国际空间站将流媒体视频传输到互联网经历了什么?

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本文参加百家号#科学了不起#系列征文赛。

国际空间站将流媒体视频传输到互联网的媒介是什么?

国际空间站使用两种不同类型的通信链路,通过跟踪和数据中继卫星系统(TDRSS)将信号发送回地面。关键传播媒介物的遥测和音频采用S波段发送。非关键数据和音频通过Ku波段发送。Ku波段返回链路高达300兆比特/每秒,这大约比我上网的速度要快六倍。然而,这种返回链接必须将其带宽扩展到多个用户。在这300兆比特/每秒内是额外的传播媒介物的数据、所有的有效荷载数据、六个选定的摄像机视图和一部分分配到板载局域网。这其中包括“互联网”通信量。

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互联网通信量在一定程度上有误导人的成分。国际空间站没有直接的互联网连接。为了确保网络安全,互联网连接只是一个镜像的电脑在地面上。让我们通过一个例子来说明它是如何工作的。

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假设你是国际空间站的宇航员,你的笔记本电脑上有一个网站。你在屏幕上滚动光标,然后点击一个链接。实际发生的是,你的要求移动光标,点击一个链接正通过30000多公里空间的链接,把指令从笔记本电脑传送到机载服务器通讯系统,传到通信系统,再传到卫星上。继电器信号的另一个网站在30000多公里外的新墨西哥,随后继电器信号通过地面任务系统,最终通过更多的服务器和计算机是连接到互联网。

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在那台计算机上,光标滚动并点击链接,通过常规的商业互联网路径请求获取页面数据。页面数据填满了地面计算机的屏幕。这台计算机上的软件会捕获生成的图像,并将他们通过多个服务器传回到新墨西哥。新墨西哥州的发射场将数据传输到3万多公里外的跟踪与资料中继卫星(TDRS)上,然后将数据传输到国际空间站。然而,当返回链路达到300兆比特/每秒时,正向链路达到25兆比特/每秒。同样的,互联网数据只能获得其中的一部分带宽。一旦国际空间站通讯系统收到信号,它就会被重新格式化并发送到局域网上,然后发送到笔记本电脑上。

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这就是为什么国际空间站的互联网被说慢的原因。同时我应该提及的是,25/300兆比特/每秒链接是最新的改进。返回链路的峰值为50兆比特/每秒。

话虽如此,但是国际空间站不会通过视频直播。视频通过Ku波段从国际空间站发送到任务控制中心(MCC),音频通过S波段发送。在任务控制中心,视频和音频会被重新组合,然后发送到马里兰州,在那里它被流媒体传输到视频中心。

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相关知识

国际空间站(ISS)是一个近地轨道的空间站(可居住的人造卫星)。国际空间站计划是由五个太空机构参与其中的联合项目:美国国家航空航天局(NASA)、俄罗斯宇航局(Roscosmos)、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)、欧洲航天局(ESA)和加拿大标准协会(CSA)。国际空间站的所有权和使用权是由政府间的条约和协定所确定的。

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国际空间站是一个微重力和空间环境研究实验室,宇航员在这里进行生物学、人类生物学、物理学、天文学、气象学和其他领域的实验。国际空间站适用于月球和火星任务所需的航天器系统和设备的测试。国际空间站通过使用兹韦兹达(Zvezda)模块或来访航天器的发动机进行在推进操作,以维持国际空间站平衡在高度为400公里(250英里)的轨道上运行。国际空间站环绕地球一圈大约需要92分钟,并每天环绕地球飞行15.5圈。

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空间站由两部分组成,分别是由俄罗斯操作的俄罗斯轨道段(ROS),以及由许多国家共享的美国轨道段(USOS)。俄罗斯宇航局已经批准国际空间站继续运行到2024年,但在此前曾建议使用俄罗斯部分的元素来建造一个新的俄罗斯空间站,成为轨道领航集合和实验综合体空间站(OPSEK)。该空间站将于2018年12月建成,预计运行至2030年。

参考资料

1.维基百科全书

2.天文学名词

3. 小汀-quora

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