Technische Interpretation | Wie wurde die erste Lektion des „Tiangong Classroom“ zur Erde übertragen?

Am 9. Dezember um 15:40 Uhr begann offiziell die erste Unterrichtsstunde des „Tiangong Classroom“ auf der Raumstation. Die Besatzungsmitglieder der Shenzhou 13, Zhai Zhigang, Wang Yaping und Ye Guangfu, demonstrierten Arbeits- und Lebensszenen auf der chinesischen Raumstation im Orbit, führten zytologische Experimente, Objektbewegungen, Flüssigkeitsoberflächenspannung und andere Phänomene in einer Mikrogravitationsumgebung vor und kommunizierten in Echtzeit mit Klassenzimmern am Boden. Wissen Sie, wie stabil und klar Bilder und Töne aus neun Tagen Entfernung zurückübertragen werden?

Umfassende Abdeckung des Mess- und Kontrollsystems, wodurch ein Weg für die Kommunikation zwischen Weltraum und Boden geschaffen wird

Der Reporter erfuhr von der China Electronics Technology Group, dass das von China Electronics Research entwickelte Kommunikationsmess- und -steuerungssystem zur Erzielung einer Verbindung und sofortigen Kommunikation zwischen Himmel und Erde eine breitbandige, effiziente und stabile Kommunikationsübertragungs-„Himmelsstraße“ zwischen Himmel und Erde geschaffen habe, um die Anforderungen an „ultralange Standby-Zeiten“ zu erfüllen.

Das Mess- und Steuerungssystem bietet eine umfassende Abdeckung und schafft eine Hochgeschwindigkeits-Luftverbindung für die Kommunikationsübertragung zwischen Boden und Erde. In den landgestützten Mess- und Kontrollstationen und Relaissatellitensystemen hat die China Electronics Technology Group Corporation ein Mess- und Kontrollkommunikationsnetzwerk aus verschiedenen Dimensionen gewoben, um eine 100-prozentige Abdeckung zu erreichen. Das einheitliche Mess- und Kontrollsystem, das über verschiedene Mess- und Kontrollstandorte verteilt ist, arbeitet in einem Netzwerk mit Relaissatelliten, die 36.000 Kilometer im Weltraum aufgestellt sind und so eine breitbandige, effiziente und zuverlässige Kommunikationsübertragungsroute zwischen Himmel und Erde schaffen und eine Bildübertragung zwischen Himmel und Erde ermöglichen.

Die vom China Electronics Research Institute hergestellte Bodenterminalstation Tianlian-1 ist eine wichtige Komponente des Datenrelais-Satellitensystems und der Schlüssel zur Gewährleistung der Informationsübertragung zwischen Boden und Erde. Um sich an die Anforderungen der Raumstationsmission anzupassen, hat die China Electronics Technology Group Corporation die Bodenterminalstation Tianlian-1 modernisiert und renoviert. Dabei wurden eine automatische Zuweisung von Verbindungsressourcen und eine automatische Fehlerbehandlung realisiert, wodurch die Zuverlässigkeit des Missionsbetriebs verbessert und die Zeit für die Missionsvorbereitung und Fehlerbehandlung verkürzt wurde.

Durch die gegenseitige Sicherung der Boden-Weltraum-Verbindungen kann sichergestellt werden, dass die Erde unabhängig von Änderungen der Flugbahn und Position des Raumfahrzeugs stabil Signale empfangen und die Durchführung der Weltraumlehre unterstützen kann.

Das Kommunikationssystem ist vollständig aktualisiert, um eine Echtzeit-Kommunikationsinteraktion zu ermöglichen

Satellitenkommunikationsgeräte dienen als „Hellhörigkeit“ und „Hellsehen“ zwischen Himmel und Erde. Es ist die Verwaltungs- und Kommandozentrale für Sprache und Bilder zwischen Himmel und Erde. Es ist für die Übermittlung wichtiger Daten wie Sprache, Bilder sowie Mess- und Steuerungsdaten von jedem Mess- und Steuerungsstandort an die Zentrale verantwortlich, um Befehlsentscheidungen zu unterstützen.

Um sich an die Anforderungen der bemannten Raumstation und der Shenzhou-Raumfahrzeugmissionen an Kommunikationssysteme anzupassen, hat CETC eine Reihe von festen Stationen, fahrzeugmontierten Stationen und tragbaren Stationen gebaut und die Hardware und Software der Satellitenkommunikationsausrüstung aktualisiert. In den neu gebauten und modernisierten Systemen werden unabhängig entwickelte und produzierte Hochleistungsverstärker und andere Geräte verwendet, und die Übertragungskapazität des Systems wird um das Fünf- bis Zehnfache erhöht. Die Übertragungskapazität der Satellitenkommunikation wird erheblich verbessert, sodass die Anforderungen an die langfristige Datenübertragung im Orbit bemannter Raumstationen erfüllt werden können.

Um klare Bilder auf dem Fernseher zu sehen, ist ein Ground Image Codec-Terminal zum Kodieren und Komprimieren von Audio und Video erforderlich. Die verschiedenen, von der China Electronics Technology Group Corporation neu entwickelten Terminals zur Bildkodierung und -dekodierung vom Boden zur Erde können sich an die Anforderungen der bemannten Raumstation an die Bildübertragung vom Boden zur Erde in mehreren Kabinen und Szenen anpassen, die Übertragung verschiedener Arten von Bildinformationen wie Bilder mit niedriger Geschwindigkeit, hochauflösende Bilder und Panoramabilder ermöglichen und eine Visualisierungsplattform für die Konnektivität zwischen Boden und Erde aufbauen.

Gleichzeitig basiert dieser Weltraum-Erde-Unterricht laut Yi Yusheng, dem Chefdesigner des Mess-, Steuerungs- und Kommunikationssubsystems des Raumstationssystems der Fünften Akademie der Chinesischen Raumfahrtwissenschafts- und Technologiegesellschaft, auf dem Tianlian-Relaissystem meines Landes, nutzt eine schnelle bidirektionale Audio- und Videoübertragung und wird in interaktiven Formen wie einem Weltraum-Erde-Dialog durchgeführt. In der Kabine werden mehrere hochauflösende Kameras verwendet, um hochauflösende Videos in Echtzeit über eine Hochgeschwindigkeits-Relaisverbindung zum Boden zu übertragen. Zwei hochauflösende Bilder vom Boden werden an das Kabinendisplay gesendet, wodurch eine bidirektionale Videoübertragung realisiert wird. Um sicherzustellen, dass die Vorlesungen reibungslos, zuverlässig und auf hohem Niveau durchgeführt werden, hat das Forschungs- und Entwicklungsteam mehrere umfassende gemeinsame Übungen zum Vorlesungsablauf und den Verfahren zur Zusammenarbeit zwischen Weltraum und Boden durchgeführt. Während des Unterrichts überwacht das Bodenpersonal den Status aller Geräte auf der Raumstation in Echtzeit und überwacht gleichzeitig den Status der Boden-Weltraum-Verbindung, um sicherzustellen, dass alle am Unterricht beteiligten Geräte ordnungsgemäß funktionieren. Dies erleichtert den Astronauten den Unterricht im Weltraum.

Erstmals kommt Szenenbeleuchtungstechnologie in einem großen bemannten Raumfahrzeug zum Einsatz

Nach Beginn des Weltraumunterrichts erschienen die Bilder der am Boden aufmerksam zuhörenden Schüler synchron im Kernmodul der Raumstation. Wang Yaping konnte jede Bewegung der Kinder auf einem großen LCD-Bildschirm deutlich sehen. Dieser große Bildschirm ist eines der wichtigsten Geräte im Instrumenten- und Beleuchtungssubsystem.

Bildquelle: @Xinhua News Agency

Li Wanling, Chefdesigner des Instrumenten- und Beleuchtungssubsystems des Raumstationssystems der Fünften Akademie, stellte vor, dass das Instrumenten- und Beleuchtungssubsystem eines der Subsysteme im Raumstationssystem sei, das am stärksten durch die Beteiligung von Astronauten gekennzeichnet sei. Es verfügt über eine Mensch-Computer-Interaktionsfunktion und kann Astronauten eine Interaktions- und Betriebsplattform für die Bedienung der Raumstation bieten. Gleichzeitig sorgt es für die Umgebungsbeleuchtung der Astronauten bei ihrer Arbeit, ihrem Leben, ihren Außenbordaktivitäten, Rendezvous- und Andockmanövern sowie anderen Aufgaben im Orbit. Viele der in den Anzeige-, manuellen Steuerungs- und Beleuchtungssubsystemen verwendeten Geräte und Technologien sind sehr neuartig, einzigartig und stellen die Spitze der entsprechenden technischen Felder dar. Der LCD-Bildschirm, der beim Unterrichten eine wichtige Rolle spielt, ist eine neue Generation verteilter digitaler Remote-Terminal-Geräte, die mehrere Funktionen wie grafische Bildanzeige, Streaming-Medien- und Videowiedergabe, Alarmsteuerung, Befehlsübermittlung, Textinteraktion zwischen Boden und Weltraum, Touch-Bedienung, Multibus-Kommunikation und Unterstützung für die dynamische Benutzerkonfiguration im Orbit integrieren. Als Instrument zur Mensch-Computer-Interaktion dient es als „Anzeige“ für die Astronauten, liefert den Astronauten Informationen über den Gesundheitszustand der Raumstation und gewährleistet kontinuierlich den Betrieb der Raumstation und die Sicherheit der Astronauten.

Schon zu Beginn der Planung und des Baus der Raumstation verfolgten die Designer der Fünften Akademie das menschenorientierte Designkonzept, stellten die Lebenserfahrung der Astronauten im Orbit immer in den Vordergrund und versuchten mit allen Mitteln, ihr Leben angenehmer und ihre Arbeit effizienter zu gestalten. Da die Raumstation während ihrer Umlaufbahn regelmäßig den Erdschatten durchquert, sind Beleuchtungsaspekte besonders wichtig. Die Arbeit, das Leben und die anderen Aktivitäten der Astronauten in der Raumstation können nicht von der Beleuchtungsausrüstung getrennt werden. Li Wanling stellte vor, dass das Beleuchtungssubsystem die Montage der Raumstation mit Innen- und Außenbeleuchtung unterstützen könne. Zu den wichtigsten Beleuchtungsprodukten zählen Szenenbeleuchtung, tragbare Beleuchtung und Flutlicht für den Außenbereich. Das Beleuchtungssubsystem der Raumstation ist das erste Mal, dass mein Land eine im Szenariomodus einstellbare Beleuchtungstechnologie in einem Raumfahrzeug anwendet. Zudem ist es das erste Mal auf der Welt, dass die Szenariobeleuchtungstechnologie im gesamten Bereich innerhalb eines großen bemannten Raumfahrzeugs eingesetzt wird.

Bei längerer Arbeit und im Leben im Orbit kann ein einziger Beleuchtungsmodus bei Astronauten leicht zu einer verringerten Arbeitseffizienz, Störungen der biologischen Uhr und Schlafstörungen führen. Szenariobeleuchtung kann viele der oben genannten Probleme durch steuerbare Anpassung von Farbtemperatur, Helligkeit und Beleuchtungsbereich lösen. Der Beleuchtungsbereich kann in Arbeitsbereich, Wohnbereich, Lesebereich, Wartungsbereich usw. unterteilt werden, um sicherzustellen, dass Astronauten Schreibtischlampen zum Arbeiten, Esszimmerlampen zum Essen, Nachtlichter zum Schlafen, Leselampen zum Lesen und Beleuchtungslampen zur Unterhaltung haben. Darüber hinaus verfügen Astronauten über spezielle Stirnlampen bei der Wartung der Ausrüstung sowie über eine Notbeleuchtung zur Flucht und Selbstrettung im Gefahrenfall. Beim Ein- und Ausschalten dieser Lampen können Sie nicht nur die Schaltertafel zur kabelgebundenen Steuerung verwenden, wie wir sie normalerweise zu Hause zum Ein- und Ausschalten der Lichter verwenden, sondern Sie können diese Lampen auch zusätzlich über WLAN auf tragbaren Mobilgeräten drahtlos steuern. Astronauten können die Lichter steuern und die Helligkeit, Farbtemperatur usw. über die Handy-App anpassen. Diese humanisierten Designs bieten Astronauten ein warmes und komfortables Zuhause zum Arbeiten und Leben im Orbit.

◎ Pang Dan, Wang Xuejiao, Science and Technology Daily-Reporter Fu Yifei

Quelle: Science and Technology Daily

Herausgeber: Zhang Qiqi

Rezension: Julie

Abschließende Rezension: Liu Haiying