2022虎年春晚《零点钟声》节目中，翟志刚、王亚平、叶光富等三位航天员从太空给大家发来了新年祝福，堪称“拜年界的天花板”。天地通话是如何实现的？太空直播如何做到实时、高清、不卡顿？让我们一起来探秘。

天地通话的进阶之路

我国第一位飞天航天员杨利伟2003年搭载神舟五号飞船进入太空时，也曾数次与地面控制站进行天地通话，但这种通话有着很严格的限制。当时我国对太空的通信能力，除了依靠几艘远望号测量船，只能依赖位于喀什、西安、青岛等地的一些陆基测控站。

所以杨利伟要和地面通信，每次必须利用宝贵的飞跃中国大陆间隔，抓紧时间进行沟通。而卫星路过中国上空的时间很短，国内观测站和通信站与其保持有效通信的时间极限也就10分钟左右，扣除地面人员与航天员的协调时间，杨利伟每次与地面的交流时间不过几分钟。并且天地通话带宽也很低，杨利伟只能听到地面的声音，看不到画面；地面人员看到杨利伟的画质也不是很清晰，时常“卡壳”。

然而，到了2013年6月20日，航天员王亚平在“天宫一号”上，以直播的方式，给全国中小学生进行了长达51分钟的太空授课，并与学生开展了交流互动。这10年间发生了什么？是什么让天地通话取得了如此可喜的进步？

这一切巨大转变缘于技术的进步。在航天人的共同努力下，天链一号中继卫星通信系统于2012年基本成形。天链卫星相当于太空中的“烽火台”，能在航天飞船没有飞临中国上空时，通过信号中继来实现“传话”效果。而且这些“烽火台”之间也可以彼此通信，只需三颗就可以实现对地球所有点全覆盖。

2021年7月6日23时53分，天链一号05星的成功发射，标志着中国圆满结束了第一代数据系列中继卫星发射进程，也标志着中国成为世界上第二个成功搭建中继卫星全球组网系统的国家。

此外，第二代中继卫星天链二号也为天地间音视频传输速度的提高提供了助力。

“卫星的卫星”为天地通话保驾护航

跟踪与数据中继卫星系统，简称中继系统，是一种通信卫星，它也被称为“卫星的卫星”，可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务。在“中继卫星天团”的加持下，2021年12月9日的太空直播教学中，天地直播互动的声音和画面不仅毫无卡顿，而且较以往更为清晰。

如何做到“信号满格不卡顿”？这有赖于中继卫星、空间站、测控通信系统的密切配合。

中国电子科技集团公司研制的测控通信系统基于架设在太空3.6万公里的中继卫星和陆上测控站，实现天地组网，在天地间打造了一条高效、稳定的通信传输“天路”。

为保证通信传输“天路”的通畅，技术团队采用了分布式战略部署，实现了链路资源的自动化分配及故障自动处理，主备了两个通道的通信链路建设，主用天链一号03星做信号传输。一旦信号传输出现问题，就会立刻切换到备用的天链二号01星。天地传输链路互为备份，不论飞船飞行轨道和位置怎样变化，都能让地面稳定接收到信号。

天地通话低时延如何保障

航天员的每次精彩亮相，都离不开高性能的图像设备。空间站舱内配置了各种相机，包括广角定向摄像机和变焦云台摄像机，更有用于直播的便携无线手持摄像机，机位众多，远近兼顾，视角各异。

通过中继高速链路，空间站高清视频能实时传送至地面，地面上行两路高清图像也会及时送至舱内显示器，从而实现高速双向音视频传输。

中国电子科技集团公司专家表示，新研制的多种天地图像编解码终端，能快速完成低像素图像、高清图像和全景图片等各类图像信息的传输。

此外，先进的话音设备也是天地通话一大利器。据话音处理器技术负责人黄建青介绍，为了使天地沟通能够更同步，空间站话音处理器实现了三个首创：“首次通过数字混音实现各个通话终端之间互相通话；首次实现对航天器内部的各个通话终端进行实时维护与管理；首次通过参数上注等方式对各种音频参数进行动态调整。”而三位航天员拜年时使用的，正是第三代话音处理器，可将天地通话时延控制在1秒内。

在所有匠人的努力下，在诸多航天利器的助力下，我国航天事业正在不断攀越新高峰。“我们的征途是星辰大海”，相信总有一天，人类终将摘星揽月。

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