作为当今世界唯一一座由一国单独承建的大型载人空间站，天宫空间站不仅是我国航天工业的集大成者，其在诸多领域更体现了人类载人航天科技的最高水准。
关键技术验证阶段呈一字形构型的天宫空间站
如此具有里程碑意义的战略工程也应当有与之匹配的宣传办法，最近很多人在追问，我们的天宫空间站能否实现类似国际空间站的直播地球？答案是，我们不仅可以做到，而且可以做的更好。
国际空间站直播画面
在天舟二号货运飞船、神舟十二号载人飞船先后与天和一号核心舱对接的直播活动中，我们不仅可以感受被誉为“太空穿针引线”的空间交会对接高难度载人航天科目，还能从核心舱舱外镜头中领略到地球这颗蓝色星球的壮美。
天和舱外定向摄像机拍摄神舟12号对接画面
天和一号核心舱舱内除具有太空独有的微重力环境外，与地球相比其实并无二致，因此舱内成像设备都是商用摄像机，有舱内定向摄像机、云台摄像机、手持摄像机三大类，确保全程掌握舱内工况。
天和气闸舱定向摄像机拍摄画面
舱外成像设备主要有“全景摄像机”与“定向摄像机”两大类，由于需要耐受空间辐照环境，以及高低温交变的恶劣工况，同时还要保持较高的成像清晰度，因而研制难度更高。
其中舱外全景摄像机的造型颇为独特，它在四个角度分别配置有独立镜头，可以实现360°环视成像，一个机位可以监视多个角度的运行情况。
天和舱外配置的全景摄像机
除此之外，在空间站外表面靠泊的天和机械臂也有手眼相机，它可以抵近舱外目标近距离观察成像。
天和核心舱的成像能力对比国际空间站显然是更胜一筹，有了完备的成像能力只是第一步，接下来还要将高清晰度的成像数据回传地球，这才是重中之重。
两天前，神舟十二号载人飞船航天员乘组在天宫空间站内与地面进行了“首次高级别天地通话”，回顾以往历次高级别天地通话，神舟五号只能话音传输，且时间短暂，航天员在太空无法看到地面画面，而到了空间实验室任务阶段，神舟九号、神舟十号、神舟十一号三批航天员乘组就可以与地面进行音视频通话，且通话时间更长。
神舟12号航天员乘组天地通话
到了神舟十二号任务阶段，保障天地通话的技术力量更加强大。比如在通话开始前，讲解员通过空间站实时画面向来宾介绍航天员及空间站的工作状态，刘伯明与汤洪波在气闸舱（节点舱）内进行舱外航天服的手套安装与测试，指令长聂海胜在核心舱大柱段进行机械臂操控科目训练，还有空间站组合体构成介绍及舱外状态图像展示。
多屏画面支持天地通话
此次天地通话在话音质量、视频清晰度、时延、时长4项指标均有大幅提升，而且可以同时呈现多个镜头的高清画面，这是为什么呢？
天地通话开始前飞控中心大屏幕一幅基于遥测数据合成的画面揭示了真相，从中可以看到天链一号03星、天链二号01星、天链一号04星总计三颗跟踪与数据中继卫星列阵太空，它们都运行于距离地球约3.6万公里的地球同步轨道，分别定点于非洲中部、印度洋、中太平洋赤道上空。
3颗天链数据中继卫星列阵太空
迄今为止我国总共发射部署了5颗天链系列数据中继卫星：
天链一号01星（中星） 发射时间：2008.04.25
天链一号02星（东星） 发射时间：2011.07.11
天链一号03星（西星） 发射时间：2012.07.25
天链一号04星（东星） 发射时间：2016.11.22
天链二号01星（中星） 发射时间：2019.03.31
天链二号01星
执行此次天地通话数据传输任务的是天链二号01星，这是我国新一代中继通信卫星的首发星，基于东方红四号卫星平台研制，对比基于东方红三号卫星平台研制的第一代产品，卫星规模更大，设计寿命由6年跃升至12年，传输速率足足提高了8倍，多目标测控能力也跃上了新台阶，这才有了天宫空间站天地通话的全新体验。
一座地面测控站仅能实现近地轨道3%的覆盖率，如果基于地基测控实现空间站不间断测控，则需要数十座测控站，天基测控则不同，一颗运行于地球同步轨道的中继卫星可以实现对近地轨道航天器测控超过50%的覆盖率。
喀什测控站
载人空间站的天地中继传输需要三方共同发力，先进的中继卫星只是其中一个环节，还需要用户航天器，也就是空间站的中继天线口径与功率都要足够大，先将数据发送至中继卫星，中继卫星再将数据传回地面控管站。
天链中继星座是基于“双星测控”的全球覆盖方案，由一颗东星与一颗西星组成，两颗卫星间隔160°经度布置，为什么选择这种布局方案呢？
实现近地轨道全球覆盖的天链星座
基于我国国土东西跨度大的优势，在疆域的东西两端设置控管站可以接收160°经度跨度内的地球同步轨道卫星信号。如果选择三颗卫星的全球覆盖方案，就意味着必然要在他国设置控管站，这对于独立自主掌握中继通信能力是不利影响。
天链卫星回传的天和核心舱舱外高清画面
为什么两颗卫星就能全球覆盖？
在许多人的印象中能够覆盖全球的卫星星座少则数十颗，例如GPS、北斗卫星导航系统，都是30至40颗左右，而近地轨道光学遥感卫星要想覆盖全球，以吉林一号遥感星座为例，需要138颗，近年来兴起的低轨互联网通信星座动辄就是上万颗。
这是因为它们的作业目标与用户都在地面，亦或者是距离地面不远处的中低空，中继卫星则完全不同。
天链卫星提供近地轨道航天器数据中继服务效果图
中继卫星被誉为“卫星的卫星”，服务的对象大多运行在200公里以上的近地轨道，卫星在运行的过程中可以超越地球曲率限制，同时中继卫星自身又运行在距离地球约3.6万公里的高轨轨道，正所谓站得高才能看得远，因而一颗中继卫星可以实现超过50%的测控覆盖率。
中继卫星大覆盖率的测控原理图
既然是全球覆盖，为什么天和核心舱目前还有10%的测控范围无法覆盖？
天链中继卫星对天和一号核心舱的轨道覆盖率是90%，还有10%无法覆盖，这并不是天链中继通信卫星的问题。
航天器中继通信链路的建立需要满足两个条件，首先是中继星与用户航天器之间的连线不与地球相交，通俗点说就是要让中继星看到用户航天器，而不受地球遮挡，满足此项条件对用户航天器的轨道高度是有要求的。
天和全景相机c拍摄画面
中继星与中继星间隔越小，在接近测控盲区的边缘可测控用户航天器的轨道高度越低，比如大洋彼岸采用的是间隔120°经度布置中继星，其测控高度可以下探至73公里。
与之对比，天链间隔160°经度布置双星的100%轨道覆盖的下限是340公里，谈到这里有人就纳闷了，大洋彼岸比我们的轨道下限低这么多，是不是我们又落后了？非也。
73公里，这一高度其实早已不是航天的领地而是航空，能够运行在73公里高度的航空器更是少之又少，此项数据并不意味着中继卫星只能服务大气层内运行于73公里高度的航空器。
天和全景摄像机d拍摄气闸舱出舱口
实际上天链星座服务大气层内目标的能力也很强，比如服务神舟十二号乘组天地通话的天链二号01星，它是运行于东星与西星之间的“中星”，经度间隔比大洋彼岸的更小，意味着在亚太区域我们可以提供更优质的大气层内用户航空器中继数据传输服务。
天链星座340公里轨道100%全覆盖的下限与天宫空间站的运行轨道也是契合的，也就是说只要天宫空间站在其既定轨道内飞行，天链卫星都可以看到它。
天宫空间站运行全程处于天链中继服务区
既然可以看到，为什么天和核心舱无法100%全覆盖呢？因为看到只是第一步，还需要核心舱的天线可以全时域指向天链中继卫星。
核心舱中继天线
天和核心舱中继天线布置在小柱段对天方向，在驱动伺服机构作用下，它可以实现360度水平方向旋转，以及90度的俯仰摆动，要想全时域指向中继卫星就需要核心舱天线具备更大范围的指向能力，限于舱体布局这是不可能做到的事情。
天和核心舱中继天线对天链卫星指向
这一问题早在设计阶段科研人员就已经发现，并找到了解决之道。明年我们还将发射两个20吨级的重型实验舱段，这两个舱段在其小柱段分别配置有一部偏置中继天线，届时三部中继天线将融合使用，进而形成100%全轨道覆盖的中继通信能力。
梦天号实验舱Ⅱ配置的偏置中继天线
实际上国际空间站与天宫空间站一样都是理论上具备100%全轨道中继覆盖能力，在具体操作中，当空间站脱离一颗中继星服务范围并进入下一颗中继星服务范围时，接力天线还有一个指向、捕获、建立通信链路的耗时，比如国际空间站在直播地球时并不是24小时不间断直播，遇到此类问题时直播画面显示的就是蓝屏。
实际上天和核心舱当前状态也具备直播地球的能力，但由于天宫空间站正处于任务繁重的“关键技术验证阶段”，明年还要开启更加艰巨的“在轨建造阶段”，神舟十二号航天员乘组进驻空间站的头几天甚至每天加班到夜里11点才能休息，因此现在并不是推进直播地球工作的好时机。
航天员汤洪波早晨六点不到就起床工作
就轨道测控覆盖范围而言，天宫空间站与国际空间站条件相同，那么为什么说我们可以做的更好呢？
天宫空间站中继下行传输速率是1.2Gbps，相当于5G通信技术，而国际空间站是50Mbps，最大也只有150Mbps，天宫是后者的8至24倍。
天和核心舱舱外定向摄像机对地球拍摄画面
天宫空间站拥有绝对的后发优势，可以应用功率更强的中继天线，功率更强的中继天线又需要更强大的供配电能力，而这又是天宫的后发优势之一：光电转换效率居于世界领先水平的柔性砷化镓太阳翼。
天宫空间站与国际空间站太阳翼成像对比
近日国际空间站也更换了高光电转换效率的太阳翼，但这是治标不治本，因为天宫不仅有强大的供配电能力，还有更先进的综合电力系统，同时搭载设备的功耗更低，而这些优势是老态龙钟的国际空间站无论怎么修修补补也无法实现的能力。
天宫空间站舱外定向摄像机拍摄画面
载人航天工程不仅是我国航天探索事业的重点战略工程，此项工程的实施更是着眼我国科技事业和现代化建设发展大局作出的重大战略决策。如今天宫空间站已经梦想照进现实，而我们有能力、有条件，也有义务将这座全新的空间站向世界推介，正所谓百闻不如一见，天宫镜头下的那些壮美图景将让世界感知一个全新的中国。