太空资讯科普小课堂｜什么是卫星仿真技术

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太空资讯科普小课堂｜什么是卫星仿真技术

小学生太空简短科普小知识有哪些?

王亚平在太空开课，在太空开课需要哪些黑科技的支持？

“中国太空第一课”王亚平有可能讲哪些知识？

一、太空资讯科普小课堂｜什么是卫星仿真技术

你听说过“卫星仿真技术”吗？要了解卫星仿真技术，首先要知道什么是卫星。我们通常说的卫星，确切地说，应该叫做人造卫星，也可以称为无人航天器。它主要用于完成通信、行星探测、电子侦察、GPS导航以及空间生产计划等航天任务。

为了保障卫星完成上述特定航天任务，它的可靠性和安全性就显得特别重要。要是卫星的软件或硬件存在设计缺陷，很有可能耗费大量的人力物力财力制造的卫星，就会出现故障，然后变成为宇宙垃圾。

所以，理论分析和计算是航天任务设计的基础，而仿真则是验证设计方案的主要途径。卫星制造商必须进行大量的极限测试，和复杂的环境模拟来验证卫星的设计是否可靠。通过计算机仿真技术对卫星进行仿真，不仅可以尽可能早地暴露设计中的问题，然后加以修正，最大限度节约成本；还可以帮助人们验证航天方案的可行性，对其能否实现总体目标、满足约束条件等进行评估。

卫星和一些地面设备的使用场景有很大的区别。比如汽车测试，我们可以在实际道路上试驾，但卫星很难在地面测试，主要因为重力和真空的模拟问题。有时候航天员会在游泳池中训练，模拟失重的环境，这时，泳池就是航天员的仿真环境。而卫星的仿真技术测试，也是要把卫星在轨的一些动力学环境、真空环境，在地面进行模拟并推演。所以，卫星仿真技术对于卫星发射来说，真的是太重要了！

小课堂讲师

任家栋：哈工大工学博士、高级工程师、银河航天姿轨控系统研发负责人，博士期间研究方向为卫星仿真技术故障诊断等，曾作为技术负责人主导国家多个重点型号的导航、制导与控制分系统的研制。

本文由太空星愿航天资讯编辑王栎哲综合整理。

一、小学生太空简短科普小知识有哪些?

小学生太空简短科普小知识有：

1、我们的太阳系的所有行星中，只有金星和水星是没有卫星的。在我们的太阳系中，一共有176颗已确认的卫星环绕着它们的主行星，而且有一些卫星比水星的个儿头还要大。

2、如果一颗恒星太靠近黑洞，会被黑洞撕裂。在20年的时间中，一支天文学家团队一直在观测银河中央一颗围绕黑洞运行的恒星。目前恒星距离黑洞的位置近的足以出现“引力红移”，也就是说随着黑洞的引力逐渐增强，该恒星的光线会失去能量。

3、太阳系中最热的行星是金星。很多人会觉得应该是水星，因为它距离太阳最近。但是金星的大气层中大量的气体造成了“温室效应”，导致金星表面的恒定温度高达462摄氏度。

4、太阳系有46亿岁了。准确的来讲，太阳系的岁数是45.71亿岁。科学家预测大约50亿年后，我们的太阳会扩张成一个红巨星。大约75亿年后，其扩大的表面就会吞噬掉地球。

5、土星较小的一颗卫星——土卫二反射了90%的太阳光。由于其表面被冰覆盖，因此很少能吸收阳光，基本上反射走了。土卫二的表面温度可以达到零下201摄氏度。

二、王亚平在太空开课，在太空开课需要哪些黑科技的支持？

在太空授课需要的黑科技有：天地通讯卫星、空间站、卫星监测技术。

1.天地通讯卫星

想要做到太空授课，最重要的是信息传输，我们已经在2013年就成功举办过一次太空授课，与本次太空授课的区别还是很明显的。本次太空授课我们设立了几个分会场，分会场可以做到与天宫主会场进行实时连线，进行有效沟通。能做到这么大的进步的原因是，我们发射了专门的天地通讯卫星进行网络信息流的交换与连接，之前的太空授课只需要做到单纯的数据传输即可，现在所需要的即时信息的交流，对信息处理和传输带宽的要求可谓是大大提高了，并且通过这颗天地传输卫星，已经可以做到在空间站进行WiFi连接，可以使用手机访问网络，实现宇航员与家人的实时交流。

2.空间站

实现太空授课的关键就是需要空间站的支持，前一次2013年的太空授课，那时我们使用的还是天宫一号试验空间站，体积还是比现在的小非常多，现在的天宫空间站核心舱已经全部就位，其大小，空间，体积以及能完成的实验是不可同日而语的，我们可以很明显的看到本次太空授课，整体环境已经有了非常大的改善，空间站布局非常合理，看上去科技感十足，这也充分说明了我国空间站的不断进步，预计在明年也会建成完全体，到时候可能是太空中唯一还在运转的空间站了。

3.卫星监测技术

卫星监测技术的核心就是对卫星能够进行实时的跟踪监控，这一技术的运用不仅仅是在太空授课上，还广泛运用于各种各样的武器装备中，比如对导弹实施中断拦截，这里就需要这一项技术。

三、“中国太空第一课”王亚平有可能讲哪些知识？

去年夏天，女航天员刘洋身穿蓝色运动服在天宫一号蹬“自行车”的场景犹在眼前。如今天宫迎来新一批航天员，用以锻炼下肢肌肉的太空“自行车”也将再次启用。不同的是，这次它还有一个新角色——女航天员王亚平“太空第一课”的教具。世界第一位在太空授课的美国女教师、前美国航天局宇航员芭芭拉·摩根，前日致信即将在“天宫”上授课的女航天员王亚平，提醒她记得遥望地球，并代表全球师生向她表达祝愿。

　　“自行车”将成讲课工具

　　锻炼身体，是航天员在太空的重要任务。去年神九航天员花10分钟将天宫里的一辆“自行车”组装好。一身蓝色“运动短打”的刘洋，在景海鹏和刘旺的帮助下率先体验了一番在太空骑“自行车”的滋味。而据央视消息，这辆太空“自行车”，即将成为神十女航天员王亚平太空第一课的教具。

　　相比地面上人们骑的自行车，这辆“自行车”要小巧得多，而且只能在原地运动，并不能骑着它绕天宫一号跑。骑车时为防止飘走，航天员还要通过束缚带把自己固定在车座上，也没有把手，他们骑车时需要一手扶墙。

　　航天员在失重环境下长期飞行将引起肌肉萎缩，自行车功量计就是用来锻炼下肢肌肉的，它由中国航天员科研训练中心自主研制。

　　在备受期待的中国太空第一课中，这辆“自行车”将以怎样的形式和地球上的学生见面？让我们拭目以待。

　　演示如何回收飘浮的水

　　在失重环境下，水不能倒进杯子里，航天员在太空怎么喝水呢？别急，有办法。原来航天员在太空中是用吸管喝水的，水装在袋子里，用饮水管就可以喝到水，管子还有开关，一次喝不完就得卡住，以免水跑出来。

　　一旦跑出来，这些水珠不会掉在地板上，而是飘浮在空气中，航天员不小心就会呛到，也会影响很多仪器设备的安全。而无论是喝水，还是做实验，抑或用水在太空洗澡，都难免会把水洒出来，那怎么才能把这些飘浮的水收拾干净？

　　航天员有自己的办法，能把这些跑冒滴漏的“水球”吸干净，具体怎么吸？答案也将在王亚平的太空课上揭晓。

　　太空授课或持续40分钟

　　通过媒体全程直播

　　据了解，此次授课将持续约40分钟。

　　中国载人航天工程新闻发言人武平表示，本次太空授课将在神十组合体运行期间择机进行，具体时间将综合考虑飞行任务安排、航天员作息情况和测控通信等保障条件最终确定。届时，将通过媒体全程直播这次活动。

　　神舟十号测控通信系统仍采用陆、海、天基测控网。与神舟九号任务相比，新增加了2012年7月发射入轨的天链一号03中继卫星。03星与01、02星共同构成中国太空数据“中转站”，进一步提升了神十任务测控通信覆盖率。

　　中继卫星享有“卫星的卫星”之誉，可为卫星、飞船等航天器提供数据中继和测控服务，极大地提高了各类卫星使用效率和应急能力，能使资源卫星、环境卫星等数据实时下传。中国以往的载人航天任务受带宽限制，航天员在太空中只能听到声音却无法看到地面高清画面。中继卫星建立“空空地”传输链路后，电子邮件、视频通话等天地之间沟通交流的方式也更加多样化。

　　王亚平在天宫一号内的太空授课，也将通过天链数据“中转站”传送，公众可以看到更稳定、更清晰的实时画面。