十分先進(jìn)的技術(shù)。隨著時(shí)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(kuò)頻測控體制”，大大增強(qiáng)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(yùn)用這項(xiàng)技術(shù),，我們相當(dāng)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,。“讀大學(xué)時(shí)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(shí)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,?！辈窳卣f。