一貫以先跑題開始，先問個問題，

人類這種生物最厲害的地方在哪里？

我覺得是對自我與外界的信息掌握能力，所以，信息是核心中的核心。

對內(nèi)，知道如何維持身體健康（飲食醫(yī)療）、維持世代傳承（文字文化）、維持人類社群（國家政體）；對外，知道宇宙天體運行、地球滄海桑田、能源循環(huán)轉(zhuǎn)換、生物自然選擇，我們用各種公式、定律、知識給儲存下來。

他們的共同本質(zhì)便是信息，但信息也有個重要的屬性：只有繼續(xù)傳遞才有意義。

航天的本質(zhì)也是為了開創(chuàng)并傳遞一些信息，促進我們在這個領域?qū)ψ约汉蛯ν獾闹R積累與傳播。歷史證明，航天技術(shù)獲得的信息對人類的影響是非常巨大的。

先舉個小例子，冷戰(zhàn)期間，美國派出了大量的U2高空偵察機對蘇聯(lián)和我國進行間諜活動，但到了航天時代，美國發(fā)了一種叫做Corona的衛(wèi)星。按照美國官方的說法，它的第一顆（1960）便采集到了過去近15年來所有對中國和蘇聯(lián)的U2等偵查項目獲取的情報綜合，于是，美國在12年內(nèi)后續(xù)發(fā)射了144顆這種衛(wèi)星.......

但它有個很大的缺點，收獲到的情報必須通過衛(wèi)星返回地球后，才能被獲取出來，它在天上看到的東西，地球上的情報機構(gòu)必須等到它回來后才知道一切。

因為天上缺乏有效的與地面實時數(shù)據(jù)傳遞傳輸能力。

后來大家想，能不能做一種衛(wèi)星，它的作用是幫助這些衛(wèi)星，把它們的數(shù)據(jù)中繼給地面呢？這樣信息傳遞的安全性、可靠性及效率都大大提高了。

這就是中繼衛(wèi)星，它是一種地球靜止軌道衛(wèi)星，距離地面約36000公里（地球半徑5倍多），可以為中、低軌道資源衛(wèi)星提供數(shù)據(jù)中繼服務，為航天器發(fā)射提供測控支持。可以簡單理解為固定在赤道上空的信號基站，讓比它飛的低的用戶（衛(wèi)星和航天器）與固定用戶（地面控制中心）能永遠保持實時通訊聯(lián)系。雖然一顆衛(wèi)星不可能完全覆蓋住地球（遮擋作用），但理論上三顆已經(jīng)足夠覆蓋整個地球的任意兩點實時通信了。中繼衛(wèi)星系統(tǒng)使航天測控通信技術(shù)發(fā)生了革命性的變化。

在此之前信號轉(zhuǎn)播/通訊衛(wèi)星已經(jīng)有了很多，比如大家看的各種衛(wèi)星頻道，用到的衛(wèi)星電話都來自他們，是定點對定點的轉(zhuǎn)播，但中繼衛(wèi)星的最大意義是可以實現(xiàn)衛(wèi)星與它之間的通訊，意義就不多說了吧。

中國版本的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)就是天鏈一號，按照中國自古以來的解釋思路，簡單來說天鏈就像太空中的烽火臺，周幽王為博美人一笑，烽火戲諸侯，利用的是烽火臺傳遞信息的能力----在那個年代意味著敵情存在。天鏈衛(wèi)星，就是太空時代的烽火臺，但它的意義要遠遠超過烽火臺，它最重要的作用便是把天上中國衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，無論它飛行在任何地點，以幾乎實時的速度傳遞給地面。換句話說，好比給其他衛(wèi)星和地面各裝了一部電話，使二者可以互相實時通話，它就相當于那個傳遞接受信號的基站。

在現(xiàn)代社會，信息傳遞速度的意義，毋庸置疑。天鏈一號中繼衛(wèi)星系統(tǒng)對中國航天的意義，也是巨大的。

2003年，中國第一位航天員楊利偉順利升空，期間他數(shù)次與地面控制站進行了“天地通話”。但這種通話都有著很嚴格的限制，必須在喀什測控站收到神舟五號信息后，利用極短的時間窗口，抓緊進行通訊。這是我模擬的楊利偉21個小時太空飛行時的地面軌跡（不少數(shù)據(jù)不足，只是大概模擬）

近地軌道的衛(wèi)星大約按照第一宇宙速度（7900m/s）繞地球飛行，繞地球一圈大概才90分鐘。從圖上可以看出，衛(wèi)星路過中國上空的時間一般就幾分鐘而已，國境內(nèi)的觀測站和通訊站有效保持通訊時間極限也就10分鐘。21個小時飛行時間內(nèi)，他繞地球飛行了14圈。

當時中國的對太空通訊能力除了幾艘派到外面的遠望測量船，就只能依賴位于本土的一些測控站（喀什、西安、青島等），所以要和楊利偉通信，就要利用每一次寶貴的飛躍中國大陸間隔，抓緊進行溝通。

當時他與曹剛川國防部長通話時間是10月15日17時26分，是飛行第六圈；

后來在10月15日19點58分，是飛行第八圈，他與家人進行了通話，這次家里人強壓著緊張眼里打轉(zhuǎn)著淚水的通話，只持續(xù)了4分50秒。

在這些時間外，楊利偉幾乎是沒有辦法和地面有任何聯(lián)系的，只能一個人蜷縮在狹小封閉的艙內(nèi)，等待下一個通信周期的到來，默默忍受著孤獨與恐懼。

這種情況慢慢發(fā)生了改變，到了2013年6月20日的神舟10號上，不但天地通信不再是障礙，更出現(xiàn)了女航天員王亞平給全國中小學生通過央視直播的方式，進行了長達51分鐘的太空授課。

而到了2016年11月的天宮二號+神舟十一號任務時，景海鵬與陳冬在空間實驗室里觀看《新聞聯(lián)播》的直播已經(jīng)成為了飛行33天來每天必做的“娛樂”活動（注意下圖右上角的logo）。

這一切的巨大變化就來自這個新的通訊手段：天鏈。它來自我國新建立的天鏈一號中繼衛(wèi)星通信系統(tǒng)。建立歷史如下：

天鏈一號01星：2008年4月25日發(fā)射
天鏈一號02星：2011年7月11日發(fā)射
天鏈一號03星：2012年7月25日發(fā)射

所以自2012年起，中國已經(jīng)擁有了一個覆蓋全球的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)，是世界三個擁有全球覆蓋能力的國家之一，另外是美國、俄羅斯。我做了一個圖，顯示它們?nèi)齻€的位置如下圖所示。

一顆停在非洲，一顆停在印度洋，一顆停在太平洋，能保證中低軌衛(wèi)星在從非洲到太平洋中部的大區(qū)間內(nèi)，至少有兩顆天鏈衛(wèi)星能實時轉(zhuǎn)發(fā)信號到中國大陸。其他區(qū)間也有一顆天鏈衛(wèi)星能傳遞。

天鏈一號01星的設計壽命是6年，但到現(xiàn)在已經(jīng)在超期服役狀態(tài)下繼續(xù)工作了兩年，所以這個2016年11月22日發(fā)射的天鏈一號04星理論上是用來替換它的，目前作用是在天鏈一號01星失效前起到對這個天鏈一號中繼網(wǎng)絡的備份作用。

所以你要說4號星的重大意義，對于整個天鏈系統(tǒng)還真沒啥特別的，就好比是你家燈泡感覺已經(jīng)過了正常工作時間了，雖然還在正常工作，但萬一你強迫癥擔心壞了咋辦，要不先買一個放在那里備份著？

大概就是這個意思。

中國航天的目標是星辰大海，天鏈一號只是個小目標，而天鏈一號的04星，只是做了點微小的貢獻。



算了，不能忍了，又要有對楊利偉的個人崇拜情緒泛濫，不壓抑你們，把他當年與家里人對話的4分50秒內(nèi)容貼出來吧：

地面中心：“這次和你通話的是你的家人?！?/p>

楊利偉：“明白”。

妻子（張玉梅）：“老公，你的感覺怎么樣？”

楊利偉：“感覺很好，這里景色非常美！”

妻子：“真為你自豪！我、爸爸媽媽和兒子都在這里看你。”

楊利偉：“謝謝你的支持和鼓勵。我一定會圓滿完成任務，請等待我的好消息！”

（地面掌聲打斷）

兒子（楊寧康）：“爸爸，祝你一切順利！”

楊利偉：“謝謝，好兒子?！?/p>

兒子：“爸爸，你吃飯了沒有？”

楊利偉：“吃過了，吃的是航天食品?！?/p>

兒子：“爸爸，你看到了什么？”

楊利偉：“這里的景色非常好，我看到了美麗的家?！?/p>

兒子：“你記航天日記了嗎？”

楊利偉：“記了?！?/p>

兒子：“記的什么？”

楊利偉：“我的工作和看到的都記下來了?！?/p>

兒子：“爸爸，天上感覺怎么樣？”

楊利偉（笑）：“感覺非常好，艙里的環(huán)境也非常好?！?/p>

兒子：“爸爸，再見”，兒子在指揮控制中心與爸爸愉快地道別。

楊利偉大聲說：“明天見！”

也就當年可憐，放到現(xiàn)在這年頭，通過天鏈技術(shù)，如果楊利偉愿意，在天上陪他兒子做作業(yè)然后給他兒子講故事到哄睡著都行。。。

作者：毛新愿（知乎ID：太空精釀）
鏈接：https://www.zhihu.com/question/52938359/answer/132742913
來源：知乎
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