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卫星在太空中如何传递声音与图像?

(2007-11-15 16:57:36)
标签:

军事/谈兵

卫星

声音

图象

卫星在太空中如何传递声音与图像? 
陈宇  王涛/

引人关注的中国“嫦娥一号”绕月卫星目前已成功绕月飞行,开始了她的揽月之旅。届时,通过专用器械,人们将会欣赏到她在太空中咏唱的30首华语乐曲,领略到她传回的美妙无比的月球风光。据相关专家介绍,当“嫦娥一号”开始绕月飞行时,首先传回的是拟人化的声音:“我是嫦娥卫星,我来到月球……”那么,在距离地球近38万千米 的“嫦娥一号”,是如何将她的“动人歌喉”和“所见所感”传回地球的?

大家都知道,声音的传播离不开空气。在真空环境的太空中,没有空气作为声波传递的媒介,人们就只能看见嘴动而不能直接听到声音。这样,人和人的交流就必须借助特定的工具,比如宇航员之间以及与地球之间的对话就是借助话音传输系统来进行。这种天地之间的话音设备是通过一个无线电桥梁联系在一起:先是通过调制器将声音信息加载于无线电波之上,当电波通过空间传播到达收信端,电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流,随后通过解调器又将声音信息从电流变化中提取出来。这就实现了声音传递的目的。由于无线电的传播速度与光速一样,且不依靠任何介质就可进行传递,因而这种天地之间的传话也就是几百毫秒。

需要注意的是,这个传递信息的无线电波是要通过一定的波段来完成(这和日常中的收音机原理有些相似,在某一个频道上它的信号就最强烈),而且在传递中肯定会受到一定的干扰和衰减。这是因为在太空中几乎不存在特质的对流,也不存在热传导,但却充斥着大量的空间粒子辐射。强烈的空间粒子辐射干扰了航天器之间、航天器与地面测控设施之间的通信信号。同时,由于地月距离太远,信息数据在传播过程中衰减太大,同时也混入了各种杂质。从而对无线电信息的传递都有影响。为了解决这个问题,航天技术人员通过使用特定频段避开这种干扰,而且地面测控站要通过特定器材取掉杂质干扰信号,同时达到精确接收。目前科学家一般通过放大、变换,然后还原等技术来去掉杂质干扰信号。

与声音在太空中的传递相类似,卫星传递图像也是通过无线电来完成。当卫星测试空间环境或者探测月球的时候,相关图像被变成很多编码,就像日常中国中的照片扫描,扫描以后就有一个个像素点,将这些像素点进行数字编码,然后通过无线电波传送回来。地球接收端工作人员在接收编码后,再经过解码后把它变成图像,处理后导出即可。除过声音和图像外,“嫦娥一号”还要传回空间中的磁场和射线,以及其它的工作数据,也同样经过类似流程,最后再经过航天技术人员解码还原的过程来实现。

当然,在信号强烈衰减的情况下,要完成有效通信,达到声音和图像的有效传递,就涉及到卫星上的天线要对准地球,卫星上的放大器要有足够的功率,卫星地面接收站必须采用方向性极强直径足够大的天线来收集信号能量等问题。这都是需要注意的一些细节问题。

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