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点40分，翟志刚、王亚平与叶光富的“天宫课堂”为全球青少年带来了一场精彩的“高端”科普，在持续60分钟的课堂中，航天员们绍了空间站工作生活场景，演示了微重力环境下细胞学实验、人体运动、液体表面张力（纸花转）等神奇现象，并讲解了实验背后的科学原理。
相当完美的一堂课，如果当天没有时间观看直播也得回看一下，非常有科普教育意义！带这个完美授课的背后，有朋友却发出不太和谐的声音，50多年前的阿波罗登月都直播了2小时，天宫课堂才60分钟，有什么好吹嘘的？天宫课堂直播技术真比不上阿波罗时代？
阿波罗11号登月直播是怎么实现的？关于阿波罗11登月的问题一直就是两个极端，有讽刺以当年的技术根本就无法实现阿波罗登月的，要说直播就更不可能了！当然也有神化阿波罗当年技术的，经常有人声称阿波罗登月已经半个多世纪了，中国人还无法登陆，还不如美国50年前的技术。
阿波罗11号的登月直播是怎么实现的？
我们不吹也不捧，就实实在在的分析下，关于阿波罗登月的电视直播究竟能不能实现。在这个问题中有几个问题比较关键，一个是摄像机，另一个是从月面的信号回到地球接收然后通过电视广播的是怎么实现的。
阿波罗11号的登月舱用了两台摄像机，一台是位于登月舱内，另一台位于登月舱下降级上的一个折叠式云台，上面安装着一台西屋电气生产的SSTV摄像机，镜头正对着舷梯，因此能拍摄到阿姆斯特朗踏上月面的那一刻。
西屋电气的SSTV摄像机是感光元件为1/2英寸的二次电子导电摄像管，功率6.5瓦，质量为3.25千克，能提供两种解析度的信号（200线@10 fps，500线@0.625 fps）。现在看来真是惨不忍睹，但在当时这个性能已经是不错了。
早先并没有准备在月面直播，但当时NASA内部负责公共信息发布的部门认为这是人类一件极其重要的事情，如果没有直播简直无法想象，因此竭尽全力促成此事（因为摄像机会增加登月舱重量，即使到现在，飞船上的每一克都会被精打细算）。
带宽够吗？月球上的信号地球能接收到吗？
登月舱的通信链路（下行）带宽为2MHz，语音通信占了1.25MHz，测控信号占了1.024MHz，用作“直播”的信号只有700KHz，这个带宽似乎啥都干不了，那么真的行？
西屋电气的SSTV摄像机帧率为10帧/秒，逐行扫描，320行扫描线，解析度为200行，信号带宽500KHz，在要求700KHz的带宽中似乎还游刃有余。
阿波罗飞船用的是S波段，登月舱下行频率约为2.2GHz，地月距离的平均值为38.4万千米，那么信号衰减是多少呢？
Ls=32.45+20lg(f)+20lg(d)
其中f为信号频率，单位是MHz，d是传输距离，单位是千米
计算结果约为211dB，登月舱的高增益天线是20dB，澳大利亚地面站接收天下的口径是64米，其增益是59dB，登月舱发射功率20W（43dBm），发射-接收后的功率为43+20+59-211=-89dBm，而64米天线的信号接收阈值为-157dBm，所以完全没有问题，最小26米的天线也能完成任务。
澳大利亚Parkes 64米天线
月面三米直径高增益天线
因此从摄像机到天线性能，完全是可以实现直播的，当然各位也会好奇，为什么月面照片和纪录片都很清晰，直播那么模糊，又是怎么来的？其实月面视频与照片是手持式相机与16mm的胶片摄影机拍摄，后期的纪录片都是用宇航员带的设备拍摄下来制作而成。
烧了的那台倒霉彩色摄像机
月面视频直播记录在油管上有完整的3小时版本，其中有部分剪辑加入了后来带出登月舱的带出来的一个彩色摄像头，这个摄像头比较倒霉，工作了43分钟后烧了，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报废。
另外除了胶卷与相机，带到月面的摄影机和相机都被丢弃在了月面上，下次如果谁有空去月球，应该是可以捡回来的，月面没有风化，如果阳光与高温没有让其老化，兴许还能用！
与阿波罗11号登月相比，天宫课堂直播究竟难在哪里？上文说明白阿波罗11登月的直播，似乎没那么难嘛，而且一直播就是2个多小时，当年也没有天链卫星，天宫课堂直播也就60分钟有什么好吹的？事情真的是这样吗？
直播画面：阿姆斯特朗踏上月面
阿波罗直播与天宫课堂，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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