对话测控通信系统副总设计师李国民:目尽天河远 联通天地间

本文转自：央视网

央视网消息：从神舟五号到神舟十五号，神舟飞船一次次将中国航天员成功送入太空，中华民族数千年来对璀璨星河的浪漫想象也一步步成为现实。

神舟飞船进入太空后，与地面的联系要依靠一张测控通信网。这张载人航天测控通信网就像是“风筝线”，一头连接航天器，一头连通地面，时刻保证着飞船与地面的顺畅通信。随着中国载人航天事业的发展，这张测控通信网对天地之间的通信保障能力也显著提升，不仅航天员的出舱和空间站活动清晰可见，还能“说来就来”一场生动的“太空授课”。今天的“两总话天宫”，我们就与测控通信系统副总设计师李国民，一同探访空间站“天地通信”的故事。

2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课在空间站正式开课。神舟十三号乘组要在轨演示微重力环境下细胞学实验、物体运动、液体表面张力等现象，并与地面课堂实时交流。这对于测控通信系统来说，是一项新的任务和挑战。

测控通信系统副总设计师 李国民：太空授课基本上要求连续40分钟，不能短于40分钟测控的一些相应的支持，特别是图像和发音，图像不能够中断，图像不能模糊，图像也不能卡顿，我们测控系统要求叫无瑕疵，要圆满完成这项任务。这么高的要求怎么去做？我们必须要出一个测控中心系统专门的保证方案，之后地面要进行演练，演练完了以后进行总结，哪个地方有问题要进行改进。我们是实况直播的，这是向全国人民展示空间站建设的一些详细成果的，所以实况直播对我们的压力也是非常大。

许多收看实时直播的观众惊喜地发现，在此次太空授课中，声音与画面不但没有丝毫卡顿，而且相较以往还更清晰了。传道授业“天上来”，这么长时间的天地“视频通话”又是怎样实现的呢？

测控通信系统副总设计师 李国民：我们建立了天地之间的高速传输通道，也就是天地一体化网络传输系统。

完成这场太空授课，需要空间站、天链中继卫星和地面站三者共同参与。距地面约4万公里处，由天链一号03星、04星，天链二号01星组成的天基测控网就像一个“太空基站”，将核心舱和地面站连接起来，建立起一条天地“高速公路”。

记者：自主创新修建天地“高速公路”过程，难不难？

测控通信系统副总设计师 李国民：难。从地面到中继星，再到空间站，时延抖动还是比较大，把地面技术直接照搬是不行的，图像肯定卡来卡去，甚至一下就卡在那个地方，话音肯定是噼里啪啦断，所以我们也采用了一些新的技术手段，叫做天地一体化的网络技术，增加了一些传输的防拥堵塞的相应技术，半满发送的技术，还有自适应流量控制这些技术，搭建相应的实验平台，反复进行一些相应试验，反复论证、反复迭代，才达到现在的相应成果。

测控通信系统主要承担着对火箭、航天器的飞行轨迹、姿态和工作状态的测量、监视与控制任务，提供与航天员进行视频和语音通信的通道，是航天器从起飞至寿命结束过程中天地联系的唯一手段。

测控通信系统副总设计师 李国民：我们是天地联系的唯一通道，没有测控系统，空间站现在整个状况都是“睁眼瞎”，什么都不知道。我可以举一个非常简单的例子，太空碎片、太空垃圾非常多，万一有一个要接近，这个时候需要规避，我（测控系统）断了，指令上不去，碎片规避不了，撞了，航天员的生命、空间站的平台各方面都会受到很大的影响。所以从这个角度上来讲，测控通信系统是航天器的“生命线”，也是航天员的“生命线”。

就是这条生命线，随时随地掌握飞船的数据，获取航天员的动态。2003年，杨利伟搭乘神舟五号飞船进入太空时，也曾数次进行天地通话，但每次都有着很严格的时间窗口限制。至今，李国民还历历在目。

测控通信系统副总设计师 李国民：第一次载人，我的测控网覆盖率只有不到30%，这种情况下能不担心吗？人命关天，哪个（测控）站出现问题，都可能对航天员的生命会造成危险。所以来讲心一直是悬着，一直到杨利伟落地，心才放下。

在这种背景下，我国“天链一号”中继卫星系统工程正式立项。2008年至2012年，我国先后发射天链一号01至03星，使我国成为世界上第二个拥有对中、低轨航天器全球覆盖能力的中继卫星系统的国家。2019年3月，天链二号01星成功发射，这是我国第二代地球同步轨道数据中继卫星的首发星。2021年，通过3颗中继卫星和核心舱的中继天线，天地测控覆盖率可达90%以上。现在，空间站三舱形成组合体后，测控覆盖率已经接近100%。如今，我国已经形成了陆、海、天基三位一体的测控网。

总台央视记者 刘洁：“陆基”指的是地面建站，跟踪弧段很短，主要是保证发射链和返回链的稳定测量，像我所在的东风测控站这样的地面站一共有11个。“海基”指的就是测量船，它可以对海洋区域进行机动测控。我们总共建造了从远望1号到远望7号一共7艘测量船，目前还有4艘在用。测量船队奔赴大西洋、印度洋、太平洋，多次参加载人航天任务。“天基”指的是中继卫星系统，这就等于把地面站搬到了赤道上，一个地方站可以看到半个地球，测控覆盖面相当大。从2008年发射第一颗中继卫星到现在，已经发射了8颗，至今除了一代中继第一颗卫星现在已经退役外，剩下的7颗都在用。在未来，中继卫星系统还将发挥更大的作用。

测控通信系统副总设计师 李国民：整个测控系统在国际上来讲是达到了先进水平，其中有个别上的单项，例如整个地面站现在可以做到整个没有人操作、无人值守。飞控中心的定轨能力，特别是短弧定轨能力，已达到国际领先水平。

就在空间站在轨建造期间，神舟飞船返回轨迹跨度范围发生了较大变化。在神舟十四号任务中，问天、梦天实验舱相继发射，并经历9种组合体构型、5次交会对接、3次分离撤离和2次转位任务，在轨飞行任务复杂程度成为历次任务之最，技术状态上的这些变化对测控通信系统也提出了更高的要求。

测控通信系统副总设计师 李国民：对测控系统都是第一次，梦天舱、问天舱都是13个小时交会对接，载人飞船和货运飞船都是采用6.5小时，每一种交会对接对测控系统提出的要求也都是不一样的，在空间站建设中就是宽波束的跟踪技术方案，顺利地、完美地完成了各种情况的交会对接。就今天（天舟五号）我们采用的是2个小时的快速交会对接，这是国际先进水平，这非常值得纪念的，因为货运飞船两小时快速交会对接，1小时57分31秒我们就完成了，在两个小时之内，这是世界上任何一个国家都没有，只有我们中国做到了。