火箭发射也关USB的事吗？

你发现了吗？我国神舟十三号发射期间，地面测控站在汇报监测状态时，多次提到“USB跟踪正常”。那么，这个“USB”与我们在电脑上使用的USB是不是一个东西呢？

实际上，这个“USB”与我们电脑上使用的USB完全没关系。我国神舟十三号上的“USB”是S波段统一系统，它的英文全称是unified S-band system，是航天器测控和天地数据传输系统的一个重要组成部分。

1．USB是干什么用的？

这要从第一次载人登月直播说起。1969年7月20日，美国阿波罗11号载着两名航天员在月球成功登陆，尼尔·奥尔登·阿姆斯特朗（Neil Alden Armstrong）代表全人类在月球上踩下了第一个脚印。这个画面是通过电视直播，让地球上的人同时看到的。从这以后，各国便兴起了太空探索的热潮。

其实在那之前，美国国家航空航天局（NASA）着手研发能将人类送上月球的火箭和飞船时，没有几个人相信能实现，因为那时连上过近地轨道的航天员都屈指可数，想要登月简直是痴心妄想！

无数质疑向NASA涌来，如果不能尽快证明自己，NASA就会面临被讨伐的危机。那怎么来证明自己能让航天员登上月球呢？自然就是将航天员在月球上行走的画面给直播出来。如果把这个画面播出来，自然就打消了人们的质疑。

在那时，NASA已经能够用无线电同飞船进行通信了，但代价很大。飞船要用到很多单独的天线来分别发射语音、遥测和跟踪信号，既复杂又笨重，还不那么可靠。在这种情况下，要再强行塞入一个视频画面的传输系统，简直是难上加难！

于是，NASA痛定思痛，干脆开发了一个全新的通信系统，一下子就把问题彻底解决了，这个通信系统就是S波段统一系统，简称“USB”。它可以将原本使用不同频率和不同天线来发射的信号调制结合在一起，成为一个单独的S波段信号，并且使用一个天线来发送信号，这样就方便了很多。等到了接收端，再来一次解调操作，就能把原始的遥测、指令、声音和视频信号等都给变出来，人们就可以通过电视屏幕看到航天员在月球上的真实画面了。

美国阿波罗11号当时就通过这个USB，先将信号发送到位于澳大利亚的追踪站，将画面解调出来，再转换成标准的广播电视信号，通过卫星发回美国休斯敦的控制中心，随后从这里向全世界进行了直播。

现在你明白了吧，这个“USB”可比我们电脑上用的USB厉害多了，它简直就是天地间数据通信的全效解决方案呀！

2．比USB更厉害的Ka频段高码率天基测控系统

当然，USB这么厉害的东西也不是完美无缺的，它也有一些缺点。由于S波段的宽度较窄，传输速度较低，所以没办法满足现代火箭和飞船数据回传的需求。当年美国的阿波罗11号，也是采用省流量的低频扫描来拍摄视频的，而且是对视频信号进行大幅压缩后才实现回传的，所以我们看到的画面并不清晰流畅。

为了解决这个难题，我国自行研究开发了Ka频段高码率天基测控系统。2020年12月，这个系统已经在长征八号遥一运载火箭发射过程中成功进行了试验，可以做到发射全程无盲区遥测覆盖，并直接将数据传输能力提升上百倍。与“USB”使用的S波段完全不同，Ka频段的频率更高，带宽更宽，装下的数据更多，并且速率更高，所以数据传输速度更快，每秒可达上百兆。各方面功能综合起来，如今我们在地面上就能看到航天员在太空活动的更加清晰、流畅的视频画面了。