阿波羅登月直播2小時，天宮課堂才60分鐘，真不如當年美國登月？
2021年12月9日15點40分，翟志剛、王亞平與葉光富的“天宮課堂”為全球青少年帶來了一場精彩的“高端”科普，在持續60分鐘的課堂中，航天員們紹了空間站工作生活場景，演示了微重力環境下細胞學實驗、人體運動、液體表面張力（紙花轉）等神奇現象，并講解了實驗背後的科學原理。
相當完美的一堂課，如果當天沒有時間觀看直播也得回看一下，非常有科普教育意義！帶這個完美授課的背後，有朋友卻發出不太和諧的聲音，50多年前的阿波羅登月都直播了2小時，天宮課堂才60分鐘，有什麼好吹噓的？天宮課堂直播技術真比不上阿波羅時代？
阿波羅11号登月直播是怎麼實現的？關于阿波羅11登月的問題一直就是兩個極端，有諷刺以當年的技術根本就無法實現阿波羅登月的，要說直播就更不可能了！當然也有神化阿波羅當年技術的，經常有人聲稱阿波羅登月已經半個多世紀了，中國人還無法登陸，還不如美國50年前的技術。
阿波羅11号的登月直播是怎麼實現的？
我們不吹也不捧，就實實在在的分析下，關于阿波羅登月的電視直播究竟能不能實現。在這個問題中有幾個問題比較關鍵，一個是攝像機，另一個是從月面的信号回到地球接收然後通過電視廣播的是怎麼實現的。
阿波羅11号的登月艙用了兩台攝像機，一台是位于登月艙内，另一台位于登月艙下降級上的一個折疊式雲台，上面安裝着一台西屋電氣生産的SSTV攝像機，鏡頭正對着舷梯，因此能拍攝到阿姆斯特朗踏上月面的那一刻。
西屋電氣的SSTV攝像機是感光元件為1/2英寸的二次電子導電攝像管，功率6.5瓦，質量為3.25千克，能提供兩種解析度的信号（200線@10 fps，500線@0.625 fps）。現在看來真是慘不忍睹，但在當時這個性能已經是不錯了。
早先并沒有準備在月面直播，但當時NASA内部負責公共信息發布的部門認為這是人類一件極其重要的事情，如果沒有直播簡直無法想象，因此竭盡全力促成此事（因為攝像機會增加登月艙重量，即使到現在，飛船上的每一克都會被精打細算）。
帶寬夠嗎？月球上的信号地球能接收到嗎？
登月艙的通信鍊路（下行）帶寬為2MHz，語音通信占了1.25MHz，測控信号占了1.024MHz，用作“直播”的信号隻有700KHz，這個帶寬似乎啥都幹不了，那麼真的行？
西屋電氣的SSTV攝像機幀率為10幀/秒，逐行掃描，320行掃描線，解析度為200行，信号帶寬500KHz，在要求700KHz的帶寬中似乎還遊刃有餘。
阿波羅飛船用的是S波段，登月艙下行頻率約為2.2GHz，地月距離的平均值為38.4萬千米，那麼信号衰減是多少呢？
Ls=32.45+20lg(f)+20lg(d)
其中f為信号頻率，單位是MHz，d是傳輸距離，單位是千米
計算結果約為211dB，登月艙的高增益天線是20dB，澳大利亞地面站接收天下的口徑是64米，其增益是59dB，登月艙發射功率20W（43dBm），發射-接收後的功率為43+20+59-211=-89dBm，而64米天線的信号接收阈值為-157dBm，所以完全沒有問題，最小26米的天線也能完成任務。
澳大利亞Parkes 64米天線
月面三米直徑高增益天線
因此從攝像機到天線性能，完全是可以實現直播的，當然各位也會好奇，為什麼月面照片和紀錄片都很清晰，直播那麼模糊，又是怎麼來的？其實月面視頻與照片是手持式相機與16mm的膠片攝影機拍攝，後期的紀錄片都是用宇航員帶的設備拍攝下來制作而成。
燒了的那台倒黴彩色攝像機
月面視頻直播記錄在油管上有完整的3小時版本，其中有部分剪輯加入了後來帶出登月艙的帶出來的一個彩色攝像頭，這個攝像頭比較倒黴，工作了43分鐘後燒了，這是因為宇航員不小心把鏡頭對準了太陽，強烈的陽光瞬間讓CCD報廢。
另外除了膠卷與相機，帶到月面的攝影機和相機都被丢棄在了月面上，下次如果誰有空去月球，應該是可以撿回來的，月面沒有風化，如果陽光與高溫沒有讓其老化，興許還能用！
與阿波羅11号登月相比，天宮課堂直播究竟難在哪裡？上文說明白阿波羅11登月的直播，似乎沒那麼難嘛，而且一直播就是2個多小時，當年也沒有天鍊衛星，天宮課堂直播也就60分鐘有什麼好吹的？事情真的是這樣嗎？
直播畫面：阿姆斯特朗踏上月面
阿波羅直播與天宮課堂，到底有多少區别？
阿波羅直播無需考慮中繼！天宮課堂直播，你無法想象有多難！最簡單的大概就一句話，因為阿波羅直播從理論上來看，就算從地平線視角30度開始直播，到月亮下山，至少可以直播8小時！
因為月球由于潮汐鎖定，永遠都是一面朝向地球，所以無需擔心月球轉過去跑掉，而在地面上的人隻要能看到月球就能，它不一定是晚上，那麼阿波羅登月當時，月球在天空中哪個位置呢？
此時就是登月那會，從澳大利亞的堪培拉附近看到的月球視角，月球剛從東方天空升起不久，宇航員們在艙内呆了好幾個小時準備好才爬下來，不過這沒關系，他們有一整個“月天”可以玩直播，因為要到21點40分月亮才會下山，整整10個小時，無需更換地面測控站，隻要變換下天線角度即可。
那麼天宮課堂呢？也是這麼簡單？
我們知道天宮空間站的軌道高度為379x385 km，傾角為41.5°，大約92.2分鐘繞地球一圈，相關信息如下圖：
授課時間總共60分鐘，星下點的軌迹在地球上大約會走過多少距離呢？如果忽略地球自轉影響的話大約會走過2.6萬千米，假如以仰角15度為測控範圍，那麼400千米的高度時最大測控距離為2300千米左右。
這條2.6萬千米的軌迹至少需要12個地面測控站才能完成，要麼找一個跨度達半個多地球的大陸連續造地面站，要麼就在海洋上以測控船的方式排開來持續接力，這個工程實在是太龐大了。
當年美國就是這樣想的，早先NASA為了達到如此目的在全球建造了20個地面站，但也隻能在90分鐘的軌道内保持15分鐘的測控，後來NASA建立了TDRS，也就是在靜止軌道上布置中繼衛星來完成100%測測控。
我國為了保證100%的近地軌道測控，也采用了類似的技術路線，隻是我國起步比較晚，在2008年才開始建設，到2012年時發射了天鍊-3衛星保證了全球測控，天鍊系統後來保證了2013年的神舟十号王亞平太空授課，在全程50分鐘内不中斷，看得西方媒體目瞪口呆。
而在12月9日的直播中，畫質有了很大的提升，這得益于天鍊帶寬的改善，下行速率已經達到了1.2G，與5G速度差不多甚至還略好一些，天宮空間站内刷手機，發朋友圈易如反掌，高清直播當然不是問題，互動過程熱烈且氣氛良好，這就是天鍊技術。
不過在第一次直播時候紐約時報就以“王亞平天宮授課暴露出中國戰略野心”為标題報道了第一次太空授課。天鍊衛星中繼系統原理不難，在靜止軌道上隻要3顆衛星即可看到全球所有衛星，為它們提供中繼服務，當然能為衛星制導同樣也能為導彈制導，而這50分鐘不間斷直播，足以讓導彈從發射直至擊中目标，因此紐約時報以這樣為标題大肆宣揚“中國威脅”。
同樣12月9日的授課，純科學科普教育，但在美聯社的報道下幾句話就稱現在執行的太空計劃正遭受非議！真是讓人呵呵的非議！
美國DSP紅外線偵察衛星
但這其實就是自欺欺人，美國的TDRS的潛在軍事應用怎麼就不吭一聲？美國當年還有為了完成軍事通信的西福特計劃，在地球2000多千米的軌道上撒了數億根銅針，一直到現在還在威脅衛星的運行，還有美蘇太空競賽時發射的大量偵察衛星，航天飛機（當年）對不配合目标的“捕捉”以及諱莫如深的X-37B等等。
你要不被喜歡，連呼吸都是錯的，好在有我國無數功勳科學家的努力，現在已經和美國站在了同一個競争的舞台上，我們就那麼NB，你能拿我怎麼辦？
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