时隔8年，中国的航天员再次在太空为我们进行直播授课，众所周知，空间站每90分钟绕地球一圈，当它绕到地球背面时，空间站授课直播为何依旧不断线？太空直播授课究竟有哪些技术难点？
在太空授课听起来简单，但是很少有国家能独立做到。先来看看它的过往：
时间回到1986年，美国一位名叫麦考利夫的女教师被选中，参与挑战者号航天飞机“教师在太空”的计划，然而不幸的是，“挑战者号”航天飞机起飞73秒后解体，七名成员全部遇难。太空授课计划也自此沉寂。直到2007年，芭芭拉摩根乘坐奋进号航天飞机进入太空，成为世界上第一个在太空教学的教师，弥补了21年前的遗憾。
2013年，中国神舟十号载人飞船航天员王亚平，在天宫一号空间站上，进行了我国的首次太空授课。航天员在五十一分钟的时间里，做了4个实验，展示了失重环境下物体运动的特性以及物体表面张力特性等物理现象。而此次授课便是直播进行。自此，中国成为继美国之后第二个完成太空授课的国家。
在2013年神舟10号能够实现流畅的与地面视频通信之前，2012年的神舟9号实现了首次与地面的双向视频可视通话，然而再往前，便只能音频通话。
为什么说长时间的太空授课不是一个随便就能完成的任务？
通常情况下，我们会想，空间站在天上，太空授课不就是直接通过卫星传送视频信号，不就是简单的把基站搬到天上吗？又有何难度？其实并不是想象的这么简单。
中国的天宫号空间站距离地面约400公里，它并不是静止的，而是以7.68千米/秒的速度在太空移动，仅需90分钟就能绕地球一圈！宇航员每天能看到16次太阳升起。
这意味着，空间站在中国上空待不了多久就会滑过，然后会绕到地球的另一面，一旦如此，信号就会消失。
有人说可以通过在地面架设测控站的方法来传输信号，然而，地面单个测控站对航天器的测控及通讯范围很小，如果要实现长时间的可持续的天地通话，就需要在全球其他国家均匀建设大型测控站，理论上需要布设100多个站点均匀分布在地球表面。这种规模的工程，无论美国还是俄罗斯，在经济和政治上都难以做到。
如果采用海上大型航天测控船，难度也大，因为它只适合临时部署，造价昂贵，运行费用也非常高，而且容易受海况和气象条件影响。
在2013年之前，中国便依靠陆地测控站和海上测控船支持飞船与地面的通信，然而覆盖范围有限，飞船与地面的通信有严格的时间窗口限制。2003年，杨利伟身处太空时，每次与地面的通信只能持续约5分钟左右。
受到地球球形形状的影响，测控点只有架设的更高，探测的范围才更大。地面测控站和测控船都难以达到通信的要求，于是我们把目光放眼到太空。
为了实现稳定可持续的太空通信，中国十几年来陆续做了下面的事情：
一方面，努力增设海外测控站，另一方面，以当时最新研制的东方红三号卫星平台为基础展开中继卫星的研制。
2008年4月，天链一号01星在西昌卫星发射中心成功发射,它使神舟七号飞船的测控覆盖率从18%大幅提高到50%。
2011年，天链一号02星发射。
2012年，天链一号03星发射，至此中国实现了3星在轨的组网工作，它们构成了中国第一代中继卫星系统。
此后，又分别发射了天链一号04星及05星，以及第二代中继卫星天链二号01星，除了替换寿命到期的中继卫星，同时，也大大提升了中继卫星系统的传输效率和服务能力。
由于天链卫星运行在36000公里高度的静止轨道上，这意味着一方面，这一轨道的卫星的公转周期和地球的自转周期相同，卫星和地面相对静止。另一方面，大多数航天器高度分布在100-400km，它们将处于天链中继卫星的眼皮之下。三颗卫星均匀分布在全球后，便可以基本实现对中低轨航天器运行轨道的全覆盖。三颗卫星共同构成了中国太空数据的“中转站”，航天器即使在地球的另一面，也可以将信号传输到另一个卫星上，然后与地面保持联络。这样，太空授课不断线便成为可能，也有人说，这意味中国已经拥有对洲际导弹进行全程的调整和监控的能力，这里不做详聊。
随着2016年后，中国天宫二号的设备不断被发射进太空，中国新一代的空间站又增加了天地互联网通信系统，让航天员在天上也能通过WiFi热点接入网络。
太空授课除了要应对信号传输的挑战，另外两方面的挑战在这里也值得聊一聊：
1.带入太空的实验物品可谓要“克克计较”。根据中国科学院的数据，截至2020年，中国的商业航天发射报价为每千克5000至10000美元，约合每千克3.5万至7万人民币。虽然实验器材重量相比于火箭和飞船庞大的重量看起来不算什么，但实际上也要做精打细算，毕竟一般情况下，推进剂占据起飞质量的90%以上，而火箭能携带的有效载荷仅占火箭起飞质量的5%以下。
2.实验有着一定的风险。正如我们所看到的，空间站内部的设备基本上处于外露状态，而失重环境下，实验器材尤其液体器材很容易脱离掌控，轻则撞击设备，造成设备损坏，重则液体接触到内部的精密仪器部件，造成短路等后果。
所以，看似简单的太空授课其实考验着一个国家的技术实力，让我们为中国的航天从业者点赞和致敬，记得发在评论区！
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