《中国经济周刊》记者 贾璇
飞天梦永不失重 ， 科学梦张力无限 。 时隔八年 ， 太空授课 ， 再次开讲 。
12月9日 ， “感觉良好”的神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课 ， 被网友称为“最贵网课” ， 这也是我国第二次将三尺讲台放置在遥远的太空之中 。
本次太空授课活动采取天地互动方式进行 ， 在中国科技馆设置地面主课堂 ， 在广西南宁、四川汶川、香港、澳门设置地面分课堂 。 3名航天员在轨介绍展示了中国空间站工作生活场景 ， 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 ， 与地面课堂进行实时交流 。
太空授课不仅拉近了民众和航天的距离 ， 更在广大青少年心中种下“科技强国”的种子 。 同时 ， 一系列演示实验、天地互动 ， 更向世界展示了中国航天的软实力 。
5颗星保障太空授课“信号满格”
此次太空授课的信号保障主要应用到天面卫星和地面各测控站的测控资源 。
据北京空间信息传输中心总工程师单长盛介绍 ， 一颗卫星在最理想的情况下 ， 对空间站的覆盖约为50分钟 。 此次的太空授课由中继的天链一号03星和天链二号01星进行接力保障 。
和2013年第一次太空授课相比 ， 在8年的时间里 ， 我国中继卫星系统发生了很大变化 ， 太空资源更加丰富 ， 卫星能力也得到了长足发展 。 “2013年 ， 我们当时天上只有3颗星 ， 都是一代星 ， 现在我们天上有5颗星 ， 其中不乏二代星 。 ” 单长盛说 。
据介绍 ， 二代星比一代星相比 ， 在传输速率等能力上更高 。 太空授课等需要长弧段、强信号支持的重要活动 ， 也因此开展的更加从容 。
此外 ， 本次的天链系统经过改造 ， 传输速率相对以往设计的指标来看 ， 已经翻了一倍 。 可以说 ， 现在一颗星的效率相当于当时两颗星的 。
中继星服务的一个重要特点是单一目标、单一用户 ， 如果需要两颗星接力传递信号时 ， 空间站天线就要从一颗星转移到另一颗星上 ， 整个转移过程需要“分钟级”的时间 ， 为确保太空授课顺利实施 ， 地面人员详细计算中继星的轨位和目标的姿态以及终端的位置 ， 来确保拥有更长的弧段 ， 顺利完成任务 。
太空图像：从VCD到DVD ， 再到1080P高清
【时隔八年！太空授课图像画质：从VCD到DVD，再到1080P高清】此次太空授课中 ， 图像拍摄、话音处理、数据整合、高速通信和传输等技术保障 ， 显得尤为重要 。
据中国航天科技集团第八研究院电子所介绍 ， 空间站舱内摄像机种类繁多 ， 有用于舱内环境监视的广角定向摄像机 ， 有用于细节监视的变焦云台摄像机 ， 也有用于直播授课的便携无线手持摄像机 。 机位众多、视角各异、远近兼顾 ， 保证了全过程画质的细腻和流畅 。
同时 ， 摄像机的安装固定也很有“讲究” 。 摄像机是基于太空应用环境专门开发的 ， 相机镜头、供电电源、处理电路等都从元器件原材料选用、冗余容错设计、可靠性验证及考核等方面开展了加固研究 ， 保证了产品既可以适应运载火箭上升段的力学环境又可以适应长期在轨的复杂热环境和离子辐射环境 。
“随着我们宇航图像技术和数传技术的发展 ， 在通信带宽约束条件下的能够达到1080P的高清水平 。 ”据舱内摄像机负责人叶盛介绍 ， 从早期载人飞船分辨率352*288 VCD的水平 ， 到天宫空间实验室阶段分辨率752*576的DVD的水平 ， 再到现在1080P的高清水平 ， 每一步都展现着中国航天在图像领域的发展历程和技术实力 。
天地通话时延在1秒内
看过太空授课的网友都表示 ， 感觉不到天地通话的延迟 ， 清晰度也很高 。 这种效果的核心支持来自空间站话音处理器 。
话音处理器可实现空间站舱内、舱间、天地、出舱以及和神舟飞船间音频通话 ， 天地间实时通话的时延在1s以内 。
据介绍 ， 空间站话音处理器实现了三个首创：首次通过数字混音实现各个通话终端之间互相通话；首次实现对航天器内部的各个通话终端进行实时维护与管理；首次通过参数上注等方式对各种音频参数进行动态调整 。
该设备融合了低码速率高质量话音压缩编解码、双向高保真音乐编码技术 ， 在保证话音不失真的前提下 ， 音频压缩码速率相对于天宫一号提升了4倍 ， 压缩方式从神舟十一号的1种扩展到现在的5种；容量上实现了30路话音数据实时处理 ， 是神舟十一号的2倍 。
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