我为天宫指方向

　　封面新闻记者陈彦霏
　　刚刚过去的2021年，是我国航天事业极速发展的一年，随着航天员们入住太空家园，中国空间站开启了有人长期驻留的新时代。
　　而在天宫空间站的建设和保障中，不乏长期以来默默坚持的四川力量，位于四川成都的中国电子科技集团公司第十研究所（简称电科十所）就是其中一份子。
　　从神舟一号到神舟十三号，电科十所在30年时间里打满全场，承研了我国70的航天测控网，为天宫空间站等航天器保驾护航，是茫茫太空中重要的指路人。
　　如何为太空中的天宫空间站指方向？天宫课堂等天地互联对话又是怎样实现的？封面新闻我和我的天宫系列报道，带你一起走进电科十所为天宫指方向的测控通信系统。
　　风筝线也是生命线
　　四大功能保障航天器运行
　　测控通信系统是一个怎样的系统？它对天宫空间站等航天器的意义如何？
　　电科十所载人航天总设计师、副总工程师柴霖举了个生动的例子：航天器升空以后，我们的测控通信系统就是航天器和地面的唯一联系，就很像风筝线，而航天器就像风筝，风筝需要依靠风筝线才能稳定飞行，对现在三名航天员来说，我们测控通信系统这个风筝线就变成了他们的生命线。
　　柴霖表示，这个风筝线的功能可以说是多种多样，有轨道测量、遥测、遥控和数据传输四大功能，通过这四大功能，既能保持空间站在理想轨道正常运行，又可以维持空间站和地面的联系。
　　柴霖介绍，测量功能，就是从地面对航天器进行测距离、测速度和测角度，通过测量功能，可以判断出航天器和理想轨道有无偏差，并及时纠正，保证航天器始终在理想的轨道附近运行；遥测功能，主要是测量航天器上各种设备的工作参数，还包括航天员的一些生理指标，以确保设备正常运行和航天员健康；遥控，则是地面要对航天器进行控制，如变轨或给航天员发指令；数据传输功能，则是实现数据的高速传输，通过数据以G为单位的高速传输，实现天地对话、天宫课堂等功能。
　　大家可以发现，现在我们出舱活动是完全直播的，太空课堂也直播了将近一个小时，现在这些长时间直播的声音画面没有任何停滞或模糊，而且还像拍电影一样是多机位，多画面。同时几个分会场的画面还要传到空间站里，让航天员看到，这表明我们的测控通信网的传输速度已经达到了和地面5G相同的水准。柴霖说。
　　新一代航天测控通信系统
　　三大特点实现放心舒心
　　测控通信系统作为航天器和航天员的生命线，经过多年发展有哪些特点优势？又是怎样实现可靠便利的？
　　柴霖介绍，目前我国使用的第三代测控通信系统，有三个特点：综合化、高可靠、国产化。
　　据介绍，综合化就是指新一代测控设备为测运控一体化系统，既有传统测控功能，又有高速数据传输功能，而且两类数据融合传输，大力节省资源。更重要的是，综合化设备和智能手机一样，可支持在一套航天测控通信设备同时安装多个APP（应用程序），不同信号形式、工作模式、技术体制的功能可以同时或分时使用。这就好像操作手在执行测控任务时，颇有些‘玩手机’的感觉。柴霖表示。
　　高可靠则首先体现在设备各个环节都可以交叉组合。柴霖介绍，测控通信系统由天线、信道和基带3部分组成，传统设备由A天线A信道A基带纵向组成独立系统，就可能造成无论任何环节出故障整套设备无法使用的弊端，第三代综合化测控体制采用了资源重组的先进设计理念和技术，即各部分之间以交叉组合的方式重构出多种设备形态，例如A天线B信道C基带，系统组成灵活多样，大大提高了设备使用率和任务可靠度。
　　此外，新一代测控系统还配备健康管理技术和远程支持技术，用治未病的方式提高可靠性。柴霖介绍，健康管理系统融合了传统的故障树、专家系统和现代的大数据技术，将发病治病模式转化为实时全身体检，预测疾病于未然模式；远程技术支持系统使得操作手不必时刻关注设备健康状况，通过卫通、光纤、互联网等多种手段，健康管理中心可以远程对分布在各地（包括远洋）的测控站进行体检和维护，实现各站点的零保驾，大大节约人力资源，提升工作效率。
　　柴霖介绍，保驾指以前每次重大任务，需要派技术人员到现场，万一设备出现故障，需要及时抢修，这几年实际做到零保驾，说明设备的可靠性大大的提高。柴霖说。
　　最后，柴霖表示：在新一代测控系统中，从软件到硬件，从基础元器件到整机、系统，已实现国产化，稳定性、可靠性大大提高，用得放心、用着舒心。
　　从借鉴到创新
　　30年走出走出自己道路
　　从上世纪90年代初，我国就开始了载人航天测控通信网的建设。30年来，从学习借鉴到突破创新，从百分之十几的测控覆盖率到100的测控覆盖率，走出来一条有自己特色的发展道路。
　　柴霖回忆，当时使用的第一代残留载波测控体制，是美国在上世纪60年代阿波罗登月时就采用的技术，即使如此，在当年也是十分先进的技术。随着时代发展，科研人员发现残留载波通信体制抗干扰能力较差，在2011年左右开始正式使用扩频测控体制，大大增强了抗干扰能力；而第三代的综合化测控体制则是具有中国特色的技术，我了解国际空间站还没有运用这项技术，我们相当于从借鉴模仿开始来，走出来一条自己特色化的道路。柴霖说。
　　2021年是中国的航天大年，也是令柴霖感到骄傲的一年。读大学时完全没想到速度这么快。以前想着中国自己的空间站上天，至少2030年之后了，那时候可能自己都退休了，现在能在一线参与天宫空间站一步步建成，觉得很骄傲、很自豪。柴霖说。
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