技術通訳 | 「天宮教室」の最初の授業はどうやって地球に伝えられたのでしょうか？

12月9日15時40分、宇宙ステーションで「天宮教室」の初回授業が正式に始まりました。神舟13号の乗組員である翟志剛、王亜平、葉光富は、軌道上の中国宇宙ステーションの仕事と生活の場面を実演し、微小重力環境での細胞学的実験、物体の移動、液体の表面張力などの現象を実演し、地上の教室とリアルタイムで通信した。 9日離れた場所から、いかにして安定して鮮明な画像と音声が送信されるかご存知ですか?

計測・制御システムを包括的にカバーし、宇宙・地上通信伝送路を確立

記者が中国電子科技集団から得た情報によると、天と地の相互接続と即時通信を実現するために、中国電子研究が開発した通信測定制御システムは、天と地の間に広帯域で効率的かつ安定した通信伝送「空の道」を創り出し、「超長時間待機」の要件を満たしたという。

計測・制御システムは包括的なカバレッジを提供し、地上対地球通信伝送用の高速スカイウェイを確立します。中国電子科技集団公司は、陸上の計測制御ステーションと中継衛星システムにおいて、さまざまな次元から計測制御通信ネットワークを構築し、100%のカバレッジを達成しました。さまざまな計測・制御拠点に広がる統合計測・制御システムは、宇宙空間36,000キロメートルに設置された中継衛星とのネットワークで動作し、天地間の広帯域で効率的かつ信頼性の高い通信伝送ルートを構築し、天地間の画像伝送を実現します。

中国電子研究院が製造した天聯1号地上端末局は、データ中継衛星システムの重要な構成要素であり、地上と地球間の情報伝送を確実にする鍵となる。中国電子科技集団公司は、宇宙ステーションミッションの要求に適応するために、天聯1号地上端末局のアップグレードと改修を行い、リンクリソースの自動割り当てと自動障害処理を実現し、ミッション運用の信頼性を向上させ、ミッション準備と障害処理の時間を短縮しました。

地上と宇宙のリンクの相互バックアップにより、宇宙船の飛行軌道や位置がどのように変化しても、地上は安定して信号を受信し、宇宙教育の完了をサポートできます。

通信システムは、リアルタイムの通信相互作用を容易にするために完全にアップグレードされています

衛星通信機器は、天と地の間の「透聴」や「透視」の役割を果たします。天と地の間の音声と映像の管理・指揮センターです。各計測制御現場から音声、画像、計測制御などの重要なデータをセンターに送信し、指令判断をサポートする役割を担います。

有人宇宙ステーションと神舟宇宙船の通信システムミッションの要件に適応するために、CETCは多数の固定局、車載局、ポータブル局を建設し、衛星通信設備のハードウェアとソフトウェアをアップグレードしました。新設・改修したシステムでは、独自に開発・製造した高出力増幅器などの機器を使用し、システムの伝送容量が5～10倍に増加します。衛星通信の伝送容量が大幅に向上し、有人宇宙ステーションの軌道上長期データ伝送の要件を満たすことができます。

テレビで鮮明な映像を見るためには、音声と映像をエンコードして圧縮する地上画像コーデック端末が必要です。中国電子科技集団公司が新たに開発した各種地上対地球画像符号化・復号化端末は、有人宇宙ステーションのマルチキャビン、マルチシーンの地上対地球画像伝送要件に適応し、低速画像、高解像度画像、パノラマ写真など、さまざまな画像情報の伝送を完了し、地上と地球の接続のための可視化プラットフォームを構築します。

一方、中国第五航空科学技術研究所宇宙ステーションシステム計測・制御・通信サブシステム主任設計者の易宇勝氏によると、今回の宇宙地球間教育はわが国の天聯中継システムを基盤とし、高速双方向音声・映像伝送を採用し、宇宙地球対話などのインタラクティブな形式で実施される。キャビン内には複数の高解像度カメラが設置されており、リレー高速リンクを介して高解像度のビデオをリアルタイムで地上に送信します。地上の2つの高精細映像をキャビンディスプレイに送信し、双方向の映像伝送を実現します。講義が高信頼性かつ高水準で円滑に実施されることを確実にするために、研究開発チームは講義プロセスと宇宙と地上の連携手順に関する全プロセス連携訓練を複数回実施しました。教育プロセス中、地上スタッフは宇宙ステーションの各機器の状態をリアルタイムで監視するとともに、地上と宇宙のリンクの状態を監視して、教育に関係するすべての機器が適切に動作していることを確認し、宇宙飛行士が宇宙でより簡単に教育できるように支援します。

大型有人宇宙船に初めて舞台照明技術が使用される

宇宙授業が始まると、地上で熱心に授業を聞いている生徒たちの映像が宇宙ステーションのコアモジュールに同期して映し出されました。王亜平さんは大きな液晶画面を通して子供たちの一挙手一投足をはっきりと見ることができた。この大型スクリーンは、計器および照明サブシステムにおける重要なデバイスの 1 つです。

画像出典：@Xinhua News Agency

第五研究院宇宙ステーションシステムの計器・照明サブシステムの主任設計者である李万玲氏は、計器・照明サブシステムは宇宙ステーションシステムの中で宇宙飛行士の参加が最も特徴的なサブシステムの1つであると紹介した。ヒューマン・コンピュータ・インタラクション機能を備えており、宇宙飛行士が宇宙ステーションを操作するためのインタラクションおよび操作プラットフォームを提供できます。同時に、宇宙飛行士の作業、生活、船外活動、ランデブーやドッキング、軌道上でのその他の作業のための環境照明も提供します。ディスプレイ、手動制御、照明サブシステムに使用されているデバイスやテクノロジーの多くは、非常に斬新かつユニークで、関連技術分野の最先端にあります。教育に重要な役割を果たす LCD 画面は、グラフィック画像の表示、ストリーミング メディアとビデオの再生、アラーム駆動、コマンド送信、地上と宇宙間のテキスト インタラクション、タッチ操作、マルチバス通信、軌道上でのユーザーによる動的構成のサポートなど、複数の機能を統合した新世代の分散型デジタル リモート ターミナル装置です。人間とコンピュータの相互作用装置として、宇宙飛行士の「ディ​​スプレイ」として、宇宙ステーションの健全性状態に関する情報を宇宙飛行士に提供し、宇宙ステーションの運用と宇宙飛行士の安全を継続的に保護します。

第五アカデミーの設計者は、宇宙ステーションの設計と建設が始まった当初から、人間中心の設計理念を堅持し、常に宇宙飛行士の軌道上での生活体験を最優先し、彼らの生活をより便利にし、仕事をより効率的にするためにあらゆる手段を講じてきました。宇宙ステーションは軌道上で定期的に地球の影を通過するため、照明の問題は特に重要です。宇宙飛行士の仕事、生活、宇宙ステーション内のその他の活動は、照明機器と切り離すことはできません。李万玲氏は、照明サブシステムが宇宙ステーションの組み立てに屋内と屋外の照明サポートを提供できることを紹介しました。主な照明製品には、シーン照明、ポータブル照明、屋外投光照明などがあります。宇宙ステーションの照明サブシステムは、我が国が宇宙船にシナリオモードの調整可能な照明技術を適用した初めての事例であり、また、大型有人宇宙船の内部全域にシナリオ照明技術が適用された世界初の事例でもあります。

軌道上での長期にわたる作業と生活の間、単一の照明モードにより、宇宙飛行士の作業効率が低下したり、体内時計が乱れたり、睡眠障害が生じたりすることが容易に考えられます。シナリオ照明は、色温度、明るさ、照明領域を制御可能に調整することで、上記の問題の多くを解決できます。照明エリアは作業エリア、リビングエリア、読書エリア、メンテナンスエリアなどに分けられ、宇宙飛行士が仕事用のデスクランプ、食事用のダイニングランプ、睡眠用の常夜灯、読書用の読書灯、娯楽用の照明ランプを利用できるようになります。さらに、宇宙飛行士は機器のメンテナンスを行う際に特別なヘッドランプを装備し、危険な場合に脱出や自力救助を行うための非常用照明も装備しています。これらのランプのオン/オフを切り替えるときは、自宅で通常照明をオン/オフするようにスイッチボードを使用して有線制御するだけでなく、ハンドヘルドモバイルデバイスで Wi-Fi ワイヤレス制御する機能も追加されています。宇宙飛行士は携帯電話のアプリを通じて照明を制御し、明るさや色温度などを調整することができます。これらの人間味あふれるデザインは、宇宙飛行士が軌道上で作業し生活するための暖かく快適な住まいを提供します。

◎パン・ダン、ワン・シュエジャオ、科技日報記者フー・イーフェイ

出典：科技日報

編集者：張其其

レビュー: ジュリー

最終レビュー：劉海英