天上“出差”有wifi嗎？

2021年6月18日的上午，神舟十二號(hào)的三名航天員起床后做了一件讓眾多網(wǎng)友都感到無比熟悉的事情——就像我們?cè)诩依锇惭b網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一樣，他們也為空間站安裝了無線wifi設(shè)備，仿佛在太空之中也搭建起了一座與地球生活緊密相連的無形橋梁。

wifi是什么？

wifi就像是無線寬帶，它讓我們的電腦、手機(jī)等設(shè)備不用插網(wǎng)線就能上網(wǎng)。要使用wifi，首先需要一個(gè)無線接入點(diǎn)（AP），就像個(gè)小小的網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器，把網(wǎng)線插進(jìn)去。然后，每臺(tái)電腦或手機(jī)都得有個(gè)無線網(wǎng)卡，就像他們的網(wǎng)絡(luò)小翅膀。這樣一來，它們就能通過那個(gè)無線接入點(diǎn)組成一個(gè)“無線大家庭”，大家都能輕松上網(wǎng)啦！簡(jiǎn)單來說，就是把網(wǎng)線變成無線信號(hào)，讓各種設(shè)備都能自由上網(wǎng)。

太空“無線時(shí)代”迫在眉睫

隨著科技的飛速發(fā)展，太空探索正邁向一個(gè)全新的"無線時(shí)代"。但在這之前，載人航天領(lǐng)域，飛船和空間站內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)連接都是靠有線方式來實(shí)現(xiàn)的。例如，2012年我國(guó)發(fā)射的神舟九號(hào)載人飛船和天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器對(duì)接后，航天員就在“天宮一號(hào)”上使用了有線耳機(jī)。這種傳統(tǒng)的有線連接方式雖然穩(wěn)定，但在靈活性和擴(kuò)展性上存在局限。

有線連接受到線路長(zhǎng)度的限制，這意味著航天員不能在艙內(nèi)自由活動(dòng)，而且在微重力環(huán)境下，那些連接線就像調(diào)皮的小孩一樣飄在空中。更糟糕的是，一旦連接的設(shè)備多了，艙內(nèi)就會(huì)變成一個(gè)巨大的“蜘蛛網(wǎng)”，嚴(yán)重影響了航天員的正常工作和生活質(zhì)量。為此，在“天宮一號(hào)”的設(shè)計(jì)階段，科研人員決定采用體積小、功耗低的藍(lán)牙技術(shù)。隨后，“神舟十號(hào)”的航天員們終于在太空戴上了藍(lán)牙無線耳機(jī)，跟地球上的小伙伴們暢聊了。

中共中央總書記、國(guó)家主席、中央軍委主席習(xí)近平來到北京航天飛行控制中心，同正在天宮一號(hào)內(nèi)執(zhí)行任務(wù)的神舟十號(hào)航天員聶海勝、張曉光、王亞平通話

太空中的藍(lán)牙耳機(jī)雖然提供了便利，但離實(shí)現(xiàn)天地視頻通話、空間站智能化還差一步。我國(guó)科研人員建設(shè)的空間站無線網(wǎng)絡(luò)，可以讓航天員們實(shí)現(xiàn)在各個(gè)艙段自如走動(dòng)，再也不會(huì)有“亂線穿心”的情景出現(xiàn)。

“衛(wèi)星的衛(wèi)星”——中繼衛(wèi)星

鵲橋二號(hào)星載天線縮比模型

在以往的載人航天活動(dòng)中，天地通話是“傳統(tǒng)項(xiàng)目”?，F(xiàn)在，有了太空WiFi，航天員不僅能和地面工作人員，還能和家人、朋友進(jìn)行語(yǔ)音和視頻聊天，分享自己在太空生活的點(diǎn)滴，拉近了天地之間的距離，緩解了航天員長(zhǎng)期生活在太空遠(yuǎn)離家人的寂寞感。

在現(xiàn)代通信領(lǐng)域，WiFi技術(shù)普遍的覆蓋范圍大約為200米。然而，對(duì)于在地球軌道上運(yùn)行的中國(guó)空間站而言，其與地面的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了這一范圍。盡管如此，中國(guó)空間站上的航天員能夠隨時(shí)與地面進(jìn)行高質(zhì)量的通信，包括清晰的圖像傳輸和流暢的語(yǔ)音通話。這都要?dú)w功于中繼衛(wèi)星系統(tǒng)。

中繼衛(wèi)星也被稱為“衛(wèi)星的衛(wèi)星”，它就像是太空中的超級(jí)中轉(zhuǎn)站，不僅為其他衛(wèi)星和飛船等航天器提供數(shù)據(jù)中繼和測(cè)控服務(wù)，還為那些在中低軌道上忙碌著拍照、測(cè)繪、預(yù)測(cè)天氣的衛(wèi)星們充當(dāng)信使。

“一般依靠中繼衛(wèi)星來保證空間站和地面24小時(shí)不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接。美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局等都有自己的中繼衛(wèi)星?！敝袊?guó)航天科工二院研究員楊宇光介紹。

2008年至2012年，我國(guó)先后發(fā)射天鏈一號(hào)01至03星，三顆衛(wèi)星聯(lián)手組成了一個(gè)全球覆蓋網(wǎng)絡(luò)，讓中國(guó)成為了世界上第二個(gè)能夠給中低軌道上的航天器提供全球覆蓋能力的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)的國(guó)家。到了2016年，天鏈一號(hào)04星也加入了這個(gè)“太空聯(lián)盟”，與之前的三位小伙伴一起實(shí)現(xiàn)了全球組網(wǎng)運(yùn)行。接著，2019年3月，天鏈二號(hào)01星成功發(fā)射，這是我國(guó)第二代地球同步軌道數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星的首發(fā)星。它不僅能和天鏈一號(hào)衛(wèi)星系統(tǒng)相互兼容，還大大提升了數(shù)據(jù)傳輸速率、服務(wù)數(shù)量以及覆蓋范圍，就像是給整個(gè)太空通信基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)成5G網(wǎng)絡(luò)一樣，讓中國(guó)的太空通信服務(wù)更上一層樓。

天鏈衛(wèi)星組網(wǎng)運(yùn)行

從第一代“天鏈”中繼衛(wèi)星系統(tǒng)開始策劃論證，到今天一、二代中繼衛(wèi)星攜手組網(wǎng)運(yùn)行，工程師們就像是編織了一條以“天鏈”衛(wèi)星為核心的“信息天路”。這條天路不僅是中國(guó)載人航天事業(yè)的高速公路，同時(shí)還在不斷地拓寬升級(jí)，讓中國(guó)的天基測(cè)控通信系統(tǒng)越來越完善，越來越可靠，而且還為中國(guó)的航天事業(yè)鋪上了一條信息高速路，讓我們的航天員們能像在家一樣自在地遨游太空。

“移動(dòng)WiIFi”為太空生活添彩

WiFi 就像一座無形的橋梁，為航天員們創(chuàng)造了富有生活氣息的太空生活環(huán)境，讓航天員們可以在這個(gè)獨(dú)特的空間里體驗(yàn)科技帶來的便利。如果忽略艙門的干擾，一個(gè)小型WiFi設(shè)備發(fā)出的信號(hào)就足以覆蓋整個(gè)空間站。在中國(guó)空間站里，設(shè)計(jì)師們貼心的給航天員們準(zhǔn)備了手持終端，便于航天員更高效的管理物資、調(diào)節(jié)燈光等。航天員們只需輕輕一點(diǎn)，就能輕松便捷地查詢空間站上物資的存儲(chǔ)情況，包括食品、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、工具等各類物品的數(shù)量、位置等信息，從而能夠快速準(zhǔn)確地找到所需物資，節(jié)省時(shí)間和精力，提高工作效率。例如，在需要進(jìn)行某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，能迅速找到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)器材和材料。航天員還可以根據(jù)不同的工作場(chǎng)景、休息時(shí)間或個(gè)人需求，隨時(shí)隨地控制照明設(shè)備的開關(guān)以及調(diào)節(jié)燈光的亮度、顏色和模式等。比如，在進(jìn)行某些需要特定光照條件的工作時(shí)，可以將燈光調(diào)整到最適宜的狀態(tài)；在休息時(shí)，可以調(diào)暗燈光營(yíng)造舒適的睡眠氛圍，這有助于航天員更好地適應(yīng)空間站內(nèi)的生活和工作節(jié)奏，也為他們創(chuàng)造了更加人性化的生活環(huán)境。

有了 WiFi，航天員在空間站內(nèi)也可以和家人進(jìn)行順暢的溝通和視頻通話，甚至可以 “打電話說悄悄話”。他們可以在閑暇時(shí)間與家人分享自己在太空生活的點(diǎn)滴，緩解思鄉(xiāng)之情。這對(duì)于長(zhǎng)期處于太空環(huán)境中的航天員來說，是非常重要的心理支持和情感慰藉。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們可以期待，未來中國(guó)空間站將為航天員提供更加舒適、智能的生活和工作環(huán)境，讓他們?cè)谶b遠(yuǎn)的太空中也能享受到家的溫暖。

內(nèi)容綜合于人民網(wǎng)、科普中國(guó)等