¿Cómo lograron los tres astronautas la "comunicación entre el cielo y la tierra" durante sus conferencias? Establecimiento de una estación base de señales espaciales.
El Aula Tiangong se celebró dos veces. La primera vez fue el 9 de diciembre del año pasado y la más reciente fue el 23 de marzo de hace unos días. Durante este período, los pilotos explicaron varios pequeños experimentos de física. Las presentaciones y demostraciones fueron realmente fascinantes. Además, en la víspera de Año Nuevo también se transmitió en vivo la felicitación de Año Nuevo, que creo que todavía está fresca en la memoria de todos.
¿Sabías que cuando los astronautas estaban enseñando en la estación espacial Tiangong, la estación espacial no estaba directamente sobre nuestro territorio, sino que en ese momento sobrevolaba Sudamérica?
Aunque la altura orbital de la estación espacial es de unos 400 kilómetros, en comparación con la patria, equivale a que la estación espacial esté siempre por debajo del nivel del suelo. Las señales Wi-Fi se debilitarán a través de una pared, lo que significa que incluso si no se tienen en cuenta los factores atmosféricos, la obstrucción terrestre hará que la señal en la estación espacial se deteriore o incluso desaparezca.
Pero durante el proceso de enseñanza, no solo podemos ver la imagen de Sky Classroom, sino que también es muy clara y fluida. Es una comunicación casi en tiempo real y no sentimos ningún retraso. ¿Esto está hecho? ¿Paño de lana?
Para las comunicaciones terrestres, como las comunicaciones por teléfono móvil entre amigos y familiares, la información que enviamos entre nosotros es a través de ondas electromagnéticas. A través de la conversión entre varias señales, la información que queremos enviar o recibir se transfiere. un lugar a otro. Sin embargo, existe una limitación para dicha transmisión, es decir, la ubicación debe estar cubierta por una estación base de señal.
¿Cómo transmiten señales estas estaciones base entre ellas? Esto depende de la capa de emisión natural de la Tierra. Hay una gruesa ionosfera sobre la Tierra. La ionosfera se encuentra en el rango de 100 a 200 kilómetros sobre el suelo. Este rango puede reflejar ondas electromagnéticas en una banda determinada, entre las cuales el efecto de reflexión de la señal entre 3 y 30 MHz es el mejor.
Para las comunicaciones terrestres, la señal emitida por la estación base seguirá reflejándose entre la tierra y la ionosfera, de modo que la señal podrá transmitirse a un lugar lejano. Por lo tanto, siempre que el número de estaciones base sea lo suficientemente grande, las señales de comunicación terrestres pueden proporcionar una cobertura indiferenciada.
Pero es diferente en el cielo. La altura de la estación espacial es de unos 400 kilómetros. La señal que envía no puede atravesar la ionosfera y llegar a la superficie de la tierra. La señal de Tiangong será reflejada por el. ionosfera y rebota directamente al espacio desierto.
Incluso si usamos una señal de banda especial para que la señal de Tiangong pueda pasar directamente a través de la ionosfera, luego de que la señal llegue al suelo, se reflejará directamente y luego pasará a través de la ionosfera, y todavía no se rebotará a ningún espacio. Es simplemente imposible reflejarse varias veces entre la nube terrestre y la ionosfera como la señal de 3-30Mhz.
Por tanto, para conseguir la comunicación entre la estación espacial y la Tierra, debemos pensar en otros métodos. A partir de la idea de las estaciones base, a los científicos se les ocurrió la idea de una "estación base espacial", que consiste en construir algo en el espacio que pueda reflejar señales, y así nació el "satélite de retransmisión".
Un satélite georelay es un satélite geoestacionario. Este "estacionario" es relativo, lo que significa que su período orbital es exactamente el mismo que el período de rotación terrestre y gira con la tierra. La altitud orbital del satélite de retransmisión es de unos 36.000 kilómetros. Un satélite de retransmisión de este tipo permanece estacionario con respecto al suelo. Si lo podemos ver desde el suelo, comprobaremos que flota inmóvil en el aire.
Una vez que el satélite de retransmisión se lanza al cielo, equivale a una estación base espacial. La estación espacial emite una señal de onda especial, que es recibida directamente por el satélite de retransmisión y luego reflejada por el satélite de retransmisión. Esta señal pasa directamente a través de la atmósfera y llega a la estación base terrestre. De esta forma, no es necesario considerar el efecto de reflexión de la ionosfera.
Si desplegamos algunos satélites de retransmisión más, digamos tres, para asegurarnos de que estén en el mismo plano y el ángulo entre ellos sea de 120 grados, entonces podemos garantizar que: en cualquier momento, la estación espacial Hay al menos un satélite de retransmisión dentro del campo de visión.
Hay casi un vacío completo entre los tres satélites de retransmisión sin ninguna obstrucción. Por lo tanto, siempre que un satélite de retransmisión pueda ver la estación espacial, es equivalente a que los tres satélites de retransmisión vean la estación espacial.
De la misma manera, para una estación base receptora de señales terrestres, hay al menos un satélite de retransmisión en su campo de visión en todo momento, lo que significa que la estación base terrestre también puede mantener contacto con tres satélites de retransmisión. satélites en cualquier momento. Una vez que la señal se transmite a través del satélite de retransmisión, equivale a que la estación espacial pueda mantener comunicación con la Tierra en cualquier momento y en cualquier lugar.
Por supuesto, para garantizar la velocidad y la estabilidad de la transmisión de información, el número de satélites de retransmisión no debe ser sólo tres. En la actualidad, hay 7 satélites de retransmisión Tianlian en órbita en mi país, que pueden cubrir fácilmente toda la órbita, por lo que las comunicaciones entre la Tierra y la estación espacial pueden transmitirse instantáneamente.
Los siete satélites Tianlian son:
Satélite Tianlian-1 01 (2008-019A);
Satélite Tianlian-1 02 (2011-032A); /p>
Tianlian-1 03 estrella (2012-040A);
Tianlian-1 04 estrella (2016-072A);
Tianlian Tianlian-2 estrella 01 (2019); -017A);
Tianlian-2 Estrella 05 (2021-063A);
Tianlian-2 Estrella 02 (2021-124A);
Bajo este tipo de cobertura integral sin puntos ciegos, incluso en la situación más extrema, sólo se necesitan dos satélites de retransmisión para transmitir la señal desde la estación espacial a la Tierra.
Entonces algunas personas dirán, después de todo este problema, ¿será evidente el retraso? No hay que preocuparse por esto. Debes saber que la esencia de las ondas electromagnéticas es la luz y la velocidad de transmisión es también la velocidad de la luz. Puede viajar 300.000 kilómetros en un segundo.
Por lo tanto, todo el proceso de ondas electromagnéticas que viajan a través de la Tierra - satélite A - satélite B - estación espacial - satélite B - satélite A - tierra en realidad no toma ni un segundo. La razón por la que el retraso está en el segundo nivel es que este tiempo se desperdicia principalmente en la etapa de conversión de la señal. Si podemos mejorar aún más la eficiencia de conversión de la señal, el tiempo de retraso puede ser más corto.
Por lo tanto, nuestra capacidad de transmitir en vivo la Clase Tiangong depende del desarrollo de la ciencia y la tecnología. Es con estos satélites de retransmisión que podemos lograr un retraso de segundo nivel y una comunicación sin barreras con la Estación Espacial Tiangong.