揭秘太空授课背后天地通信测控网
邱晨辉
①3月23日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲。“天宫课堂”第二课的内容要从400公里外的近地轨道传回地球，不是一件简单的事，这背后离不开一条高效、稳定的通信传输“天路”。
②要想完成这场天地通话，需要空间站、天链中继卫星和地面站的通信系统共同参与。为实现天地互联互通、即时通话，中国电科专门研制了天地卫星通信系统，保证天地通信畅通无阻。
③具体来看，为了完成地面人员与航天员之间的语音、图像等信息传输任务，中国电科在陆海空天、国内外各测控站点布设了多型号统一测控系统、遥测系统，这些地面测控系统与中继卫星，共同织就了立体通信测控网。
④为实现高速率、大数据的传输，中国电科对卫星通信设备硬件及软件进行了升级改造，采用自主研制生产的大功率功放和高速调制解调器，大大提升了卫星通信传输能力，可满足载人空间站长期在轨运行数据传输的要求。
⑤为了给地面传输清晰的画面，中国电科研制了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，实现语音、视频图像的双向传递，让航天员和地面人员进行实时交互，为天地联通构建可视化平台。
⑥在2013年的太空授课中，摄像机数量非常有限，舱外、舱内各有两个摄像机，再加上一个移动相机，一共只有5台摄像机。这次“天宫课堂”连线中使用的摄像机种类繁多，有用于舱内环境监视的广角定向摄像机，有用于细节监视的变焦云台摄像机，也有用于直播授课的便携无线手持摄像机。
⑦高速通信处理器是天地通信的“利器”之一，它在中国空间站与地球之间架起一座无形的“鹊桥”，使得中国空间站上的图像、话音数据以及其他载荷用户数据，能实时、准确地在这个无形“桥梁”上通过，传送到地球。
⑧在“天宫课堂”的授课中，航天员老师们与地面的学生交流，离不开中国航天科技集团八院电子所研制的空间站话音处理器。该话音处理器能实现中国空间站舱内、舱间、天地、出舱，以及核心舱和神舟飞船之间的音频通话，天地间实时通话的时延在1秒以内。
⑨专家表示，空间站话音处理器融合了低码速率和高保真两大音频通话核心需求。与9年前的太空授课相比，在保证话音不失真的前提下，音频压缩程度提升了4倍，压缩方式扩展到5种，容量上实现了29路话音数据实时处理，既可以构建一对一的私聊环境，又能随心所欲地建立群聊。
⑩研发人员表示，以往，由于技术所限，天地通信只有一条“羊肠小道”，而今，中国空间站和地面的通信却是一条实实在在的高速公路，图像、话音数据都是这条路上的车辆。
在搭建通信高速传输通道的同时，保障天地话音图像高质量传输也是重中之重。
