航天专家告诉你“天地授课”如何实现 2021年12月9日15时40分

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2021年12月9日15时40分，神舟十三号乘组航天员王亚平在翟志刚、叶光富的辅助下，于中国空间站进行了天地互动太空授课。当稳定的画面和清晰的声音从太空传来后，不少中小学生通过参加直播授课地面课堂，或者在线观看，体验了这堂奇妙而生动的“太空一课” 。
如何确保跨越天地的“天宫课堂”成功实现？为助力太空授课顺利进行，空间站有哪些分系统会发挥作用？让我们听听航天专家怎么说……
据航天科技集团五院空间站系统测控与通信分系统主任设计师易予生介绍，此次“天地授课”基于天链中继系统，采用高速双向音视频传输，以天地对话等互动形式开展。舱内采用多台高清摄像机，通过中继高速链路将高清视频实时传送至地面，地面的情况则由地面上行两路高清图像送至舱内显示器，从而实现天地间双向视频传输。 “为确保‘天地授课’能够顺利进行，研制团队此前对授课过程与天地协同程序进行了多次全流程协同演练。授课过程中，地面工作人员会实时监视空间站上各设备和天地链路的状态，确保参与授课的所有设备正常工作。 ”易予生说。
在空间站系统中，仪表与照明分系统是最具有航天员参与特点的分系统之一。它具备人机交互功能，既可以为航天员在空间站的操作提供交互平台，也可以为航天员在轨期间的工作、生活、出舱活动、交会对接等任务提供环境照明。

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“天地授课”开始后，地面上的学生们认真听讲的画面实时同步出现在空间站核心舱内的太空教室里。通过一个大的液晶显示屏，航天员老师们能够清楚地看到孩子们的一举一动。别小看这块液晶显示屏，它可是仪表与照明分系统的重要设备之一，集图形图像显示、流媒体及视频播放、报警驱动、指令发送、天地文本交互、触摸操作、多总线通讯等功能为一体，属于新一代分布式数字化远程终端设备。 “作为人机交互仪表，它还可以为航天员提供空间站的‘健康状态’ ，从而为空间站的平稳运行和航天员的安全保驾护航。 ”航天科技集团五院空间站系统仪表与照明分系统主任设计师李皖玲补充道。
早在设计、建造空间站之初，设计师们就秉持“以人为本”的理念，始终将航天员的在轨体验放在首位，想尽一切办法让航天员在太空的生活更加便利，工作更加高效。
空间站在轨飞行时会周期性经过地球阴影区，因此照明就显得尤为重要。航天员在空间站的工作、生活均离不开照明设备，照明子系统可以为空间站组合体提供舱内、舱外照明支持，相应的照明产品主要有情景照明、便携照明和舱外泛光照明等。 “空间站照明子系统是我国首次在空间飞行器上应用情景模式可调照明技术，也是世界上首次在大型载人航天器内全范围应用情景照明技术。 ”李皖玲表示。
航天员长期在轨工作和生活，单一的照明模式容易造成航天员工作效率降低、生物钟紊乱以及睡眠障碍等，而情景照明可以通过对色温、亮度、照明区域的可控调节，解决上述诸多问题。据悉，空间站的照明区域可分为工作区、生活区、阅读区、维修区等，确保航天员工作有台灯、吃饭有餐灯、睡眠有夜灯、读书有阅读灯、娱乐有照明灯。此外，进行设备维修时，航天员还有专用头灯；一旦发生危险，还有用于逃生、自救的应急照明。 “开关这些灯具，除了像我们平时在家里一样使用开关板有线控制外，还增加了手持移动设备Wi-Fi无线控制功能，航天员通过手机APP就可以控制开关灯、调节亮度、色温等。 ”李皖玲介绍。