這不是科普：美女太空授課，展示了中國軍事航天的作戰實力_風聞
科大二助-2020-03-21 18:40
作者| 科羅廖夫
來源| 科羅廖夫的軍事客廳
一直以來中國人給予外界的印象是內斂温和，中國和西方的做事風格也有很大差異，中國喜歡潤物細無聲的讓你屈服，認為不戰而屈人之兵是對抗的最高境界。所以中國在很多時候都是不經意間發出信號，展現實力。
幾十年前有對美的乒乓外交，以小球推動了大球。
近幾年也有一次完美而內斂的實力展示，那就是七年期神舟十號飛船美女航天員王亞平的我國首次太空授課活動。
2013年6月20日上午10時05分至55分，神十航天員王亞平在天宮一號空間站上進行我國首次太空授課。此次歷時50分鐘的太空授課，主要面向中小學生，講授失重條件下的物體運動特點、以及液體表面張力作用等內容。
或許還會有人認為這不過是激發青少年航天熱情的太空秀。太空授課看似是很簡單的一項任務，但鮮為人知的是，這需要強大的航天測控能力在背後進行支持，特別是全球數據中繼衞星的支持。這是軍事實力的體現。
這是一次軍事航天作戰能力的實力秀。所以美女太空授課，在百姓看來是科普，但在外軍看來是中國對外的一次重大軍事威懾。
神舟天宮組合體運行在距離地面大約340公里的高度，屬於近地軌道航天器，繞地球運行一圈的時間約為90分鐘。
受地球曲率影響，地面或海面單個測控站對340公里高度的神舟天宮組合體的測控、通訊範圍很小，如果要保持不間斷的通聯，理論上需要佈設100多個站點均勻分佈在地表，這在經濟上、政治上都是不可能的。
此次太空授課的時長是50分鐘，從上課開始到結束，這期間神舟天宮組合體已經圍繞地球飛行了半圈多，依靠地面測控站進行不間斷視頻直播的話，最理想情況也需要10多個測控站，我國的地面測控體系現在也缺乏這個條件。這時就必須使用衞星跟蹤與中繼技術，依靠中繼衞星進行不間斷的全球信號傳輸，這個能力目前只有美國和中國具備。
每秒7.9公里天宮一號，美女宇航員王亞平長達50分鐘不間斷太空授課，展示出中國軍事航天TDRSS（衞星跟蹤與數據中繼傳輸）系統的強大能力。
50分鐘，飛船正好跨越半個多地球，相當於一枚洲際導彈從中國發射到美國，而且全程控制。穩定無縫的數據傳輸，用太空課堂秀肌肉，符合中國低調展示獠牙的一貫風格。
能進行如此長時間、大容量、穩定的天地通信，主要依靠三顆天鏈中繼衞星來保障，這是一個航天強國的絕對標誌，也是中國軍事航天的重大進步，更是硬實力的展現和炫耀。這50分鐘一定給了美國人和日本人深刻印象和強烈威懾。
迄今為止，外太空在軌14顆TDRSS中繼衞星，其中美國6顆、俄羅斯2顆、歐盟2顆、日本1顆、中國3顆。由於至少需要3顆中繼衞星才能實現全球組網，所以目前能夠組成完整TDRSS衞星全球網絡的只有中國和美國。
中繼衞星對軍事航天的最實際效益，是可以組成實時衞星偵察系統。使用數字圖像的傳輸型偵察衞星，多處於二三百公里的低軌道，它不使用膠片，而是用CCD掃瞄成像型遙感器攝製場景圖像，並轉換成電信號，可經處於靜止軌道的數據中繼衞星傳輸，再由中繼衞星轉發至地面控制站，可實現不間斷的實時偵察，這對軍事戰略和戰術偵察具有重大意義，是能夠改變戰爭進程的武器裝備。
目前這種數字圖像傳輸型衞星地面分辨率已達到回收膠捲型衞星的分辨率。也就是説，據國外軍事觀察家分析，中國軍隊可以通過實時衞星偵察系統偵察遠離本土的熱點地區，譬如美國總統是否真的去某個山莊度假，這在以前是奢望。
在冷戰期間，美蘇兩個航天強國依靠其強大經濟實力、以及政治影響力，在全球多個國家建立了地面測控站，建造了大量測控船及飛機，但也無法實現對低軌航天器的無間斷測控。直至1983年，美國人開始將目光投向太空，他們發射了運行在靜止軌道上的數據中繼衞星。低軌航天器先將數據上傳至中繼衞星，中繼衞星再將數據傳回至地面，即一個"星-星-地"的通訊流程。中繼衞星運行36000公里高度的靜止軌道上，分佈均勻的3顆衞星即可以基本實現對200-1200公里高度航天器運行軌道的全覆蓋。相較地面、海上測控站點，數據中繼衞星具有覆蓋面積廣、實時性高、經濟性好等優點。
我國則分別在2008年和2011年發射了"天鏈一號"數據中繼衞星的01、02星，天鏈一號03星在2012年7月25日發射成功，由此建立第一代數據中繼衞星系統。
細心的讀者可以發現，在央視對神十發射的直播中，屏幕右上角有時會出現"天鏈"字眼，這是表示當時的視頻信號來自"天鏈一號"數據中繼衞星的轉發。而"濱海"、“南亞”、“喀什"和"遠望"等字眼則分別表示東非肯尼亞的馬林迪測控站、南亞巴基斯坦的卡拉奇測控站、中國新疆的喀什測控站和海上的遠望系列測控船。
數據中繼衞星是個好東西，但技術難度卻相當大，美國在60年代即成功發射靜止軌道通信衞星，但在約20年後才擁有數據中繼衞星。我國則直至2012年才建立自己的全球數據中繼衞星系統。
與普通通信衞星相比，數據中繼衞星需要克服的第一個技術難題是對航天器的捕獲和跟蹤。中繼衞星運行高度是36000公里，低軌航天器的高度僅為數百公里，距離非常遠；而視頻、高質量靜態圖像又需要高速數據傳輸，中繼衞星與低軌航天器之間需要採用增益高、波束極窄的Ku/Ka波段天線進行通訊。通訊距離遠、通訊波束窄，這就對跟蹤精度提出了極高要求，要達到0.06度。
中繼衞星為了與眾多中低軌道衞星通信，天線處於複雜的變速運動狀態，在轉動速度、加速度和角度上都沒有規律，天線的機械驅動機構不僅要精度高，而且要求在惡劣工作環境下長時間穩定運行，製造難度很大。同樣麻煩的還有天線與衞星的振動耦合問題，非線性結構的天線不規律的運動和振動，對衞星本體姿態控制也有很複雜的影響，對衞星控制也提出了很大的挑戰。而天線製造本身也是一個難題，高數據傳輸速率要求高增益天線，通俗地説，中繼衞星的拋物面通信天線尺寸要儘可能的大。同時，Ku/Ka波段波長小，對天線拋物面精度要求也非常高。數米直徑的拋物面天線整體形面誤差要低於0.1毫米，並且要在外太空高温差條件下長期保持這樣的精度，其難度可想而知。
所以，數據中繼衞星可以稱得上是當今技術含量最高的通訊衞星，是軍事航天象牙塔上的王冠。我國在2012年完成第一代"天鏈一號"數據中繼衞星體系的建設，2013年進行"太空授課”，實則是對自己航天測控實力的一次展示，是對中國懷有敵對和遏制慾望國家的一次軍事威懾。
天鏈一號的作用並不僅限於為神舟、天宮等飛船和空間站服務，它還可以為中低軌道的各類民用遙感衞星、軍用偵察衞星提供測控、數據中繼服務，對國民經濟、國防建設均有巨大的促進作用。
最重要一點，中國是熱愛和平的國家，中國人民是提倡和諧的民族。目前高速發展的航天事業，例如中繼互聯星座，高分普查星座，北斗定位星座，船舶監測星座，紅外遙感星座，這些組網星座，都是為了和平民用，跟軍事毫無關係。