大家都知道，地面不同地点的两人之间利用移动电话通信，需要手机以及覆盖一定区域的众多无线基站。移动电话通信与地面固定电话通信的区别在于前者不使用复杂的纵横交错的地面有线传输网络，而是采用无线电波传输信号，用户可以随时随地进行通话。
天地通话类似于移动电话通信，首先需要在地面和飞船配置天地通信设备，沟通无线天地通信信道（图1）。
 图1 天地通信信道示意图
目前我国载人航天工程天地通信采用S频段统一测控通信系统、天地超短波通信系统、短波通信设备和海事卫星中继系统。S频段统一测控通信系统具有双向数字话音通信、视频图像传输、测轨、遥控及遥测多种功能；天地超短波通信系统利用超短波无线电信道传递双向数字话音和航天员关键生理遥测参数；短波通信设备利用短波无线电信道传输半双工模拟话音或定向信息；海事卫星中继系统利用微波信道通过地球同步静止轨道卫星传输数字话音或遥测数据。这些设备中S频段统一测控通信系统为主用设备，其他设备作为辅助手段，保证地面与航天员间通话的稳定可靠。S频段通信和超短波通信的传输能力强，但通话范围限于地面站对飞船的可见区域；短波通信设备简单，利用经电离层反射的无线电波可进行超视距通信，通信范围可扩大到地面站可见范围之外；经海事卫星的通信，由于海事卫星在距离地面约36 000千米高度的地球同步静止轨道运行，通信覆盖区域可扩大到全球，但海事卫星信道传输数据速率低，传输能力有限。
由于受飞船体积和功耗的限制，通常飞船上安装的天地通信设备尺寸较小，发射功率不大。飞船上的通话终端有与航天服（舱内压力服）结合的头盔式通话组合和普通头戴式通话组合两种类型（图2）。由于飞船内噪声比较大，要求这些通话组合具有较强的抗噪声能力。在飞船返回舱航天员座椅附近以及飞船轨道舱内均安装有话音插座。话音插座设备与飞船上的天地通信设备的输入、输出端相连，终端与舱内压力服上的头盔式通话组合或普通头戴式通话组合相连。在载人航天飞行任务的待发段、上升段以及返回着陆段，航天员处于返回舱，穿着航天服，使用与舱内压力服结合的头盔式通话组合与地面通话。在飞船运行段，飞船正常飞行，航天员穿着工作服在返回舱和轨道舱内工作，使用普通头戴式通话组合与地面通话。
   图2 航天员配戴头盔式通话组合及普通头戴组合
为了和太空中的航天员通话，地面站也要配备相应的天地通信设备。为了保证通信质量，弥补飞船设备发射功率小、接收机灵敏度低的不足，地面站设备一般要采取提高发射机发射功率、使用高增益定向跟踪天线以及提高地面接收机灵敏度等措施。地面站经过卫星通信电路或地面光纤通信电路与北京航天飞行控制中心沟通通信电路，使航天员与指挥人员直接通话。多种天地通信系统相结合，连接着飞船和北京航天飞行控制中心，保证地面与航天员的天地通话就像我们在地面打电话一样自然、清晰。
来源：《中国载人航天科普丛书•碧空天琏》
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