天宮空間站裝Wi-Fi，背後是什麼黑科技？_風聞

2021年6月17日，神舟12號發射，中國正式進入嶄新的空間站時代。6月18日，三名入住的航天員，便立即開始在空間站裏安裝Wi-Fi設備。

====以下是不正經科普時刻====

“地球是人類的搖籃，但我們不可能永遠待在搖籃裏。”

這是航天先驅齊奧爾科夫斯基的一句名言，激勵了無數人對航天的想象。

但生活在100年前的他並沒有想到，時至今日，人類還是選擇優先待在搖籃裏，原因很簡單：這裏有Wi-Fi！

為什麼地球是最好的行星？（圖源：tenor）

馬斯洛把人的需求分成很多等級，根據最新的“研究成果”，Wi-Fi已經成為了人類最基本的需求。

Wi-Fi的重要性可見一斑，所以航天員也要第一時間安裝Wi-Fi。

====以下是正經科普時刻====

安裝Wi-Fi確實有非常大的必要性，畢竟它的傳輸速度能極大方便空間站裏的數據傳遞，對於航天員的工作、科研和生活都有極大的便利，也方便與地面的天地數據交互，意義很大，確實應該儘早安裝。

作為人類的基本需求，相信很多人對Wi-Fi的使用原理很熟悉了：它本身只是個傳遞工具，覆蓋較小的區域，為連接的設備快速傳遞數據。但Wi-Fi背後需要地面信號基站、光纖網絡、通信網絡和最近特別火爆的星鏈類低軌衞星星座等支持。

只靠一個Wi-Fi設備，就好比沒有主機的電腦顯示器，是沒有任何意義的。

所以天宮能安裝Wi-Fi，本質上是背後必須有方法把天地的信號通路給建好了，成為溝通天與地的烽火台。

天宮距離地球表面約400千米，每秒鐘飛行7700米，採用絕大部分用户使用的傳統基站、網線、光纖方式毫無疑問是不可能的。低軌衞星網絡也無法提供有效服務，因為大家飛得都很低，都在幾百千米高，不同軌道的話相對速度很快，幾乎沒法用。即便我們有很多地面基站，也有遠望航天測量船，但顯然不可能全球覆蓋。

只有一個辦法：把烽火台建的高一些。

這就需要涉及地球上一條最神奇的衞星軌道：地球靜止軌道。它位於地球赤道上空35786千米，在這個軌道上衞星繞地球運行一週的時間恰好與地球自轉完全相同，等於衞星覆蓋的用户在和它完全同步運動。所以用户看起來，會覺得衞星從來沒有動過，“靜止”了！

而且這衞星的軌道非常高，遠大於地球半徑（6378千米），對地球的覆蓋範圍也很大。僅需要在不同經度的赤道上空佈置3顆衞星，就能實現對地球全天候全天時的通信覆蓋。

此時，飛行高度僅400千米的天宮想用的話，顯然也沒有問題。

中國的這一套系統，就是天鏈。這個名字太浪漫太酷了，鏈接天地，是一套中繼衞星通信系統。

天鏈一號藝術效果圖（圖源：新華網）

天鏈一號的建立歷史如下：

天鏈一號01星：2008年4月25日發射

天鏈一號02星：2011年7月11日發射

天鏈一號03星：2012年7月25日發射

天鏈一號04星：2016年11月22日發射，參與組網並備份替換天鏈01星。

所以事實上我們自2012年起就能實現覆蓋全球的中繼衞星通信，從運營的能力和覆蓋範圍而言目前基本是中國和美國最強，能實現為低軌航天器全球無縫鏈接通信。我做了一個圖，顯示早期天鏈一號的三顆衞星分別在非洲、印度洋、太平洋上空，能保證系統覆蓋範圍。

2019年3月31日，我國發射了新一代天鏈二號01星。它在任務規劃、系統管理、業務運行上相比前一代系統取得了顯著進步，數據傳輸速率和多目標服務能力也有較大提升，將對提高中低軌衞星、載人航天器信息回傳時效性、在軌運行安全性和任務實施靈活性發揮更加重要作用。

一句話：大大加強了我國中繼衞星系統的通信水平。

天鏈發揮的作用早在此前的載人航天任務中就非常顯著了。

2003年，楊利偉進入太空時，必須依靠僅有的飛過中國上空時間抓緊與地面通信，無論是與國防部長的通話、還是與家人的通話，都必須抓住時間窗口，且只能持續5分鐘左右，

跟孩子見面，家人眼淚巴巴的，確實很擔心啊

但是到了天鏈之後，2013年6月20日的神舟10號上，王亞平給全國中小學生通過央視直播的方式，進行了長達51分鐘的太空授課，期間飛船圍繞地球飛了大半圈，超過20000千米！

而到了2016年11月的天宮二號+神舟十一號任務時，景海鵬與陳冬天天在任務的33天時間裏，天天可以看《新聞聯播》（注意下圖右上角的logo，天鏈！）。

不僅如此，天鏈的應用範圍也在逐漸增大，比如在我國最近幾次的火箭發射過程中，就已經可以通過天鏈衞星向火箭及航天器發出指令，航天測控的工作量和難度減了不少。

所以，最新的天宮空間站當然可以用越來越成熟、越來越強大的天鏈系統，可以想象，在天鏈的支持下，不僅航天員會有更方便的工作環境、豐富多彩的娛樂生活和家庭互動等，我們也有更多機會跟他們互動，科學家們也會獲得更大量、更及時的科研數據，大家都開心。

天鏈很香，但顯然，天鏈並不簡單，要不就不會世界範圍內只有兩三個玩家弄得出來了，這背後是航天人了不起的貢獻。