导 读
通过天地通信链路和视频通话设备，神舟十二号的飞行人员已经能够实现空间站与地面的双向视频通话和收发电子邮件，并可借助视觉监视系统实现太空监测，还能通过手持终端实现类似智能家居的控制。
6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空，飞行乘组状态良好，发射取得圆满成功。
15时54分，神州十二号采用自主快速交会对接模式成功对接于天和核心舱前向端口，与此前已对接的天舟二号货运飞船一起构成三舱（船）组合体，整个交会对接过程历时约6．5小时。
这是我国载人航天工程立项实施以来的第19次飞行任务，也是继今年4月29日与5月29日，我国先后成功发射空间站天和核心舱和天舟二号货运飞船后，在空间站阶段的首次载人飞行任务。飞船入轨后，将按照预定程序，与天和核心舱进行自主快速交会对接。不仅如此，组合体飞行期间，航天员将进驻天和核心舱，完成为期3个月的在轨驻留。
对于载人航天而言，各类最前沿科技的应用理所应当。事实上，通过天地通信链路和视频通话设备，神舟十二号的飞行人员已经能够实现空间站与地面的双向视频通话和收发电子邮件，并可借助视觉监视系统实现太空监测，还能通过手持终端实现类似智能家居的控制。
通信系统：天地信息传输的“高速公路”
尽管目前的空地通讯已经相对发达，但对于航空领域而言，尤其是在空间站中，想要进行高水平的通信并不容易。在神州十二及空间站的太空探索中，中国电科网络通信研究院（54所）研制的遍布国内外的通信测控系统，将在神舟十二号发射段、交会对接段、组合体在轨运行段、返回舱着陆搜索救援段的全过程，发挥重要的通信和测控作用。
我们可以想象，载人飞船和货运飞船均在宇宙中高速飞行，神州十二号若想要与天舟二号进行交会，这就需要测控系统实时对飞船进行测控。在此次神州十二及空间站的任务中，统一测控系统通过对分布在酒泉、天津、青岛、厦门、渭南、智利等测控站点进行整合，这是因为任何一个地面站都不可能随时与飞船构成通信链路，之后通过遥测、外测，即可对天舟二号和神舟十二号进行远距离引导，从而精确控制他们进入对接轨道。
在地面测控站的“可视范围”下，空地通信优先采用地面设备。不过，测控系统则为天地之间提供了多条通信链路，有效支持天地之间的话音、图像传输等服务；不仅如此，各测控链路之间互为备份，中继星也站得高、看得远，覆盖范围广。
卫通站
此外，卫星通信系统也是天地信息传输的“高速公路”。 网络通信研究院研制的天链一号地面终端站是数据中继卫星系统的重要组成部分，是保证天地信息传输的关键。中继卫星数据传输容量大、传输速度高，真正保障了天地传输的实现。不仅如此，天链一号的地面终端站还采用了自主研制的全国产化平台监控系统，实现了链路资源的自动化分配及故障自动处置，提高了任务运行的可靠性，缩短了任务准备和故障处置时间。
同时，天地通监控中心系统还可以实现音、视频图像的双向传递，让航天员和地面人员进行实时图像交互。
总而言之天地通监控中心系统在天与地之间架起一座完整、清晰、流畅的宽带通信大桥；架设在太空36000千米的三颗中继卫星组网运行，通过地面测控站，在天与地之间打造了一条宽带、高效、可靠的通信传输天路。
硬核技术：辅助航天员实现目标
在神州十二号的既定任务中，航天员将开展机械臂操作、太空出舱等活动，而空间站的机械臂也是本次飞行任务的一大亮点。
核心舱的天和机械臂是一款七自由度机械臂，采用了“肩部3关节＋肘部1关节＋腕部3关节”的配置方案。全展开长度可达10．2米，其中，肩部与腕部的配置方案相同，各有一个末端执行器，用于对接舱体表面的适配器，因此具备舱体表面爬行功能。
在这次任务中，天和机械臂就将辅助航天员进行“太空漫步”，即支持航天员进行出舱活动。除了辅助出舱以外，天和机械臂还能承担包括舱外状态监视检查、负载搬运、舱外设备安装、悬停飞行器捕获及辅助对接等任务。
而之所以能够承担如此重任，也离不开天和机械臂专门配备的一套视觉监视系统。该系统通过在肩部、腕部、肘部各自配置1台视觉相机，其中，肩部与腕部视觉相机是舱外状态监视与舱表状态检查的主要设备，可用于检查空间碎片撞击、舱内气体泄露导致的失压问题。
同时，天和机械臂具备承载25吨级舱段实施转位对接的能力，将作为实验舱转位对接的备份手段。
除天和机械臂外，航天员随身携带的骨传导耳机也是保障行动的关键，其可帮助航天员在各个舱段都能顺利进行通话。
不仅如此，根据国际同行的经验，航天员在太空中有相当一部分工作是进行舱内组装和维修，也就是完成空间站的建造任务，以及保持空间站十几年的运行，有很多组装和维护维修工作需要航天员在太空中独立完成，其中有一些甚至需要出舱，在舱外完成。
仅在天和核心舱中，就有1243台设备，这些设备的很多组装工作都需要航天员手工完成。为了让航天员的维修和组装工作能够更加准确、高效，设计师们从标志、颜色、外形等方面对要维修组装的设备、线缆和插头采取了一些措施，确保航天员在太空操作时“不看错、不误操作”。
全屋智能家居：未来空间站的标配
在此前首飞成功的长征五号B运载火箭上，搭载着我国新一代载人飞船试验船，试验船完成了“时间触发以太网星载原型系统”试验任务。
据悉，此次完成试验的“时间触发以太网星载原型系统”，简单说就是科研人员在飞船上搭建了一个高速局域网，将各个系统联通了起来。试验过程中，该系统完成了时钟同步、多源数据采样、高清图像传输等功能验证，实现了系统间数据的高速传输；这是我国首次开展该技术的空间试验，标志着我国在该领域具有了核心技术能力。与当前主流局域网速率相比，该系统性能提升了1000倍。
事实上，空间站核心舱已经实现WiFi覆盖。通过“时间触发以太网星载原型系统”，航天员可以在空间站里也形成类似智能家居的智能航天器信息体系。例如，航天员人手配备了一台手持终端，可以根据个人需求通过APP调节舱内照明，睡眠模式、工作模式、运动模式，甚至仅仅通过光线改变即可调解情绪，从而避免由于长时间处于单调环境中所带来的不适。
不仅如此，设计人员还在地面配备了一个和天空中一模一样的空间站，以确保在遇到突发情况时，地面人员能够根据模拟空间站的实际情况，给太空中的航天员提供强有力的地面支持。
写在最后
空间站是人类探索浩瀚宇宙深空的唯一前哨所。目前，全球仅有中国空间站和美国及俄罗斯主导的国际空间站。不过，美国、俄罗斯已经先后开始退出该领域。随着未来国际空间站的退役，届时中国空间站可能成为太空中唯一的空间站。而随着各类新技术在空间站的不断应用，我国这一“太空之家”或也将发挥出越来越大的价值。
参考资料：
1．空间站里刷抖音？神舟十二号航天员科技生活揭秘 享全屋智能家居，老杨娱乐社
2．神舟十二号成功发射，54所精准测控领路“太空之约”，河北新闻网
3．神舟十二号进入太空创造五个历史首次！宇航员将在中国自己的空间站生活3个月，量子
