如何在空间站给地球打电话

给通信披上“航天外衣”

我们在地球上可以随时⽤⼿机拨打电话，是因为城市⾥到处是⼿机基站，但⼀旦离开基站，通信服务就会中断。空间站在距离地球约400千米的轨道上绕着地球⾼速运动，肯定⽆法收到来自手机基站的信号。我们也不可能从空间站直接甩⼀根光纤到地⾯，即使这根光纤⽐头发丝还细，也需要超过400千米的长度才能到达地⾯。⽬前还没有任何⼀种材料具有这样的强度，更何况空间站还在绕着地球飞⾏，想从空间站给地球打电话可没有那么简单。

那么“天地通话”究竟是如何实现的？其实，载⼈航天使用的通信⼿段在原理上和地球上的其它⽆线电通信技术一样，只不过因为距离更遥远，所以地球安装的通信天线就要更⼤，发射功率也需要更⼤。2003年，中国第⼀位航天员杨利伟进⼊太空时就已经使⽤飞船上专⽤的通信设备，利⽤飞船经过中国上空的短暂时间窗口和家⼈打了⼀个5分钟时长的电话。

给手机基站“搬个家”

为了解决“天地通话”问题，就需要把地球上的“⼿机基站”搬到更⾼的太空中去。从2008年开始，中国先后发射了5颗天链卫星，专门为载⼈飞船和空间站提供通信中继服务。天链卫星运⾏在⼀种特殊的轨道——地球静⽌轨道上，它是位于地球⾚道上空35768千米的⼀个圆。这个轨道的神奇之处在于当卫星在静⽌轨道运⾏时，绕地球公转⼀圈的时间恰好和地球⾃转⼀圈完全相同，所以卫星相对于地球就是静⽌的。

当轨道距离地球表⾯⾮常⾼且没有遮挡时，望得也就更远，那么只需要间隔120度部署3颗卫星，理论上就可以覆盖地球绝⼤部分区域。天宫空间站⽆论运⾏到地球上空任何地⽅，都可以由在轨的天链一号03星、04星和天链二号01星组成的通信⽹络完美覆盖，像一个“太空基站”一样将核心舱与地面站连接起来，建立起一条太空“天路”。

太空“冲浪”不简单

有了天链卫星，航天员只需要在空间站⾥安装路由器，再带上设备，接入天地通信网络就可以“上网冲浪”了。然而，说起来简单，工程师在实际设计时并不是随便带⼀台路由器就可以。因为太空⾥有⾼能宇宙射线的辐射，这些⾼能粒⼦会击穿空间站的舱壁，最终打在电⼦设备的电路板上，有可能导致电路失效，所以必须采取防护措施。此外，带去的设备也要保证不会⼲扰到其它电⼦设备、电池也要确保安全等。

通过天地通话，地面和航天员之间可以直接交流，方便顺利完成载人航天的预定任务;也让航天员的家属与航天员不“断联”，为航天员提供坚实的心理支持;对于在地面上心系宇宙的我们来讲，实时联络可以更直观地了解航天员的太空生活、学习载人航天科技知识;而且在紧急情况下，实时联络也可以更好地处理异常情况，保证载人航天工程的顺利进行。希望有朝一日我们都能有机会，从太空给地球的朋友打电话。