探索月球，拯救卫星这部偶像剧里的航天情节走心吗？行星事务所

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　　hello好久不见！最近科研太忙啦写paper写到头晕，终于来佛系更新啦~这期聊聊最近热播的偶像剧《你是我的荣耀》，一个当红女明星乔晶晶和航天工程师于途谈恋爱的故事。
　　难得有个关于航天的剧，职场情节悬不悬浮，航天设定和细节走不走心？我还是挺关心的。
　　带着放大镜看了前18集，还蛮惊喜的。这剧的细节很丰富，男主的成长线也设置得很讲究，有点意思。
　　以下主要盘点解析的是前10集剧情，必要的地方也会涉及一些后面的集数。
　　（去年就带放大镜看过《恋爱小行星》：看木星、认石头、还要寻找小行星？这波柔软又硬核的安利我吃了！，感兴趣的可以回顾一下~）
　　01 剧情发生在什么时候？
　　仔细抠一抠这剧的时间线，会发现男主于途的成长经历，与我国的航天进程高度相关。
　　虽然剧里明显有隐去故事发生年份的意思，但这对灰原童鞋我，新时代的列文虎克，完全不是问题！
　　剧里微博发布的时间都被抹去
　　第一集乔晶晶回忆高中加于途QQ的剧情里，里可以看到于途属马，大概率是1990年出生。
　　于途说自己＂人到三十＂，也就是说剧里现在的时间大约是2020年。
　　那这个30岁会不会是虚指呢（比如31、32岁啥的）？不是的，我们可以通过乔晶晶的生日来double check。第一集可以看到，乔晶晶也属马，生日是1990年12月21日。
　　第七集里乔晶晶说自己现在才29，下个月才30岁生日。说明到第七集这个时间节点是2020年11月，于途确实是30岁零2个月。
　　再考虑到这时候乔晶晶和高中同学于途重逢不到一个月，所以第一集应该发生在2020年10月底到11月初左右。
　　后续剧情也有细节能对的上：第8集，能看出是2020年11月的日历▼
　　（这说明：这剧细节还是经得起推敲的于途和乔晶晶都是实诚人，QQ信息居然都用的是真实生日）
　　明确真实的时间节点，让于途这个从小热爱航天科学的角色形象有了更充分的铺垫。
　　02 关注嫦娥一号的高中生于途
　　于途高中时候（直到现在）的QQ昵称和论坛id都叫＂玉兔捣药＂▼
　　＂玉兔＂一方面是＂于途＂这个名字的谐音，另一方面也是他对月球探测感兴趣的体现。第二集的高中回忆里同学说＂探索月球是于途的梦想＂▼
　　这里提到的嫦娥一号，是我国首个月球探测器。发射于2007年10月24日，那时候于途17岁高三，年龄对的上。
　　嫦娥一号月球探测器，完成了环绕月球的多项科学考察 | CAST
　　高中时候的于途显然对嫦娥一号做了不少功课。第一集里乔晶晶搜索于途的论坛帖子，查到的也是他关于嫦娥一号的发帖：《我们的征途是星辰大海——关于嫦娥一号已经出发，我们离登陆月球还有多远》▼
　　帖子里除了介绍嫦娥一号的基本信息和探测目标，还整理了嫦娥一号的轨道信息▼
　　值得一提的是，仔细看帖子里，除了提到了月球探测器们都会经历的＂地月转移轨道＂之外，于途还专门介绍了嫦娥系列里只有嫦娥一号用了的调相轨道（phasing orbit），可以说是小小年纪就是资深爱好者了~
　　嫦娥一号的奔月轨道，发射后绕地球三圈逐步抬升轨道的那段就是调相轨道段 | 新华社
　　后续剧情里，于途和嫦娥任务的缘分也不浅。按前面这个时间线继续推，那他就是2008年大一，本硕博9年（学霸嘛），2017年左右博士毕业。在嫦娥一号之后的十年里，于途的学生生涯也伴随着嫦娥二号和嫦娥三号任务的推进和结束任务。（详见：月球探测六十年【行星事务所2020年版】）
　　中国探月＂绕落回＂三步走 | 探月工程
　　高中时候的于途发帖探讨＂我们离登陆月球还有多远＂，而在他博士还没毕业的时候，我国的嫦娥三号就已经带着月球车玉兔号实现了登陆月球。
　　2013年12月15日，玉兔号月球车与嫦娥三号着陆器的两器互拍 | 中国探月工程
　　03 ＂你已经是看过最多星星的一只兔子了＂
　　于途在高中之后也一直很关注嫦娥任务的进展。
　　第七集里可以看到，于途家里（至少）有两个月球车的模型（我好酸）。书桌上这个罩子里的看不清楚细节：
　　书柜上这个给了特写的是玉兔二号月球车的模型：
　　就是雷达天线能不能展开一下？展开一半好难受
　　注意，是嫦娥四号携带的玉兔二号，不是嫦娥三号携带的玉兔号。这俩虽然很像，但玉兔号前面是有机械臂的，兔二没有。
　　这个细节是符合剧里的时间背景的：嫦娥四号和玉兔二号是2018年发射，2019年初着陆月球的（详情介绍：嫦娥四号发射成功：去往从未踏足过的地方，需要一点勇气和兔二醒来，两器互拍！真正的探险才刚刚开始！），到2020年11月这个时间节点，家里有玉兔二号的模型很合理。
　　第七集乔晶晶安慰和鼓励于途说：你已经是看过最多星星的一只兔子了。
　　于途立刻就能反应过来这句来自玉兔号的微博。
　　事实上，这句话确实出自2016年@月球车玉兔 发的最后一条微博。那时候玉兔号因为故障已经不能再继续工作了，所以和大家告别＂这次真的晚安咯！还有好多问题想知道答案…但我已经是看过最多星星的一只兔子了！＂
　　推荐大家去翻翻玉兔号的微博，至今还是那么温暖而动人
　　能对四年前的一条微博记忆如此深刻和准确，于途当年估计没少关注嫦娥三号和玉兔号。
　　04 航天设计师于途，具体是干什么的？
　　正如剧里多次提到的：航天是个系统工程。把一颗卫星（探测器）送上天，守护它们的正常运行，顺利接收它们的探测数据，需要不同领域的工程师和科学家们参与协作。
　　但如果想要大致分个类的话，＂搞航天的＂可以分成：造火箭的、做卫星（探测器）的和搞联络的。
　　那于途具体是干哪个的呢？
　　1）造火箭的（×）
　　提到＂航天＂，最容易想到的可能就是造火箭。
　　14集里主持人这个反应还是挺真实的
　　火箭，是把卫星（探测器）送往预定轨道的交通工具。剧里主持人提到的这个＂胖五＂——长征五号火箭，就是我国目前尺寸最大，运力最强的火箭，能把8吨重的嫦娥五号送往月球，把5吨重的天问一号送往火星。国家队之外，我们熟知的商业航天公司：美国的SpaceX、蓝色起源，国内的蓝箭航天，很大一部分业务也是造火箭。
　　本质上来说和动车高铁飞机一样，都是把＂乘客＂送到目的地 | 维基、SpaceX、蓝箭
　　2）做卫星（探测器）的（✔）
　　不过，于途不是造交通工具的，他负责照顾的是交通工具搭载的＂乘客＂，也就是卫星（探测器）。
　　火箭顶上的整流罩里，装的是＂乘客＂探测器 | CNSA
　　卫星这东西说起来好像很遥远，但其实早已和我们的日常生活息息相关。
　　个人很喜欢剧里第一集的几个场景，气象卫星、导航卫星、通讯卫星一一闪过，与之对应的是地球上的我们通过分析这些卫星的数据，知道＂今天交通有点堵、外面要降温＂。
　　除了这些围绕地球运转，观测地球的卫星之外，同样也有观测月球、火星，甚至更遥远星球的卫星（探测器），后者都属于＂深空探测＂。我们前面说到的嫦娥n号、玉兔n号，都属于深空探测，于途就是做这个的。
　　万万没想到，于途和我竟是一个方向，只不过他是做工程的我是做科学的…
　　还记得第一集里于途汇报的那个项目吗？标题叫《SK-1探测器方案设计报告》，SK应该是＂深空＂的缩写。（emmm那要是通过了，以后这个项目的二号叫啥？SK-？）
　　从事＂深空探测＂这个设定，也完全符合第2集里，高中于途说将来要＂超越月球征服火星飞出太阳系＂的目标。从少年时的梦想，到如今为之奋斗的事业，对这个角色来说，可以算是一以贯之的热爱了。
　　当然，即使是细化到照顾某颗卫星，这依然是一个极其复杂的系统工程，光是演员表里就有这么多相关工种。
　　而于途和关队关在所在的＂总体部＂，可以简单理解为一个协调各部门的＂总管家＂。
　　翻译一下就是：这是负责照顾JX-1卫星的于总管
　　不过，从剧情来看，于途实际负责的卫星并不止深空探测卫星，接下来的JX-1卫星，就是一颗不折不扣的地球探测卫星。
　　剧里说这颗在轨一年多的卫星，是于途来到航天所之后接手的第一颗型号，按于途2017年左右博士毕业来算，到剧里开场在航天所工作了2-3年，时间也对得上。
　　3）搞联络的（×）
　　不管是火箭还是卫星（探测器），从它们离开地球表面，到结束工作，都需要和地面站保持通讯——尽管存在感最低，民众所知也最少，但负责联络卫星和地面站的通讯工作至关重要，测控工程师是每颗卫星背后的守护者。
　　＂牧星人＂正是人们对测控工程师的爱称▼
　　来源：中国青年报
　　作为负责卫星的总体部工程师，于途虽然自己不搞通讯，但也需要具备一定的通讯知识，并在遇到问题的时候与负责通讯的专业人员共同协作解决问题。接下来拯救卫星的重头戏里出场的西北测控中心，原型就是我国的西安卫星测控中心，这里的工程师们，就是专门负责卫星联络工作的。
　　05 抢救卫星行动
　　前十集里认真搞事业的第一个案件，是第9-10集前往西北测控中心抢救卫星JX-1。名字有点拗口，后面我们就叫它＂加薪一号＂吧，让它成为打工人的幸运星
　　这段剧情还是很动人的：一群不同部门的工程师，为抢救一颗遥远卫星，协同战斗，通宵连轴转查找故障，尝试各种解决方案，最终成功把卫星从死亡边缘拉了回来——即使是不了解航天的观众，想必也能感受到几分个中艰辛和喜悦。
　　想知道加薪一号（JX-1）卫星到底出了啥故障，没有航天基础的观众们可能需要先了解几个基本概念。
　　1）遥测
　　一颗健康的卫星在天上工作的时候，需要时不时把自己的工作情况发送给地面站。这些＂工作情况＂传回地球就叫＂遥测信号＂，包括自己运行的位置、速度、姿态、各组件是否正常工作等等。通过分析和解译这些卫星发回遥测信号，地面站的工作人员就可以保持对卫星的跟踪，了解卫星的位置和健康状况；如果卫星发生了故障，航天工作者们也需要借助遥测数据做诊断和＂治疗＂。
　　不仅是卫星（探测器），火箭发射之后也需要传回遥测信号。例如我们看发射新闻时提到发射嫦娥五号的是＂长征五号遥五＂，这里的＂遥＂也是＂遥测＂的意思。
　　2）指令
　　天上的卫星向地上发送遥测信号，而地上的测控站也需要向卫星发送指令信号，控制和指挥卫星的工作。
　　塑料东北话，临时学的2333
　　剧里这段翻译一下，就是加薪一号（JX-1）在飞过我国地面测控站范围的时候，地面站没收到卫星的＂例行健康报告＂，地面站主动联络了卫星，让卫星换个应答机试试，但还是没收到报告——卫星失联了。
　　3）下行
　　除了遥测信号，卫星还会向地面站传回自己的科学探测数据，这些天上的卫星传回地面站的信号，统称为＂下行＂信号。反之，地面站向卫星发送的指令和数据就是＂上行信号＂。
　　这段换了个人对话，其实意思差不多：地面站给卫星发了消息，但卫星没有回复。
　　但可能导致失联的原因可太多了，航天是个系统工程，任何一个部件或者环节出了问题都可能导致失联，所以找故障原因，可能是个耗时耗力的持久战。
　　收发信号的仪器不回复，可能是这个仪器坏了，可能是电源坏了，也可能是卫星轨道偏了…
　　逐项排除：电源没问题，轨道也没问题。
　　经过各种排查之后，剧里最终锁定的问题是卫星受到了高能粒子的影响，发生了＂单粒子翻转＂。
　　高能粒子是空间物理学范畴，所以剧中要紧急联系中科院空间所（原型为中科院国家空间科学中心）的科学家们共同参与调研和营救。
　　＂单粒子翻转＂（Single-event upset，SEU）指的是单个高能粒子作用于卫星的电子器件，引起器件的逻辑状态变化。但这种作用本身一般并不会造成硬件上的损坏，处理得当是可恢复的 [1]。
　　器件元件中发生0变1，1变0，就是所谓的＂翻转＂
　　卫星在运行过程中受到高能粒子的影响甚至发生故障，这是确实会发生的，而且在无防护的状态下并不算＂小概率＂。
　　太阳风暴中发生的耀斑和日冕物质抛射（CME）都可能产生高能粒子。
　　太阳活动产生的高能粒子 | 汉化自NASA
　　天体磁场产生的辐射带（例如地球的范·艾伦辐射带）中，还有各种宇宙射线中，也会带来高能粒子。
　　不同来源的高能粒子 | 改编汉化自：VORAGO Technologies
　　事实上，许多卫星都会受到单粒子效应（单粒子翻转是其中一种）的影响，只是不一定会严重到造成仪器故障。即使是引起器件故障的单粒子事件，在上个世纪也不算罕见。在《空间天气及其物理原理》[2] 这本书里，介绍了1982-2003年之间的几次典型的单粒子事件引起的故障，可以看到，这样的事件发生率并不低，并不是十一年这么久才会发生一次。
　　具体到剧中的加薪一号（JX-1），故障设定的原型可能是我国的第一颗极地轨道气象卫星——风云一号A星。1988年，这颗卫星因为单粒子翻转事件导致姿态失控，结束任务。
　　所以严格来说，这个故障设定是有些＂穿越＂的。因为如今的卫星在设计的时候都会考虑到高能粒子的影响，再加上冗余备份，这类上个世纪可能遇到的严重故障，在2020年已经很少发生了。
　　但剧中作为一个模糊年代背景的案例，也算是一种来自未来的致敬吧。而且整个抢救过程还是相当专业、跌宕起伏且有代入感的。
　　接下来，明确了问题就好办了。按照剧情设置，加薪一号（JX-1）的应答机只是被高能粒子打懵了，其实并没有坏掉。so，万能大法，重启试试。
　　不过，这年头用纯模拟电路搭指令接收可有点难度了…也是个＂穿越＂情节
　　重启应答机之后，通讯恢复，地面站顺利收到了卫星当下的健康报告（遥测信号）。
　　但通过分析卫星的报告，大家又发现了两个新问题：（1）卫星不能控制飞行姿态，导致太阳能板不能对准太阳充电；（2）卫星耗电过大，这样下去会没电。
　　找到了问题，就能对症下药：（1）耗电大就节能省电，（2）不能充电就尽快校正姿态，让太阳能帆板恢复对日充电。
　　这次方案是对的，但实际没有成功，卫星传回的遥测信息显示，它没能完成地面站的指令。
　　成功近在咫尺，但又似乎要功败垂成
　　这次是因为控制姿态和轨道（姿轨控）的主份控制器也坏了。
　　最后，切换姿轨控的备份机再试，卫星终终终于成功对日定向，充上电了。
　　满血之后恢复正常工作。
　　抢救流程大体上是这样的：
　　改编自：紫丁香卫星
　　总之，除了故障原因的设定上有点＂穿越＂和强行巧合之外，整个救援过程的设置总体上是专业且合理的。航天技术顾问没白找，剧组真的有认真采纳专业的航天指导
　　06 走心小细节
　　除了这些之外，剧里各种跟航天有关的场景和细节也都挺用心的。
　　于途和关在工作的中国宇航研究院上海空间科学研究所，原型是航天八院 [3]，也就是中国航天科技集团有限公司三大总体院之一的上海航天技术研究院。
　　相关场景是在航天八院805所实景拍摄的▼
　　第1集里于途路过的火箭模型和投影，从左到右分别是航天八院研制的长征二号丁（CD-2D）、长征四号乙/丙（CZ-4B/4C)、2个长征六号（CZ-6）、长征六号甲（CZ-6A）和长征六号X（CZ-6X）
　　八院展厅实拍▼
　　图源：航天八院
　　第8集于途给同事发的关于气凝胶的论文资料，至少有一部分是真实存在的（还有一些可能我没查到）▼
　　第9集的控制大厅有模有样，虽然工作人员没戴帽子也没怎么秃，但最后排的茶杯抓到了灵魂▼
　　制定抢救计划之后，向卫星发指令的是位于我国东北部的佳木斯测控站▼
　　但随着卫星的飞行和地球的自转，下一次最适合与卫星联络的就变成了昆明测控站。之后又反复切换昆明站和佳木斯站▼
　　我国目前有多个测控站，分布在国内外各地。世界各国的航天机构也都是这样，通过不同位置的测控站接力完成对卫星的测控跟踪。（之前介绍隼鸟2号的测控时也讲过这种＂接力测控＂：JAXA隼鸟2号将于2月开展第一次着陆采样）
　　其中位于西北部喀什35米深空站、东北部佳木斯66米深空站和位于南美洲阿根廷的35米深空站是我国目前的深空测控站 | 参考文献 [4]
　　还是第9集，关在随口一句台词＂胡所在太原出差＂也是有用心设计的。我国四大发射中心：酒泉、太原、西昌、文昌，胡所去太原发射中心出差非常合理。
　　剧中出现的两位老一代航天人＂张致学＂＂胡敬森＂，名字合起来是＂致敬钱学森＂的意思▼
　　甚至于途的手机微信群名也有精心设计，他的工作群叫＂今天你归零了吗＂。＂归零＂指的是航天任务遇到一些难以解决的故障时要推倒重来，从零开始，这个词既是航天人的噩梦，也是航天人对待任务认真的态度和严格的自我要求。
　　于途OS：我没有，我不想，龟苓膏我都不敢吃
　　当然，bug也是有的。
　　比如第一集乔晶晶回忆2007年查看的这个＂星系天文学论坛＂，页面显然脱胎于真实存在的＂航空航天港＂论坛，但里面帖子的内容很多都不是07年可能看到的。阿尔忒弥斯3号，高分十三号，联盟MS-18载人飞船，凤凰号发现火星上存在水的证据，板块里还有＂商业航天＂板块……一个2007年的论坛页面里有多少穿越元素，仔细找找也还挺有趣的~
　　第8集里，发资料就发资料，发送快捷方式是什么鬼啊
　　第9集里，卫星姿轨控异常时，也不会缩起太阳能板的。太阳能板通常展开了就缩不回去了▼
　　卫星：当时我吓坏了.gif
　　不过，瑕不掩瑜，目前的剧情科学性整体还是不错的~
　　以上就是1-10集全部航天剧情解读啦，下面几集的重头戏是巡视器XS-2的测试…我们下期（可能）继续哦~
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　　当当最近是满百减五十，凑单到200就和微店一个价了：
　　拓展阅读
　　教练，研究火星，我还有机会么？| 行星事务所特辑
　　看木星、认石头、还要寻找小行星？这波柔软又硬核的安利我吃了！
　　致谢
　　感谢紫丁香卫星团队、小海、尞祡对本文提升所做的帮助~
　　关于作者
　　知乎、果壳：@haibaraemily，B站、微博：行星事务所、haibaraemily（对，有俩号）
　　万万没想到，于途和我干的是一行…
　　参考资料
　　[1] Single Event Effects |
　　https://radhome.gsfc.nasa.gov/radhome/see.htm
　　[2] 德洛丝·尼普. 空间天气及其物理原理. 科学出版社, 2010
　　[3] 八院简介 |
　　http://www.sast.spacechina.com/n1323876/n1323907/index.html
　　[4] 吴伟仁, 李海涛, 李赞, 等. 中国深空测控网现状与展望. 中国科学: 信息科学, 2020, 50: 87–108, doi: 10.1360/ SSI-2019-0242
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