中国航天实力的战史风云比喻太空授课背后的强大实力

20日上午10时05分至55分，中国航天员王亚平在天宫一号上进行了我国首次太空授课。此次太空授课主要面向中小学生，讲授失重条件下的物体运动特点、以及液体表面张力作用等内容。或许有人会认为这没什么实际意义，或许还会有人认为这不过是激发青少年航天热情的太空秀。然而，这项看似简单的任务背后，却需要强大的航天测控能力支持，尤其是数据中继卫星的支持。

神舟天宫组合体运行在距离地面大约340公里的高度，属于近地轨道航天器，绕地球运行一圈的时间约为90分钟。受地球曲率影响，对于如此高处的飞行器来说，单个测控站对其测控、通讯范围很小。如果要保持不间断视频直播的话，最理想情况下至少需要10多个测控站，但现实中我国的地面测控体系缺乏这样的条件。

冷战期间，当时两大航天强国美国和苏联也遇到同样的问题，他们依靠经济实力和影响力，在全球建立了地面测控站，但无法实现无间断对低轨航天器的监控直至1983年美国人开始将目光投向静止轨道上的数据中继卫星，将低轨飞行器上传至中继卫星，再由中继卫星传回地面，即“星-星-地”的通讯流程。这极大提高了通信效率，并且具有广泛覆盖、高实时性、经济性好等优点。

中国则分别在2008年和2011年发射了“天链一号”数据中继卫星01、02星，并在2012年7月25日成功发射03星，从而建立起第一代数据中继卫星系统。在央视对神十发射直播时，有时屏幕右上角出现“天链”字眼，这表示视频信号来自“天链一号”数据中的转发。而其他如“滨海”、“南亚”、“喀什”和远望系列等字眼代表不同地区的地面测控站或船只。

三颗“天链一号”卫星即可覆盖全球，其成本低廉且运营费用也相应较低，可谓物美价廉。但技术难度却相当高，而美国则是在60年代成功发射静止通信衛象才拥有自己的数据中心衛象。我国则直到去年才完成自己数据中心衛象系统建设。

与普通通信衛象相比，“ 天链一号”的一个挑战是如何捕捉并跟踪远处飞行者的信号。一方面，它们必须精确追踪速度快、方向变化频繁的小型空间载荷；另一方面，它们必须能够高速传输高清图像以满足各种需求。这些要求使得设计和制造这些设备成为一种挑战，因为它们必须能够稳定工作并准确预知未来的路径，同时抗衡恶劣环境，如温度差异巨大的外部环境，以及非线性结构导致的问题，如振动耦合可能引起的问题。

总之，“ 天链一号”的存在不仅展示了一种先进技术，而且为我们的国家带来了巨大的科技成就，为未来更多太空探索提供坚实保障。