2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课在空间站正式开课。神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在轨展示了中国空间站工作生活场景，演示微重力环境下细胞学实验、物体运动、液体表面张力等现象，并与地面课堂进行实时交流。你知道稳定清晰的画面和声音是怎样从九天之外传回来的吗？
为实现天地互联互通、即时通话，中国电科研制的通信测控系统在天地之间打造了一条宽带、高效、稳定的通信传输“天路”，满足“超长待机”需求。测控系统全面覆盖，建立天地通信传输高速天路。在陆上测控站、中继卫星系统中，中国电科从不同维度编织了一条实现100%覆盖的测控通信网。遍布各个测控站点的统一测控系统，与架设在太空36000公里的中继卫星组网运行，在天与地之间打造一条宽带、高效、可靠的通信传输天路，提供天地之间的图像传输。
中国电科研制的天链一号地面终端站是数据中继卫星系统的重要组成部分，是保证天地信息传输的关键。为适应空间站任务需求，中国电科对天链一号地面终端站进行了升级改造，实现了链路资源的自动化分配及故障自动处置，缩短了任务准备和故障处理时间。天地链路的互为备份，可保证无论飞船飞行轨道和位置如何变化，都能让地面稳定地接受信号，支撑完成太空授课。
卫星通信装备是天地话音图像的管理和指挥中心，负责将各测控站点的话音、图像、测控等关键数据发送至中心，为指挥决策提供支持。为满足载人空间站和神舟飞船任务对通信系统的要求，中国电科新建了多套固定站、车载站和便携站，并对卫星通信设备硬件及软件进行了升级改造，使卫星通信传输能力大大提升，可满足载人空间站长期在轨运行数据传输的要求。
要想在电视上看到清楚画面，需要天地图像编解码终端对音视频进行编码压缩。中国电科新研制的多种天地图像编解码终端，可适应载人空间站多舱、多场景天地图像传输要求，完成低速图像、高清图像及全景图片等各类图像信息的传输，为天地之间联通构建可视化平台。
同时，据中国航天科技集团五院空间站系统测控与通信分系统主任设计师易予生介绍，此次天地授课基于我国天链中继系统，采用高速双向音视频传输，以天地对话等互动形式开展，舱内采用多台高清摄像机通过中继高速链路将高清视频实时传送至地面，地面上行两路高清图像送至舱内显示器，从而实现双向视频传输。为了确保授课高可靠、高水平地顺利实施，研制团队对授课过程、天地协同程序进行了多次全流程协同演练。授课过程中地面工作人员实时监视空间站上各设备状态，同时监测天地链路状态，确保参与授课的所有设备工作正常，帮助航天员太空授课更加得心应手。
太空授课开始后，地面上学生们听讲的画面同步出现在了空间站核心舱内，航天员通过一个大大的液晶屏，能够清楚地看到孩子们的一举一动。这个大屏幕就是仪表与照明分系统的重要设备之一。仪表与照明分系统是空间站系统中最具有航天员参与特点的分系统之一，具备人机交互功能，能够为航天员操作空间站提供交互及操作平台。授课中发挥重要作用的液晶显示屏，是集图形图像显示、报警驱动、指令发送、天地文本交互、支持用户在轨动态配置等多功能为一体的新一代分布式数字化远程终端设备，作为人机交互仪表，是航天员的“显示器”，为航天员提供空间站的健康状态信息，持续为空间站运行和航天员安全保驾护航。照明系统为航天员在轨期间的工作、生活、出舱活动、交会对接等任务提供环境照明，其显示、手控和照明等子系统使用的很多器件和技术非常新颖、独特且趋于相关技术领域前沿。单是舱内情景照明产品就包括生活照明、维修用头灯、照明控制器等6类30余台产品。这是我国首次在空间飞行器上应用情景模式可调照明技术，也是全球首次在大型载人航天器内部全范围应用情景照明技术。
（摘编自“科普中国网”）
