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阿波罗登月直播2小时，天宫课堂才60分钟，真不如当年美国登月？

2021年12月9日15: 40，翟志刚、王亚平、叶广福的“天宫课堂”为全球年轻人带来了一场精彩的“高端”科普。在60分钟的课堂上，宇航员们介绍了空间站的工作和生活场景，演示了微重力环境下的细胞学实验、人体运动和液体表面张力(纸花翻转)

这是一堂完美的课。如果当天没有时间看直播，那就回头看看，这对科普教育意义重大！在这个完美的演讲背后，一些朋友发出了不和谐的声音。50多年前，阿波罗登月直播2小时，天宫教室只有60分钟。有什么好吹嘘的？课堂直播的技术真的不如阿波罗时代吗？

00-1010阿波罗11号登月的问题一直是两个极端。讽刺的是，当年的技术都无法实现阿波罗登月，更别说直播了！当然，也有对阿波罗技术的神化。经常有人声称阿波罗登月已经有半个多世纪了，中国人还无法登陆，还不如美国50年前的技术。

阿波罗11号登月直播是如何实现的？

我们不吹牛也不夸赞，可以对阿波罗登月的电视直播能否实现做一个真实的分析。这个问题有几个关键问题，一个是摄像头，另一个是月球表面的信号是如何接收回地球，然后通过电视广播的。

阿波罗11号的登月舱使用了两个摄像头，一个位于登月舱内部，另一个是登月舱下降台上的折叠平台，上面装有西屋电气制造的SSTV摄像头，镜头正对着舷梯，所以我们可以捕捉到阿姆斯特朗踏上登月舱上表面的瞬间。

西屋公司的SSTV摄像机是一个带有1/2英寸感光元件的二次电子导电摄像管，功率为6.5瓦，质量为3.25千克，可以提供两种分辨率的信号(10 fps时200线，0.625 fps时500线)。现在看起来很可怕，但在当时，这种表现已经很好了。

我之前并没有计划在月球表面直播，但当时美国宇航局负责公共信息发布的内部部门认为这是对人类极其重要的事情，没有直播将是不可想象的，所以我尽力推广(因为相机会增加登月舱的重量，即使是现在，飞船上的每一克都会被仔细计算)。

带宽够吗？月球上的信号能被地球接收到吗？

登月舱通信链路(下行)带宽为2MHz，语音通信占1.25MHz，测控信号占1.024MHz，用于“直播”的信号只有700KHz。这个带宽好像什么都做不了，真的可以吗？

西屋公司的SSTV摄像机的帧率为10帧/秒，逐行扫描，320条扫描线，分辨率为200线，信号带宽为500千赫，在要求的700千赫带宽内，这似乎已经足够了。

阿波罗飞船采用S波段，登月舱下行频率约2.2GHz，地月平均距离38.4万公里。那么什么是信号衰减呢？

Ls=32.45 20lg磅(f)20磅(d)

其中f是以MHz为单位的信号频率，d是以公里为单位的传输距离。

计算结果约为211dB，登月舱高增益天线为20dB，接收世界的澳大利亚地面站孔径为64米，其增益为59dB，登月舱发射功率为20W(43dBm)，发射接收后功率为43 20 59-211=-89dBm，64米天线的信号接收阈值为-157dBm，完全没有问题，最小值为25 DBM。

澳大利亚巴夏礼64天线

月直径三米的高增益天线

因此，从摄像头到天线性能，完全有可能实现直播。当然，你也会好奇。为什么月球照片和纪录片那么清晰，直播那么模糊，是怎么来的？事实上，月球表面的视频和照片都是手持相机和16毫米胶片相机拍摄的，后来的纪录片都是用宇航员带来的设备拍摄的。

烧毁的不幸的彩色照相机

油管上有一个完整的3小时版本的月球表面实况视频记录，其中一些片段添加了后来从登月舱中带出来的彩色摄像机。这台相机运气不好，工作了43分钟就被烧毁了。这是因为宇航员不小心把镜头对准了太阳，强烈的阳光瞬间让CCD没用了。

除了胶片和照相机，带到月球表面的照相机和照相机已经被丢弃在月球表面。下一次，如果有人有空去月球，他们应该能被接走。月球表面没有风化。如果太阳和高温没有使它老化，它可能仍然工作！

阿波罗11号登月直播是怎么实现的？

看起来，了解阿波罗11号登月的直播并没有那么难。而且一场直播2个多小时，那一年没有卫星。天宫教室60分钟有什么好吹嘘的？真的是这样吗？

直播画面：阿姆斯特朗踏上月球上表面。

阿波罗直播和

天宫课堂，到底有多少区别？

阿波罗直播无需考虑中继！天宫课堂直播，你无法想象有多难！最简单的大概就一句话，因为阿波罗直播从理论上来看，就算从地平线视角30度开始直播，到月亮下山，至少可以直播8小时！

因为月球由于潮汐锁定，永远都是一面朝向地球，所以无需担心月球转过去跑掉，而在地面上的人只要能看到月球就能，它不一定是晚上，那么阿波罗登月当时，月球在天空中哪个位置呢？

此时就是登月那会，从澳大利亚的堪培拉附近看到的月球视角，月球刚从东方天空升起不久，宇航员们在舱内呆了好几个小时准备好才爬下来，不过这没关系，他们有一整个“月天”可以玩直播，因为要到21点40分月亮才会下山，整整10个小时，无需更换地面测控站，只要变换下天线角度即可。

那么天宫课堂呢？也是这么简单？

我们知道天宫空间站的轨道高度为379x385 km，倾角为41.5°，大约92.2分钟绕地球一圈，相关信息如下图：

授课时间总共60分钟，星下点的轨迹在地球上大约会走过多少距离呢？如果忽略地球自转影响的话大约会走过2.6万千米，假如以仰角15度为测控范围，那么400千米的高度时最大测控距离为2300千米左右。

这条2.6万千米的轨迹至少需要12个地面测控站才能完成，要么找一个跨度达半个多地球的大陆连续造地面站，要么就在海洋上以测控船的方式排开来持续接力，这个工程实在是太庞大了。

当年美国就是这样想的，早先NASA为了达到如此目的在全球建造了20个地面站，但也只能在90分钟的轨道内保持15分钟的测控，后来NASA建立了TDRS，也就是在静止轨道上布置中继卫星来完成100%测测控。

我国为了保证100%的近地轨道测控，也采用了类似的技术路线，只是我国起步比较晚，在2008年才开始建设，到2012年时发射了天链-3卫星保证了全球测控，天链系统后来保证了2013年的神舟十号王亚平太空授课，在全程50分钟内不中断，看得西方媒体目瞪口呆。

而在12月9日的直播中，画质有了很大的提升，这得益于天链带宽的改善，下行速率已经达到了1.2G，与5G速度差不多甚至还略好一些，天宫空间站内刷手机，发朋友圈易如反掌，高清直播当然不是问题，互动过程热烈且气氛良好，这就是天链技术。

不过在第一次直播时候纽约时报就以“王亚平天宫授课暴露出中国战略野心”为标题报道了第一次太空授课。天链卫星中继系统原理不难，在静止轨道上只要3颗卫星即可看到全球所有卫星，为它们提供中继服务，当然能为卫星制导同样也能为导弹制导，而这50分钟不间断直播，足以让导弹从发射直至击中目标，因此纽约时报以这样为标题大肆宣扬“中国威胁”。

同样12月9日的授课，纯科学科普教育，但在美联社的报道下几句话就扯到了高超音速导弹，称现在执行的太空计划正遭受非议！真是让人呵呵的非议！

美国DSP红外线侦察卫星

但这其实就是自欺欺人，美国的TDRS的潜在军事应用怎么就不吭一声？美国当年还有为了完成军事通信的西福特计划，在地球2000多千米的轨道上撒了数亿根铜针，一直到现在还在威胁卫星的运行，还有美苏太空竞赛时发射的大量侦察卫星，航天飞机（当年）对不配合目标的“捕捉”以及讳莫如深的X-37B等等。

你要不被喜欢，连呼吸都是错的，好在有我国无数功勋科学家的努力，现在已经和美国站在了同一个竞争的舞台上，我们就那么NB，你能拿我怎么办？

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