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通信工程师如何审视吴京的《流浪地球》
shaobaby
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发表于 2019-8-16 13:56:18  只看楼主 

作为一名通信汪,今天这篇文章想说的,是这部科幻电影里面的“通信知识”。

不知道大家注意到没有,整部电影里,竟然没有看到过基站!(也许是我漏看了,欢迎大家帮忙找找)

难道说,那个时代,因为地表的恶劣环境,已经彻底无法使用传统移动通信手段了?已经无法使用基站这样的蜂窝通信设备了?

冰封城市

细细想想,还真有这个可能。地面已经变成荒漠冰原,不适合人类居住。像如今这样的地面无缝覆盖,其实意义已经不大。

况且,即使天线能够支持,BBU设备部分,还有承载网部分,这些机柜机架,很难正常使用。光缆的布设和维护,设备的供电,也会存在很多问题。

基站不仅只有天线,还有很多设备

我估计,除了地球推进发动机所在的区域,其它区域都不太可能有移动通信基站。

推进发动机所在区域,还有周边的矿区,人员有密集活动,如果架设一定数量的基站和天线,还是可以方便工作人员进行通信的。

运输车

大家在电影里看到的大量的运输车,包括电影主角所驾驶的运输车,应该都配有车载通信装置,方便车内人员与外界进行联系。

那么问题来了,电影中,主角他们从北京到济宁,再到上海、杭州,一路几千公里,都经过了无人区。电影的一半剧情,发生在无人区。在这些无人区里面,是如何保证通信的呢?

主角车队经过无人区

在我们现在这个时代,如果没有有线传输(光纤或电缆),也没有移动通信基站,想要进行远距离通信,第一个想到的办法,就是卫星。

卫星通信

这里就诞生了我对整部电影最大的困惑——卫星在哪呢?

大家应该注意到,在电影的场景设置中,“领航员号”空间站是负责导航、预警和通信保障的。说白了,它算是一颗卫星。

“领航员号”空间站

但是,空间站是在地球的前面带路,地球在后面跟随。而中国所在的区域,是在有推进发动机这一面。也就是说,在地球背向空间站的那一面。

画个图,大家就看明白了。

如果是这样的话,空间站上,刘培强中校想要通过卫星通信的方式,和王磊上尉、刘启小鲜肉这拨人通信,是存在问题的。因为两者之间,是被地球遮挡住的。空间站不在王磊他们的视线范围内。

如果一定要进行通信,最有可能的方式,就是空间站和地球正面的卫星地面站先建立联系,然后地球地表通信中继节点,再进行逐一传递,将信息从地球正面传递到反面。

而这一段的长距离通信,如果没有光纤或电缆,又将靠什么呢?

想了想,应该有两种方式,一种是超长波通信,还有一种是微波接力。

超长波通信,波长在1万米至10万米之间,地波传输距离极远,传播稳定可靠,尤其是在磁暴、太阳黑子爆发、核爆炸等极端恶劣的环境下,仍然能使用。而且,它有很强的穿透能力,能够穿透海水和土壤。所以,一直以来,都作为潜艇水下通讯的主要手段。

冷战时期,美苏两国就建了很多的超长波通信站,用于和全球各地潜伏的核潜艇进行通信,是本方核力量的重要组成部分。我们国家也和老毛子合作,建设过超长波电台(当时还闹过分歧,有兴趣的同学可以百度一下这段历史)。

超长波通信有一个缺点,那就是发射天线非常庞大。大家如果看过之前的5G科普,应该记得我曾经说过,通信系统里,波长和天线的大小成正比。波长越大,天线越长。超长波,就意味着超大的天线。

超长波的天线有多大?看这里:

几百米高,这还只是一小部分

所以,超长波的建设成本很高,并不是一般的小国家能够玩得起的。考虑这部电影所处时期的特殊情况,估计地球联合政府应该会斥巨资建立很多这样的通信站。

超长波还有一些缺点,就是频带窄,容量小,不适合大数据量的传输。也就是说,语音和文字应该问题不大,如果是视频的话,可能有点够呛。

除了超长波之外,就是微波中继了。

这个之前也给大家介绍过,微波中继就是一个接一个的微波站,进行信号传递,将信息传递到目的地点。

微波中继

目前我们所处的年代,很多条件恶劣、地形复杂的地区,无法布放光缆,就是采用的这种方式。

微波天线

这个方式的难度应该不算大,主要问题应该也是集中在设备运行环境要求上,不知道是否能应对恶劣环境的考验。

除了超长波和微波中继,我突然还想到一个办法,那就是飞机中继。如果没有低轨道卫星,那么用飞机在天上做信号中继,其实也算是一个办法。电影里不是就有飞机在飞来飞去嘛,紧急情况下,就像预警机一样,保障通信,也不是不可能。

影片中的大飞机

总而言之,在电影所描述的环境中,保障通信确实不是一件容易的事。

但是,很显然,当时的通信人还是做到了。

通信不是万能的,没有通信是万万不能的。

设想一下,如果吴磊上尉带领的救援队无法和空间站联系,或者,他们无法和其它救援人员联系,那么,逃离木星的任务肯定是无法完成的。地球嘛,肯定也就GG(GAME OVER)了。

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shaobaby
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发表于 2019-8-19 09:07:43  只看楼主 


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原帖由 shaobaby 于 2019-8-16 13:56:18 发表
作为一名通信汪,今天这篇文章想说的,是这部科幻电影里面的“通信知识”。不知道大家注意到没有,整部电影里,竟然没有看到过基站!(也许是我漏看了,欢迎大家帮忙找找)难道说,那个时代,因为地表的恶劣环境 ...

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