“神舟”七号载人航天飞行任务已经圆满成功,但是掀起的航天热潮没有退温。通过电视观看完飞船发射、遨游太空、宇航员太空行走、返回舱着陆等全过程后,很多市民在激动、自豪的同时,心中或许会产生小小的疑问:火箭升空时的画面是怎样拍摄的?翟志刚行走太空时通过怎样方式将声音传回地球的?神七返回时的图像又是怎样传回的呢?
IT时报记者 钱立富
“第三只眼”拍火箭升空
不同于以往的神舟飞船发射,神七此次的发射时间是在晚上。神七箭身升空后慢慢消失在茫茫夜色中。正当人们担心火箭从视野中消失时,电视画面中又出现了火箭外部的情况。传送这一画面的,是加装在长征二号F型火箭上的“第三只眼”。
专家介绍说,发射神六的火箭安装了两只摄像头,在神六船箭分离时做了“现场直播”。这一次,除了继续在火箭外部、在整流罩里安装摄像头外,研制人员又在火箭的二级尾舱里加装了第三只摄像头。火箭上的“摄像头”正式名称为“图像实时测量系统”,提供火箭部分工作的实时画面,从而更加准确地观测和判断火箭状态,比遥测数据更直观。
“第三只眼”位于二级尾舱里,此处温度高,振动大,亮度强。研制人员对整个机身做了防热和抗振的保护,用抗高温的石英玻璃片做镜头,又装配了能够随亮度自动调整的滤光片,从而更好地拍摄尾舱里的火焰。而且火箭上的摄像头在零下40度到零上60度环境温度下都能正常工作,并且摄像头的拍摄范围可以达到无限远。
未来,火箭上还可能安装红外摄像头,这样能观测发动机的工作状况,并对环境进行测量。
“太空眼”直播太空行走
翟志刚首次实现了中国人在太空中的出舱行走,亿万观众则在电视机前实时观看了这幕极具意义的画面。那么太空行走的场景是如何拍摄的呢?
原来,神七推进舱和轨道舱外各安装了一个摄像机,专门用于拍摄航天员出舱活动过程。其中推进舱上的是主摄像机,轨道舱上的摄像机作为备份使用。航天员出舱后,则面向推进舱的摄像机挥手致意。
作为首次搭载到“神舟”飞船的全新载荷,其形态为长方体,重量比家用小摄像机还轻出许多。这两颗精巧的小“眼睛”不仅“明亮”,同时还能应对极端温度、真空、辐射、粒子等空间环境的干扰。航天员“太空行走”的画面要传到地球、传到国人眼中,离不开这两颗“眼睛”的率先探视。
飞船舱内也有一个固定摄像头,还有一个手持的摄像机,均可以实时地拍摄舱内舱外的情况并传回地面。拍摄的画面将分两路传回地面,舱外一路,舱内一路。在地面能够测控到的区域,地面的测控中心均能够实时看到太空中航天员的一举一动。如果飞船进入测控盲区,画面将存储起来,等飞船飞跃盲区后,存储的画面再自动发回地面。所以,航天员24小时的活动状态都能够看到。
CDMA传回“太空音”
“……向全国人民问好,向世界人民问好,请祖国放心……”,9月27日16时44分,翟志刚在太空中的问候声清晰的传到了地面。一些“有心人”在欢欣鼓掌的同时可能会发出疑问:航天员在身着航天服时是如何保持与舱内和地面的联系呢?其实这都归功于CDMA技术。
翟志刚身着的是我国研制的“飞天”舱外服,而刘伯明穿的则是从俄罗斯引进的“海鹰”舱外服。“飞天”是全新研制并首次投入使用,其中一大亮点当属该通讯系统所采用的CDMA制式,它与普通民众使用的CDMA手机通讯方式类似,只是频段不同。
事实上 ,由于太空复杂的空间环境,再加上出舱活动时一般都距宇宙飞船比较近,因此通信技术都面临着由于距离短而导致的短波信号发射、衰变失真等问题。据了解,一般的通信技术,包括“海鹰”航天服所采用的短波模拟技术在解决这个问题上并不是很完美。而这次采用的CDMA技术却很好地解决了这个问题,这说明CDMA已经具备了在特殊环境下保障通信的能力。
“千里眼”准确定位返回舱
无论神七的返回舱着陆在哪里,位于北京的指挥部都会迅速得到信号并进行判断,这都源于事先借助数字电视地面传输技术ADTB-T编织的一张“安全网”。
神五返回时,运用的是卫星和微波进行返回舱的图像传输,这两种方式前者移动效果差,不便于搜救机的救援飞行,后者传输效率低,不适于大数据量的视频传输,且灵活性和反应能力差,不能及时跟踪和搜救,是载人航天返回技术中的一个技术瓶颈。
在神六上天前,解放军总装备部通信局一直在试图寻求稳定可靠的移动传输技术,直到了解到上海交大自主研发的数字电视地面传输技术ADTB—T。这一系统能实现高速、移动、无线的图像传输,而且发射设备小型低功耗,可以安装在直升机上将拍摄到的画面实时传输到指挥所。这下,返回舱着陆时的图像传输可实现高速移动作业,搜救工作更加机动、准确,反应迅速。
而在神七返回舱着陆过程中,这一技术再次大显身手。通过机载视频采集系统,返回舱着陆情况及时传输到卫星通讯车,再通过卫星发送到北京的指挥中心,而指挥中心则可以通过清晰的信息及时作出判断,将搜救指令立刻发送到搜救现场。




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